ЗАДАЧИ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ СЛУЖБ

Лекция №1

ЗАДАЧИ И ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ СЛУЖБ

Задачами аналитических исследований в медико-биологической практике являются определение химического состава и структуры компонентов, содержащихся в разнообразных веществах и материалах биологического происхождения, а также оцен­ка ряда их физических и физико-химических характеристик.

Из всех направлений аналитических исследований биомедицинские исследования выделяются сложностью и разноплановостью. Их отли­чают как разнообразие самих анализируемых материалов и содержа­щихся в них веществ, так и множество конкретных задач, которые мо­гут быть поставлены при каждом эксперименте с биопробой.

Вследствие огромного разнообразия конкретных задач лаборатор­ного анализа аналитические лаборатории медико-биологического на­правления различаются по характеру исследуемых объектов, ввиду проводимых исследований, методикам, скорости и точности выполне­ния анализов, техническим приемам и средствам, производительности работ, по организационной структуре и внешним связям. Выделяют следующие лабораторные службы:

— диагностические— клинико-диагностические лаборатории (КДЛ);

— санитарные и гигиенические— санитарно-эпидемиоло-гиче­ские станции (СЭС);

— экологические— станции экологического контроля (СЭК);

— фармацевтические — лаборатории качества лекарственных препаратов (ЛКЛП);

— биотехнологические— лаборатории контроля продукции био­технологических производств (ЛКБТП);

— биологические— исследовательские биологические лабо-рато­рии (ИБЛ);

— пищевые— лаборатории качества продуктов питания (ЛКПП).

Клинико-диагностические лаборатории

Главная задача медицинского лабораторного анализа состоит в получении достоверной диагностической информации о функциониро­вании различных систем человеческого организма на основании прове­дения лабораторных исследований.

Организационной структурой для выполнения медицинского лабо­раторного анализа являются клинико-диагностические лаборатории.

Данные из КДЛ, как правило, дополняют данные физиологических исследований, проводимых непосредственно на организме. В то же время диагностическая информация, получаемая с их помощью, почти всегда позволяет ставить диагноз значительно раньше появления сим­птомов заболеваний, фиксируемых на физиологическом уровне. Поэто­му правильный выбор объема проводимых лабораторных диагностиче­ских тестов и интерпретация их результатов во многом предопределя­ют успех и своевременность постановки диагноза, а также выбор тера­пии и контроль ее эффективности. Особенно важными эти исследова­ния становятся для решения наиболее ответственных и трудных кли­нических задач, таких, как диагностика инфекционных болезней, опре­деление симптомов онкологических заболеваний, оценка возрастных изменений биохимического статуса организма и т. п.

Значение исследований, проводимых в КДЛ, состоит в том, что они предоставляют непосредственную, часто наиболее раннюю, пол­ную и точную диагностическую информацию о многих тончайших биохимических процессах, происходящих на клеточном, молекулярном и субмолекулярном уровнях. При этом объектом анализа является био­логический материал, отобранный из внутренней среды организма: кровь, моча, лимфа, спинномозговая жидкость, желудочный сок, срезы биотканей и другие субстанции, вырабатываемые организмом в про­цессе его жизнедеятельности.

Обычно в клини­ческой практике используется стандартная аналитическая аппаратура: фотометры, спектроанализаторы, полярографы, масс-спектрометры, центрифуги и т. п., но в зависимости от назначения КДЛ, конкретного биологического материала и метода исследования может использоваться и узкоспециализированная техника.

Характеристика проб окружающей среды

В группу объектов, поступающих на исследование из внешней ОС, включаются вещества, которые участвуют в метаболических процес­сах организма или определяют среду обитания живых объектов и с которыми постоянно приходится соприкасаться живым объектам в процессе своей жизнедеятельности.

В этой группе можно выделить две подгруппы. В первую под­группу входят вещества, необходимые человеку для нормального су­ществования: воздух, вода и продукты питания, переработка которых обес­печивает организм энергией и стройматериалами. Вторую подгруппу составляют вещества, определяющие среду обитания организма. Это атмосферный воздух и вода, почва, другие макро- и микроорганизмы, которые живут в этой же среде и, следовательно, могут входить в контакт с организмом человека, отходы жизнедеятельности живых систем и продукты промышленных производств, попадающие в воздух, воду и почву. Соприкосновение с этими составляющими не всегда безвред­но для организма человека.

