RU2155335C1 - Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты - Google Patents
Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155335C1 RU2155335C1 RU99106362A RU99106362A RU2155335C1 RU 2155335 C1 RU2155335 C1 RU 2155335C1 RU 99106362 A RU99106362 A RU 99106362A RU 99106362 A RU99106362 A RU 99106362A RU 2155335 C1 RU2155335 C1 RU 2155335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- biological
- biological object
- effect
- harmful effects
- Prior art date
Links
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 241000238578 Daphnia Species 0.000 description 18
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 5
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 5
- 230000001121 heart beat frequency Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 239000010755 BS 2869 Class G Substances 0.000 description 1
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 1
- 241001494246 Daphnia magna Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000037023 motor activity Effects 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области биологии и экологии, может быть использовано для биологического контроля степени влияния вредного воздействия на биообъекты. Изобретение заключается в измерении частоты вибраций биообъекта и оценке степени влияния вредного воздействия путем сравнения с калибровочной кривой. После измерения частоты вибраций биообъекта на него дополнительно воздействуют переменным электрическим напряжением в диапазоне частот, близких к частоте вибраций биообъекта. Увеличивают величину дополнительного воздействия до возникновения эффекта синхронизации частоты вибраций биообъекта частотой дополнительного воздействия. При этом в качестве калибровочной кривой используют зависимость амплитуды переменного электрического воздействия от величины искомого (известного) вредного воздействия. Данный способ позволяет повысить точность и достоверность оценки степени влияния вредного воздействия на биообъекты за счет регулируемого воздействия на биообъект и измерения параметра, изменяющегося в более широком диапазоне. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области биологии и экологии, может быть использовано для биологического контроля степени влияния вредного воздействия на биообъекты.
Известен способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты и оценки токсичности сточных вод путем регистрации у рыб электрокардиограммы и измерения RR-интервалов (см. а.с. N 1573376, МКИ G 01 N 33/18).
Недостатком способа является длительность проведения анализа.
Известен способ биологической оценки токсичности воды по изменению двигательной активности дафний в эталонной (нетоксичной) и контрольной (токсичной) средах (см. а.с. СССР N1413525, кл. G 01 M 33/18). Однако данный способ не дает достоверных данных о степени токсичности водной среды вследствие неоднозначности поведения дафний в зависимости от вида веществ и их концентрации, поскольку их двигательная активность может как увеличиваться, так и уменьшаться.
Известен способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты и оценки токсичности сточных вод, основанный на изменении светового потока вследствие сокращения грудных ножек или сердца у дафний, которые вызывают изменение электрических характеристик фотодатчика (см. Колупаев Б.И., Андреев А. А., Самойленко Ю.К. Оптический метод регистрации сердечного ритма у дафний. - Гидробиологический журнал, т. XIII, вып. 3, 1977, с. 119-120).
Однако этот способ недостаточно точен.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является метод биотестирования, включающий измерение дыхания и сердечной деятельности у дафний под влиянием токсических веществ и оценку степени влияния вредного воздействия путем сравнения с калибровочной кривой. Через тело дафнии пропускают световой поток, который изменяется в результате сокращения сердца или движения грудных ножек. Регистрируют частоту дыхания и сердечных сокращений. Уменьшение или увеличение светового потока вызывает изменение силы тока на фотоприемнике, изменение электрических характеристик фотоприемника усиливается и регистрируется на электрокардиографе. За показатель токсичности принимается достоверное отклонение (P<0,05) ритма дыхания или сердцебиений от контроля (см. Колупаев Б. И. Методы биотестирования по изменению дыхания и сердечной деятельности у дафний. - Методы биотестирования вод, с. 103-104).
Однако данный способ недостаточно достоверен.
Задача изобретения заключается в повышении точности и достоверности за счет регулируемого воздействия на биообъект и измерения параметра, изменяющегося в более широком диапазоне.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения влияния вредного воздействия на биообъекты, включающем измерение частоты вибраций биообъекта и оценку степени влияния вредного воздействия путем сравнения с калибровочной кривой, после измерения частоты вибраций биообъекта на него дополнительно воздействуют переменным электрическим напряжением в диапазоне частот, близких к частоте вибраций биообъекта, увеличивают амплитуду дополнительного воздействия до возникновения эффекта синхронизации частоты вибраций биообъекта частотой дополнительного воздействия, при этом в качестве калибровочной кривой используют зависимость амплитуды переменного электрического воздействия от величины искомого (известного) вредного воздействия.
