Устройство для оптических исследований

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ(73) Патентообладатель Лапотко Дмитрий Олегович(57) Устройство для оптических исследований, например клеток крови, состоящее из оптической системы,включающей фокусирующий и собирающий объективы, источника излучения и регистрирующего элемента,установленного по ходу излучения в плоскости изображения, отличающееся тем, что оно снабжено оптически сопряженными диафрагмой и фазосдвигающей пластиной, а в качестве источника излучения использованы пробный импульсный лазер и импульсный лазер накачки, причем диафрагма установлена в задней фокальной плоскости фокусирующего объектива, а соответствующая ей фазосдвигающая пластина установлена в задней фокальной плоскости собирающего объектива.(56) 1. А.с. СССР 1659960, МПК 02 27/48. Публ.23.03.1987. БИ 19. 2. А.с. СССР 1312513, МПК 02 27/50. Публ.30.06.1991. БИ 24. 3. Меньшиков В.В. Лабораторные методы исследования в клинике Справочник. - М. Медицина, 1987. С. 114 (прототип). Устройство относится к оптическим приборам для анализа структуры микрообъектов, в частности к исследованию структурного и функционального состояния клеток крови, и может найти применение в медицине и биологии в диагностических целях. 177 Известно устройство 1, позволяющее получать изображение оптически активных микрообъектов с использованием сверхизлучающей лазерной среды. Известно также устройство для визуализации прозрачных объектов с неоднородным показателем преломления 2. Однако, эти устройства не позволяют осуществить количественный контроль формы клетки, например отличить дискоцит от стомитоцита и т. д., а также исследовать функциональное состояние клетки. Известен также способ и устройство для микроскопического измерения диаметра клеток в окрашенном мазке крови. Устройство включает обычный микроскоп с фокусирующим и собирающим объективами и окуляр микрометр, а также источник излучения и регистрирующий элемент. При этом определяют цену одного деления шкалы окуляр микрометра для определенного микроскопа, с помощью которого производят эритроцитометрию, после чего измеряют диаметр не менее ста эритроцитов и, зная цену одного деления и количество эритроцитов с одинаковым числом делений, выражают результат в процентах и при необходимости строят эритрометрическую кривую 3. Однако, процесс этот очень длительный и трудоемкий, кроме того, невозможно диагностировать клетки за счет получения новых параметров. Задачей полезной модели является повышение эффективности цитометрических измерений. Предлагаемое устройство решает эту задачу, при этом клетка исследуется в ее естественном состоянии, а использование стандартного оборудования (световой микроскоп) существенно упрощает, снижает стоимость и значительно ускоряет процесс исследования. Это достигается тем, что устройство, содержащее оптическую систему, включающую фокусирующий и собирающий объективы, источник излучения и регистрирующий элемент, установленный в плоскости изображения по ходу излучения отличается тем, что оно снабжено оптически сопряженными диафрагмой и фазосдвигающей пластиной, а в качестве источника излучения использованы пробный импульсный лазер излучения определенной мощности и длины волны и импульсный лазер накачки, причем диафрагма установлена в задней фокальной плоскости фокусирующего объектива, а соответствующая ей фазосдвигающая пластина установлена в задней фокальной плоскости собирающего объектива. Регистрирующий элемент принимает и регистрирует изображение лазерного пучка на заданной длине волны. Волновой фронт лазерного излучения,прошедшего через клетку претерпевает изменения, вызванные пространственной неоднородностью распределения показателя преломления. Изменение волнового фронта обуславливает возникновение определенного дифракционного изображения в дальней зоне, т. е. распределение интенсивности лазерного пучка. Любое изменение формы клетки будет вызывать изменение ее дифракционного изображения. Эти изменения регистрируются регистрирующим элементом. Изменения дифракционного изображения возникают также вследствие реакции клетки на поглощение ею энергии импульса лазера накачки. На фигуре показана схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из оптической системы, включающей фокусирующий 1 и собирающий 2 объективы,между которыми помещена кювета 3 с исследуемыми клетками. В качестве источника излучения использованы импульсный лазер накачки 4 и пробный импульсный лазер 5, пучки которых коаксиально сведены в области объекта. В задней фокальной плоскости фокусирующего объектива 1 установлена диафрагма 6, а соответствующая ей фазосдвигающая пластина 7 установлена в задней фокальной плоскости собирающего объектива 2. По ходу излучения в плоскости изображения установлен регистрирующий элемент 8. Устройство работает следующим образом. Кювета 3 с исследуемой клеткой крови устанавливается по центру пучка излучения импульсного пробного лазера 5, а соответственно и лазера накачки 4. Причем так,чтобы перетяжка этого пучка, прошедшего через диафрагму 6, находилась до плоскости исследуемого объекта. Излучение пробного лазера 5, проходя через клетку, претерпевает изменение, соответствующее пространственному распределению вещества клетки. Поскольку для большинства клеток крови характерна центральная симметрия, то дифракционное изображение, т. е. распределение интенсивности лазерного пучка в дальней зоне, также обладает центральной симметрией. Так как форма клетки варьируется от двояковогнутого диска до сферы, наибольшие изменения в дифракционных изображениях для клеток различной формы имеют место в центральной части. Центральная часть излучения проходит также через фазосдвигающую пластину 7, оптически связанную с диафрагмой 6 и поступает на регистрирующий элемент 8. Регистрирующий элемент 8, который представляет собой, например пзс-камеру (прибор зарядовой связи), регистрирует распределение интенсивности лазерного излучения пробного пучка, соответствующее изменению волнового фронта. Волновой фронт лазерного излучения, прошедшего через клетку, претерпевает изменения, вызванные пространственной неоднородностью распределения показателя преломления. Изменение формы исследуемой клетки приводит к изменению дифракционного изображения, а следовательно к изменению сигнала регистрирующего элемента 8. Изменения дифракционного изображения возникают также вследствие реакции клетки на поглощение ею энергии импульса другого лазера накачки 4. Величина этих изменений определяется поглотительной способностью вещества клетки на длине волны излучения лазера накачки 4 и их распределением. Анализируя сигналы регистрирующего элемента 8, можно сделать вывод о структуре и функциональном состоянии клеток. 2 177 Предлагаемое устройство может найти широкое применение при диагностике клеток крови. Оно обеспечивает регистрацию (визуализацию) и измерение параметров слабопоглощающих и малоконтрастных клеток и клеточных структур, позволяет исследовать живые клетки, обеспечивает быстрый и точный анализ с использованием стандартного оборудования. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.