Лекция №2

ГеХрГ – гельхроматография; ИОХрГ – ионнообменная хроматография; АфХрГ — аффинная хроматография; ЭФПААГ — электрофорез в полиакриламидном геле; ИЭФ — изоэлектрофокусирование; МФ — мембранная фильтрация; Д – диализ; ТСХрГ — тонкослойная хроматография; БХрГ— бумажная хроматография

Группа 4. Здесь можно выделить две подгруппы, как наиболее раз­витые в методическом отношении, — оптические методы и методы, основанные на эффектах ядерной физики.

Оптические методы измерения основаны на использовании раз­личных физико-химических явлений, возникающих при взаимодействии излучения оптического диапазона с веществом пробы: изменении ин­тенсивности, фазы, пространственной ориентации, спектрального со­става излучений и т. п. Нашли применение все три оптических диапа­зона электромагнитного излучения — ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный.

Оптические методы широко используются в аналитических лабо­раториях. Анализаторы, с помощью которых реализуются оптиче­ские методы, вместе с электрохимическими анализаторами охваты­вают более 70 % всей лабораторной техники. Они могут быть ис­пользованы как для тончайшего микроанализа биологических ве­ществ, так и для измерения важных макропоказателей, характери­зующих свойства или концентрацию отдельных компонентов слож­ных биосубстратов. Оптические свойства разных компонентов поли­дисперсных гетерогенных сред отличаются, что позволяет судить об их наличии и концентрации путем регистрации параметров одного или нескольких световых потоков, прошедших исследуемую пробу или отраженных от нее; изучаются и собственные излучения био­пробы. При использовании специальных методов освещения иссле­дуемых сред, находящихся в жидкой фазе или с помощью методов подготовки высушенных отпечатков биожидкостей на стеклянных или пленочных подложках, можно восстановить пространственное распределение дисперсных фаз, а также оценить параметры отдель­ных фрагментов, твердых включений, пузырьков газа, клеток, мик­роорганизмов.

Большую подгруппу оптических методов составляют также мето­ды спектрального анализа, в которых для изучения состава биопро­бы и определения концентраций компонентов исследуются оптические спектры излучения и поглощения вещества. В спектральном анализе можно выделить как методически, так и по области применения: атомно-эмиссионный, в том числе и метод пламенной фотометрии; атомно-абсорбционный и атомно-флуоресцентный анализ. Данные методы отличаются необходимостью предварительного перевода ис­следуемой пробы в атомарное состояние.

Методы лабораторного анализа, основанные на эффектах ядер­ных взаимодействий, включают ряд методов (масс-спектрометрия, гамма-спектрометрия, рентгеноструктурные методы, электронная микроскопия и др.), позволяющих изучать тонкую структуру мно­гокомпонентных биопроб. Они основаны на взаимодействиях веще­ства с различного рода проникающими (волновыми и корпускуляр­ными) излучениями, эффекты которых проявляются на молекуляр­ном и атомарном уровнях. Эти методы получили достаточно огра­ниченное распространение в лабораторной практике в связи со сложностью методического и технического обеспечения и необхо­димостью соблюдения мер защиты обслуживающего персонала от проникающих излучений. Однако они интенсивно развиваются, со­вершенствуются и становятся все более доступными, чему способ­ствует появление новых медико-биологических и экологических за­дач, при решении которых подобные методы оказываются наиболее эффективными.

Рассмотренные методы пригодны для изучения биосубстратов как из ВС, так и из ОС. В то же время особенности задач, решаемых при исследовании биоматериалов из разных сред, отражаются на преиму­щественном выборе методов анализа.

Лекция №3

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К МЕТОДАМ АНАЛИТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Требования, которые предъявляются к методам аналитических ис­следований, в первую очередь определяются биологической природой и свойствами объекта исследования.