Оригинальность предлагаемого решения заключается в использовании эффекта синхронизации для изменения частоты биений сердца биообъекта.
По сравнению с известными предложенный способ позволяет повысить достоверность измерений для более широкого круга типов вредных воздействий, не прибегая к значительному увеличению числа длительных биологических испытаний. Подобная совокупность действий, влекущая возможность контролировать влияния вредного воздействия, не известна.
Предлагаемый способ поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведена схема экспериментальной установки, где 1 - прибор ночного видения, 2 - источник питания, 3 - биообъект, 4 - канал для биообъекта, 5 - прозрачный столик, 6 -линза, 7 - полупроводниковый лазера, 8 - источник тока, 9 - фотодетектор, 10 - усилитель, 11 - аналого-цифровой преобразователь, 12 - компьютер, 13 - стакан, 14 - электроды;
на фиг. 2 - зависимость минимального значения амплитуды переменного напряжения U, прикладываемого к биообъекту, при котором возникал эффект синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия, от концентрации вредного воздействия (фенола) N в водной среде (частота дополнительного воздействия 9 Гц);
на фиг. 3 - зависимость минимального значения амплитуды переменного напряжения U, прикладываемого к биообъекту, при котором возникал эффект синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия, от частоты сердцебиений дафнии, подвергнутой ранее какому либо вредному воздействию (частота дополнительного воздействия 9 Гц).
на фиг. 2 - зависимость минимального значения амплитуды переменного напряжения U, прикладываемого к биообъекту, при котором возникал эффект синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия, от концентрации вредного воздействия (фенола) N в водной среде (частота дополнительного воздействия 9 Гц);
на фиг. 3 - зависимость минимального значения амплитуды переменного напряжения U, прикладываемого к биообъекту, при котором возникал эффект синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия, от частоты сердцебиений дафнии, подвергнутой ранее какому либо вредному воздействию (частота дополнительного воздействия 9 Гц).
Способ заключается в следующем.
Биообъект 3 (фиг. 1) помещают в водную среду и обездвиживают его путем помещения на прозрачную пластину 5 в камеру 4. В стакан 13 заливается водная среда обитания биообъекта, в которую опускаются электроды 14, соединенные с источником внешнего электрического поля. Оценивают частоту вибраций биообъекта (сердцебиения, дыхания и т.п.) либо путем визуального подсчета числа периодов движения контролируемой области в единицу времени, либо путем электронного подсчета периодических изменений оптического излучения. Для этого направляют в область сердца биообъекта 3 оптическое излучение от источника 7. Питание источника излучения 7 осуществляют от источника питания 8. С помощью линзы 6 добиваются точной фокусировки излучения. Суммируют прямое и отраженное от контролируемой области излучения и воздействуют им на источник излучения 7. Периодическое изменение интенсивности излучения источника регистрируют фотоприемником 9, продетектированный сигнал с которого через усилитель 10 и аналого-цифровой преобразователь 11 подают в компьютер 12. На биообъект дополнительно воздействуют переменным электрическим напряжением U в диапазоне частот, близких к частоте сердцебиения биообъекта. Увеличивают величину дополнительного воздействия U до возникновения эффекта синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия. При этом в качестве калибровочной кривой используют зависимость величины тока или напряжения переменного поля, прикладываемого к биообъекту, от величины искомого (известного) вредного воздействия (фиг. 2).
Пример практической реализации способа.
В качестве биообъекта использовались пресноводные рачки дафнии (Daphnia magna Straus), культивируемые в стандартных лабораторных условиях, В экспериментах использовали особей, размерами 0,7-1,5 мм.
В качестве вредного воздействия использовали водный раствор фенола с концентрациями от 0,5 до 10 мг/л. Для контрольных измерений применялась вода, на которой дафнии культивировались. Одиночную дафнию из аквариумной культуры помещали в прозрачную камеру, ограничивающую движения рачка как целого. В качестве источника излучения использовали полупроводниковый лазер ИЛПН- 206 с длиной волны 1,3 мкм. Сигнал со встроенного фотоприемника усиливали усилителем У4-28 и подавали на вход аналого-цифрового преобразователя ЭВМ. По спектру регистрируемого сигнала определялась частота биений сердца дафнии, которая обычно варьируется в диапазоне 5 - 7 Гц для дафнии в контрольной среде.