Требования, ко­торые необходимо учитывать при выборе метода лабораторного анализа:

Для проб внутренней среды:

— возможность исследования при малых уровнях воз-действующих энергий и гарантии сохранения исследуемого вещества неповрежденным;

— обеспечение специфичности исследования, т. е. способности по­лучать показатели именно тех компонентов гетерогенной системы, ко­торые позволяют эффективно решить поставленную медико-биологи­ческую задачу;

— высокая чувствительность метода, т. е. получение существен­ных изменений выходных параметров сигналов при малых изменениях свойств биопробы;

— малые размеры активной зоны, т. е. минимизация объемов ана­лизируемых биопроб;

— минимально возможное время исследования, например за счет перехода к импульсным режимам работы

Для проб окружающей среды:

— возможность определения следов органических и неорга-нических веществ, находящихся в пробе на уровне долей 10^-9;

— достаточная селективность (специфичность);

— отсутствие сложной процедуры пробоподготовки;

— небольшая длительность выполнения исследования;

— возможность автоматизации методики (для проведения серий­ных анализов);

— независимость от уровня квалификации персонала;

— доступная стоимость оборудования;

— минимальные массогабаритные характеристики анализа-торов, позволяющие проводить исследование в полевых условиях;

— достаточная универсальность (определение большого количе­ства веществ, с одной стороны, и возможность одновременного опре­деления нескольких компонентов пробы — с другой.

Отмеченные требования определяют требования к измерительным преобразователям, например, такие, как их минимизация, высокая чув­ствительность, помехоустойчивость и др.

МЕТОДИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОВЕДЕНИЯ

АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Каждый из перечисленных выше методов предназначен для полу­чения информации о состоянии или свойствах изучаемого объекта. Чтобы такая информация стала доступной для исследователя, послед­нему необходимо организовать само исследование, т. е. предварительно подготовить оборудование и объект к эксперименту, а затем под­ключить технические средства таким образом, чтобы получить требуе­мый результат с минимальными искажениями. Определим схему вза­имного расположения объекта исследования и всех технических средств, необходимых для реализации выбранного метода лаборатор­ного эксперимента, как методическую схему его выполнения.

При выборе методической схемы основное внимание должно быть уделено качеству получаемой исследовательской информации. При этом качество информации определяется степенью ее достоверности, достигаемой в ходе эксперимента, особенно при наличии мешающих факторов, сопровождающих процесс исследования.

Биопроба из ИС представляет интерес только потому, что несет в себе информацию о состоянии и свойствах этой среды, вещест­венным носителем которой является тот или иной ее компонент. В то же время Биопроба содержит мешающие компоненты, которые при проведении измерений могут исказить параметр сигнала, несущий исследовательскую информацию. Это различные примеси, а также вещества, которые могут дать при применении выбранного метода такую же реакцию, как и полезная составляющая. Такие компонен­ты можно считать вещественными помехами. Тогда смысл всех преобразований, проводимых с биопробой, следует определить как выделение из нее полезной (релевантной) составляющей. Следовательно, в про­цедуру пробоподготовки аналитического этапа целесообразно вклю­чать те операции по преобразованию биопробы в конечный про­дукт, которые позволяют освободиться (по возможности) от ме­шающих компонентов, но при этом сохранить сведения о тех свой­ствах исследуемой среды, ради изучения которых и ставится меди­ко-биологический эксперимент.

Получение достоверных результатов предполагает учет следующих принципов адекватности:

— измеряемый физический параметр должен соответствовать ис­следуемой характеристике биопробы;

— все преобразования, входящие в пробоподготовку, должны из­менять БП таким образом, чтобы обеспечить соответствие физических параметров конечного продукта свойствам исходной биопробы.

Методические схемы многих методов по принципам своего по­строения совпадают, что позволяет во всем их многообразии выделить несколько типовых вариантов.

Одной из самых распространенных схем является внутреннее энер­гетическое (методическое) воздействие на биопробу, которое осуществляется в первичном измерительном преобразователе анализатора. В зависимости от характера энергетического воздействия будут прояв­ляться различные свойства пробы — каждое воздействие порождает ряд измерительных эффектов (см. подгл. 2.5). При этом доля энергии, измененная взаимодействием с веществом, преобразуется в электриче­ский сигнал, параметры которого несут информацию об исследуемых свойствах пробы.

Все методы, осно­ванные на эффектах взаимодействия пробы с потоком энергии, могут быть представлены общей методической схемой (рис.1 ).

Рис.1 Обобщенная методическая схема аналитического исследования

Пусть Е — поток энергии, подаваемой от специального источника (И) на измерительную кювету с КП_ИВ. Пренебрегая потерями энергии на пути к кювете, в материале кюветы и индифферентных веществах, можем утверждать, что в общем случае

,

где — доли потока энергии, соответственно поглощенная (запасенная), рассеянная (отраженная) биопробой и прошедшая сквозь биопробу.

Энергия, запасенная биопробой, при определенных условиях мо­жет быть излучена в виде потока энергии Е*₁ обычно имеющего иные характеристики, чем поток Е или Е₁. Поток энергии Е₃ может быть подвергнут воздействию со стороны вещества биопробы, при этом некоторые его параметры изменятся. Например, может изме­ниться направление потока излучения в соответствии с законами преломления на границе сред с различными показателями преломле­ния, направление плоскости поляризации и т. д. Такой поток энер­гии обозначен как Е*₃. Энергия Е₂ несет в себе информацию о пара­метрах взаимодействия пробы с падающим потоком Е. Та доля рас­сеянной энергии, которая подлежит измерению, обозначена как Е*_2.

Доля энергии, содержащая информацию о свойствах пробы, улавли­вается приемником первичного измерительного преобразователя, в котором характеристики потока энергии преобразуются в физические параметры, удобные для дальнейшего преобразования или непосредственного измерения.

Рассмотренная методическая схема пригодна практически для всех методов прямого измерения, применяемых в аналитических ис­следованиях. Под методами прямого измерения обычно понимают методы, основанные на измерении энергии, несущей информацию о непосредственном взаимодействии вещества с падающим потоком энергии. Свойством, зависящим от природы вещества, является, на­пример, длина волны спектральной линии в эмиссионной спектроско­пии, потенциал полуволны в полярографии, а количественной харак­теристикой служит интенсивность сигнала — интенсивность спек­тральной линии в первом случае и сила диффузионного тока — во втором. В некоторых методах (абсолютные методы) связь аналитического сигнала с природой вещества установлена мате­матически строго.

В методах косвенного измерения измерительная информация за­ключена в характеристиках дополнительно воздействующего на био­пробу агента (например, химического), а рассмотренное ранее энер­гетическое воздействие используется только для индикации характер­ного состояния биопробы. Типичный пример — методы титрования, в которых концентрация исследуемого компонента в биопробе опреде­ляется таким количеством вещества известной концентрации (титранта), вступающего в химическую реакцию с анализируемым вещест­вом, которое приводит пробу в характерное состояние (достижение точки эквивалентности), обнаруживаемое тем или иным способом. В ходе титрования измеряется интенсивность аналитического сигнала и строится кривая титрования, представляющая зависимость интен­сивности сигнала от объема добавленного в пробу титранта. Точка эквивалентности находится по кривой титрования. Виды кривых весьма многообразны, так как интенсивность аналитического сигнала может быть связана с концентрацией определяемого компонента, тит­ранта или продукта реакции.

Связь интенсивности аналитического сигнала I с концентрацией исследуемого компонента в прямых методах измерения имеет различ­ный характер. Часто эта зависимость выражается простым линейным соотношением:

I = АС, (2.5)

Где - некоторая константа; С — определяемая концентрация ком­понента.

Лекция №4

Таблица 3.1

Группы операций и преобразований лабораторного исследования

Наиболее интересными и разнообразными являются описания ана­литических этапов исследования, так как именно на этом этапе приме­няются различные методы изучения биопроб. Рассмотрение аналитиче­ского этапа любого лабораторного исследования показывает, что в нем всегда можно выделить два основных подэтапа, каждый из которых отражает специфические преобразования с различными по физической природе носителями информации.