Возникновение эффекта синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия определялось на частотах 8-10 Гц. Выбор верхней границы частоты дополнительного воздействия определялся исчезновением эффекта синхронизации при частоте дополнительного воздействия значительно большей частоты сердцебиения биообъекта. Выбор нижней границы частоты дополнительного воздействия определялся способностью аппаратуры четко различать частоты дополнительного воздействия и сердцебиения биообъекта.
По калибровочной кривой определялась величина искомого вредного воздействия (концентрация фенола).
Нами также было установлено, что влияние на дафнию какого-либо другого вредного воздействия, например, другого типа токсиканта или механического воздействия, также можно оценивать описанным способом. Ранее была установлена (см. Колупаев Б.И., Андреев А.А., Самойленко Ю.К. Оптический метод регистрации сердечного ритма у дафний. - Гидробиологический журнал, т. XIII, вып. 3, 1977, с. 119-120) и подтверждена нами (Усанов Д.А., Скрипаль Ал.В., Вагарин А.Ю., Скрипаль Ан.В., Потапов В.В., Шмакова Т.Т., Мосияш С.С. Лазерная автодинная интерферометрия динамических параметров биообъектов// Письма в ЖТФ. 1998. Т.24. Вып.5. С.39-43) связь изменения частоты сердцебиений дафнии от концентрации токсических факторов. Показано, что с ростом концентрации токсикантов частота сердцебиений дафнии уменьшалась. Нами были проведены измерения и построена зависимость амплитуды переменного электрического поля, напряжением U, прикладываемого к биообъекту, при котором возникал эффект синхронизации частоты биений сердца биообъекта частотой дополнительного воздействия, от частоты сердцебиений дафнии, подвергнутой ранее какому-либо вредному воздействию.
Таким образом, был показан общий характер оценки степени влияния вредного воздействия на биообъекты по описанному способу.
Claims (1)
- Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты, включающий измерение частоты вибраций биообъекта и оценку степени влияния вредного воздействия путем сравнения с калибровочной кривой, отличающийся тем, что после измерения частоты вибраций биообъекта на него дополнительно воздействуют переменным электрическим напряжением в диапазоне частот, близких к частоте вибраций биообъекта, увеличивают амплитуду дополнительного воздействия до возникновения эффекта синхронизации частоты вибраций биообъекта частотой дополнительного воздействия, при этом в качестве калибровочной кривой используют зависимость амплитуды переменного электрического воздействия от величины искомого (известного) вредного воздействия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99106362A RU2155335C1 (ru) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99106362A RU2155335C1 (ru) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2155335C1 true RU2155335C1 (ru) | 2000-08-27 |
Family
ID=20217806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99106362A RU2155335C1 (ru) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2155335C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2245367C2 (ru) * | 2002-07-17 | 2005-01-27 | Военно-медицинский институт Федеральной пограничной службы Российской Федерации при Нижегородской государственной медицинской академии (ВМИ ФПС РФ при НГМА) | Способ биотестирования проб воды и водных вытяжек |
| RU2276785C1 (ru) * | 2005-01-11 | 2006-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ исследования биологической активности воды |
| RU2347220C1 (ru) * | 2007-10-30 | 2009-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ исследования биологической активности воды |
| RU2357659C1 (ru) * | 2007-10-24 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Способ определения частоты и амплитуды биений сердца дафнии |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2003096C1 (ru) * | 1991-06-13 | 1993-11-15 | Научно-исследовательский институт биологии при Иркутском государственном университете | Способ определени токсичности водной среды |
| RU2029948C1 (ru) * | 1991-01-02 | 1995-02-27 | Санкт-Петербургский государственный университет | Способ определения токсичности природных вод |
| RU2082167C1 (ru) * | 1992-10-19 | 1997-06-20 | Ольга Викторовна Зайцева | Экспресс-способ биотестирования пресных вод "поведенческие реакции моллюсков" ("прм-тест") |
| RU2112977C1 (ru) * | 1996-06-04 | 1998-06-10 | Томский политехнический университет | Способ определения токсичности химических веществ в водной среде |