Первый из них связан с преобразованиями материальных объек­тов — исходного вещества пробы — в конечный продукт — вещест­во, с которым непосредственно взаимодействует измерительный пре­образователь (вобщем случае их может быть несколько). Определим его как пробоподготовительный этап — ППЭ.

Второй (назовем его измерительным этапом — ИЭ, хотя не для всех видов анализа обязательно присутствие измерения как такового) связан с преобразованиями электрических сигналов ИП до получения оценки результата анализа. Этапы связаны друг с другом через опера­цию преобразования вида носителя информации, которая осуществля­ется с помощью измерительных преобразователей.

Как уже отмечалось, задача ППЭ состоит в том, чтобы приспосо­бить биопробу к процессу измерения с учетом соблюдения рассмот­ренных ранее (см. подгл. 2.6) принципов адекватности исследования.

На аналитическом этапе при осуществлении ППЭ выполняются операции групп 3–5 (см. табл. 3.1). Отмеривание реагентов или веще­ства пробы (группа 3) обычно производится по объему, массе, задан­ному значению pH, оптической плотности и т. п. и чаще всего сводит­ся к дозированию жидкостей или твердых реагентов.

Особый интерес для рассмотрения представляют операции, отнесен­ные к группам 4 и 5. Поскольку одной из задач ППЭ является выделение (концентрирование) из отдельных фракций и компонентов вида для дальнейшего анализа, то чаще всего это достигается посредст­вом одного из препаративных методов, рассмотренных в подгл. 2.3.

Простейшие операции, использующие физико-механические прин­ципы фракционирования и разделения вещества, не приводят к изме­нению его агрегатного состояния или биохимических свойств и отно­сятся к группе 4. Сюда же можно включить перемешивание, разбавле­ние, встряхивание и т.п., а также довольно распространенную опера­цию промывки образцов или частиц в воде (или буферном растворе) для отделения их от избыточных компонентов реакции.

К группе 5 отнесены операции, направленно воздействующие на вещество (под воздействием на вещество будем понимать такие опера­ции, которые приводят к значимому (фиксируемому) изменению его свойств), при которых оно претерпевает физико-химическую, биохи­мическую или биологическую трансформации. В свою очередь, эта группа может быть разделена на соответствующие подгруппы, пред­ставленные в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Рис. 3.3. Запись ОТС выполнения некоторого лабораторного исследования

В приведенном примере для реализации конкретной методики на ППЭ требуется проведение операций групп 3, 4 и 5 одновременно как с веществом пробы, так и с реагентами. Поэтому технологические цепочки, отражающие последовательности этих операций, располагаются как бы в двух контурах – основном и вспомогательном.

Рис. 3.4. ИСМ технологического процесса определения концентрации гемоглобина в крови гемиглобинцианидным методом

Вторая (вспомогательная) связана с подготовкой холостой пробы (ХП) и измерением ее оптических характеристик, причем оба этих из­мерения производятся параллельно с анализом некоторого реактива, который определен в методике анализа как стандартный раствор СТ.

Процедура приготовления холостой пробы отражена последова­тельностью преобразований в одном из вспомогательных контуров. Она изготовляется путем смешивания четырех предварительно дозиро­ванных ингредиентов — цепочка R_i®R_iД, где R₁—ацетонциангидрин; R₂—железосинеродистый калий, R₃—гидрокарбонат натрия, R₄—дистиллированная вода. Последний ингредиент используется не­сколько раз: для разведения дозированной пробы ИВ_БП, а также при приготовлении промежуточного ПП_Д и конечных продуктов — (КП)_СТ и (ХП)_Д. Над каждым символом «→» технологической операции с ве­ществами стоит дополнительное обозначение: Д—дозирование, — временная выдержка. Для указания операции смешивания исход­ных ингредиентов использован символ «♦».

После преобразования сигналов {U}_ИП устройствами обработки (операторы ) в главном и вспомогательном контурах появляются операции отображения результата анализа на устройстве отображения (операторы ). Данная запись ИСМ относительно проста, и ее можно представить в ОСФ полностью. Однако для сложных процедур записи структур в подобном виде оказываются очень громоздкими, что за­трудняет их анализ. В таких случаях удобно воспользоваться блочным вариантом записи структуры в соответствии с выражением (3.2.).

Рис. 3.5. Блочная форма ИСМ процесса определения гемоглобина крови

Воспользовавшись данным приемом для записи ИСМ, изображен­ной на рис. 3.4, можно построить блочную схему этого исследования (рис. 3.5), где — блок операций, а индексы отражают иденти­фикаторы объектов, участвующих в технологической процедуре.

Запись структуры информационных преобразований, описывающей процесс лабораторного анализа в ОСФ, как было определено выше, представляет собой информационно-структурную модель соответст­вующего технологического процесса, поэтому структуры, представлен­ные на рис. 3.4 и 3.5, отражают ИСМ определения гемоглобина крови.

Рассмотренный способ формализации структур информационных преобразований в процессе аналитических исследований может быть эффективно использован при выявлении особенностей технологиче­ских процедур, оптимизации последовательностей типовых блоков операций и в других задачах, связанных с совершенствованием мето­дик ЛА.

Лекция №5

Интерференционный светофильтр

Явление интерференции широко используется в оптической тех­нике, в частности, для изготовления интерференционных светофильтров. Интерференционный светофильтр состоит из нескольких после­довательно расположенных тончайших непоглощающих слоев из диэ­лектрических материалов — окислов , , ; фторидов , , ; сульфидов , и других соединений. При прохождении белого света через такую систему с многочис­ленными границами раздела свет многократно переотражается. В результате интерференции отраженных лучей с проходящими лучами (отраженные и проходящие лучи когерентны) часть светового потока ослабляется лишь незначительно, а часть—в 10 — 10 раз.

Светофильтры используются в фотометрах в качестве монохроматоров.

Дифракция света — это отклонение света от прямолинейного распространения, когда свет огибает контур непрозрачных тел и, следовательно, проникает в область геометрической тени. Если на щель падает световая волна, то, фокусируя линзой свет, прошедший через щель, можно наблюдать чередование максимумов и минимумов освещенности.

Если свет падает не на одну щель, а на ряд па­раллельных щелей (решетку), то пуч­ки, испытав дифракцию на каждой щели, интерферируют между собой.

Простейшая дифракционная ре­шетка состоит из прозрачных участков (щелей), разделенных непрозрачными промежутками. На решетку направля­ется параллельный пучок света. На­блюдение ведется на непрозрачном экране в фокальной плоскости линзы, установленной за решеткой.

В каждой точке Р на экране в фо­кальной плоскости линзы соберутся лучи, которые до линзы были парал­лельны между собой и отклонились на решетке под определенным углом θ. Для того, чтобы в точке Р на­блюдался интерференционный максимум, разность хода ∆ между вол­нами, испущенными соседними щелями, должна быть равна целому числу длин волн:

,

где d — период решетки, m — целое число, которое называется по­рядком дифракционного максимума. В тех точках фокальной плоскости линзы, для которых это условие выполнено, располагаются главные максимумы дифракционной картины.

Рис. 6.21. Дифракция света на решетке.

Решетка способна разлагать излучение в спектр, то есть она является спектральным прибором — составной частью монохроматоров (устройств для выделения монохроматического света). Если на решетку падает немонохроматическое излучение, то в каждом порядке дифракции (то есть при каждом значении m) возникает спектр исследуемого |излучения. Одной из важнейших характеристик дифракционной решетки является ее разрешающая способность, характеризующая возможность разделения с помощью данной решетки двух близких спектральных линий с длинами волн и . Спектральной разрешающей способностью R называется отношение длины волны к минимальному возможному значению . Разрешение дифракционной решетки зависит только от порядка спектра m и от числа периодов решетки N.

Поляризацией света называется выделение из пучка естественной света лучей, поляризованных в определенной плоскости. В источни­ках света элементарные процессы излучения света атомами происходят независимым образом, поэтому в обычном свете оси электромагнитных волн ориентированы хаотично, и свет, испускаемый обычны ми источниками (солнечный свет, излучение ламп накаливания и т. п.) неполяризован. Неполяризованный свет называют также естественным светом.