| RU2123693C1 (ru) * | 1997-12-08 | 1998-12-20 | Закрытое акционерное общество Саратовский научно-технологический парк "Волга" | Способ биотестирования токсичности водной среды |
-
1999
- 1999-03-31 RU RU99106362A patent/RU2155335C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2029948C1 (ru) * | 1991-01-02 | 1995-02-27 | Санкт-Петербургский государственный университет | Способ определения токсичности природных вод |
| RU2003096C1 (ru) * | 1991-06-13 | 1993-11-15 | Научно-исследовательский институт биологии при Иркутском государственном университете | Способ определени токсичности водной среды |
| RU2082167C1 (ru) * | 1992-10-19 | 1997-06-20 | Ольга Викторовна Зайцева | Экспресс-способ биотестирования пресных вод "поведенческие реакции моллюсков" ("прм-тест") |
| RU2112977C1 (ru) * | 1996-06-04 | 1998-06-10 | Томский политехнический университет | Способ определения токсичности химических веществ в водной среде |
| RU2123693C1 (ru) * | 1997-12-08 | 1998-12-20 | Закрытое акционерное общество Саратовский научно-технологический парк "Волга" | Способ биотестирования токсичности водной среды |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Колупаев Б.И. и др. Оптический метод регистрации сердечного ритма у дафний. - Гидробиологический журнал, т.XIII, вып.3, 1977, с.119-120. * |
| Колупаев Б.И. Методы биотестирования по изменению дыхания и сердечной деятельности у дафний. Методы биотестирования вод. - Черноголовка, 1988, с.103-104. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2245367C2 (ru) * | 2002-07-17 | 2005-01-27 | Военно-медицинский институт Федеральной пограничной службы Российской Федерации при Нижегородской государственной медицинской академии (ВМИ ФПС РФ при НГМА) | Способ биотестирования проб воды и водных вытяжек |
| RU2276785C1 (ru) * | 2005-01-11 | 2006-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ исследования биологической активности воды |
| RU2357659C1 (ru) * | 2007-10-24 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Способ определения частоты и амплитуды биений сердца дафнии |
| RU2347220C1 (ru) * | 2007-10-30 | 2009-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Способ исследования биологической активности воды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Finneran et al. | Comparison of in-air evoked potential and underwater behavioral hearing thresholds in four bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) | |
| Yuen et al. | Behavioral and auditory evoked potential audiograms of a false killer whale (Pseudorca crassidens) | |
| Houser et al. | A comparison of underwater hearing sensitivity in bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) determined by electrophysiological and behavioral methods | |
| CA2221864A1 (en) | Active pulse blood constituent monitoring | |
| CA2386842C (en) | Method and apparatus for determining the effect of a drug on respiration rate of cells | |
| Bainbridge et al. | Polarized light and the orientation of two marine Crustacea | |
| CN106102564B (zh) | 生理特性确定装置 | |
| DE69430791D1 (de) | Lichtsensor mit mehreren Lichtquellen | |
| JPH0257239A (ja) | 光センサ用プローブ | |
| AU4877697A (en) | Apparatus for measuring microvascular blood flow | |
| US9781907B2 (en) | System to detect the level of stress/discomfort of aquatic animals | |
| KR102652472B1 (ko) | 혼돈파 센서를 이용한 시료 특성 탐지 장치 | |
| JP2010164570A (ja) | 成分濃度の測定方法 | |
| JP7093963B2 (ja) | 血管検知装置 | |
| RU2155335C1 (ru) | Способ определения влияния вредного воздействия на биообъекты | |
| EP1460413A1 (en) | Method and apparatus for in vitro or in vivo measurement of a concentration of a component | |
| US20080039703A1 (en) | Sensor | |
| RU2123693C1 (ru) | Способ биотестирования токсичности водной среды | |
| EP3339856A1 (en) | Method for ethological monitoring of crayfish and system for this method | |
| JP6894089B2 (ja) | 脂質計測装置及びその方法 | |
| ATE143576T1 (de) | Nichtinvasiver medizinischer sensor | |
| Ladich et al. | Does speaker presentation affect auditory evoked potential thresholds in goldfish? | |
| Finneran et al. | Temporary threshold shift in bottlenose dolphins exposed to steady-state, 1/6-octave noise centered at 0.5 to 80 kHz | |
| US12471779B2 (en) | Blood vessel detection device and method therefor | |
| RU2151546C1 (ru) | Способ диагностики гальваноза |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130401 |