Вещества, способные изменять (вращать) плоскость поляризации света, являются оптически активными веществами; вещества, не способные изменять плоскость поляризации света, являются оптически неактивными. Поляриметрический метод анализа основан на измерении угла вращения плоскости поляризации луча света, прошедшего через оптически активную среду, которая помещается между поляризатором и анализатором.

Глюкоза имеет ассиметричные атомы углерода, связанные с разными группировками, поэтому обладают способностью вращать плоскость поляризованного луча. На этом основано определе­ние глюкозы в моче с помощью поляриметра. Угол вращения плоскости поляризации зависит от оптической толщины раствора и концент­рации глюкозы в растворе.

Поляриметр

Основной частью любого прибора для поляриметрического анализа является источник поляризованных лучей (поляризатор) и измеритель угла поляризации (анализатор).

На рис. 6.28. приведена схема простейшего поляриметра.

Рис. 6.28. Схема простейшего поляриметра.

1 — поляризатор; 2 — пластинка бикварца; 3 — кювета с раствором; 4 — анализатор.

При использовании простейшего поляриметра анализатор настра­ивают на «темноту», вращая его вокруг продольной оси. Затем вносят в прибор кювету с исследуемой жидкостью. При этом наблюдается просветление поля окуляра вследствие вращения плоскости поляри­зации раствором. Поворачивая анализатор, добиваются нового потем­нения поля, причем угол поворота анализатора соответствует углу вра­щения раствором плоскости поляризации. Для более точного опреде­ления момента затемнения поля окуляра применяют дополнительную пластинку 2, состоящую из двух пластинок левовращающего и право­вращающего кварца (так называемая пластинка бикварца).

При ма­лейшем повороте анализатора обе половинки бикварца меняют свою окраску: одна становится синей, а другая — красной. Таким образом фиксируется малейший поворот анализатора.

ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

РАСТВОРОВ

Метод измерения оптического поглощения исследуемого раствора относительно раствора сравнения в одной и той же спектральной полосе излучения реализуется двумя основны­ми схемами:

1. Схемой фотометрирования с одним световым лучом (однолучевое фотометрирование).

2. Схемой фотометрирования с двумя световыми лучами (двухлуче-вое фотометрирование).

Однолучевое фотометрирование (рис. 8.20). Вначале измеряется сигнал фотодетектора, соответствующий величине излучения I_ст про­шедшего через раствор сравнения (стандартный раствор, холостую пробу) и кювету, содержащую этот раствор. Оптическая плотность кюветы с раствором сравнения D сигнал I связаны соотно­шением:

.

Затем измеряется сигнал фотодетектора, соответствующий величины излучения I , прошедшего через кювету с исследуемой пробой. Оптическая плотность исследуемого раствора D сигнал связаны соотношением:

.

Искомая плотность равна:

.

Рассмотренная схема измерения содержит одно измерительное плечо. Чтобы измерить сигналы, соответствующие и необходимо попеременно вводить в измерительное плечо кювету с исследуемым раствором и кювету с раствором сравнения. Такую схему называют схемой прямого фотометрирования.

Рис. 8.20. Схема однолучевого метода измерения оптической плотности иссле­дуемого раствора относительно раствора сравнения в одной и той же спект­ральной полосе излучения.

Последовательно измеряется оптическая плотность кюветы со стандартом (а) и исследуемой пробой (б).

Измерение оптической плотности проводится в одном канале пос­ледовательно. Вначале измеряется сигнал раствора сравнения (а), затем — исследуемого раствора (б). Результаты регистрируются раз­дельно, обработка производится вручную. Недостаток метода в боль­шом временном интервале между фотометрированием растворов, что приводит к погрешностям измерений из-за временной нестабиль­ности оптико-электронного тракта (источника излучения и фото­приемников).

Двухлучевое фотометрирование. Оптическая плотность исследуе­мого и сравнительного образцов измеряется одновременно в двух ка­налах. Далее могут быть различными схемы сопоставления сигналов. На рис. 8.21. показана схема, при которой сигналы поступают на 2 фотоприемника и представляются на 2-х индикато