Способ измерения электрофорезной подвижности частиц

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09,08.78 (21) 7770265/18-25 (23) Приоритет - (32) 08.09. 77 (31) %P/GO Й 200932 (33) ГДР

Опубликовано30.06.82 Бюллетень № 24

Союз Советских

Социалистических

Республик ()940040 (89) 133469 ГДР (51) M. Кл. (j 01 М 27/26

РВулерктекннык кемнтет

СССР вю делам нзебретеннй н еткрытнй (53) УДК 543, .545 (088, 8) Дата опубликования описания01.07.82

Иностранцы

Клаус фридель, Эрхард Дамманн, Ханс-Иоахим Поп, Вольфганг Шютт и Ханс-Лудвиг Ензен (ГДР) (72) Авторы изобретения

Иностранное предприятие

ФЕБ Карл-Цейсс Ена" (ГДР) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФОРЕЗНОЙ ПОДВИЖНОСТИ

ЧДСТИи

Изобретение относится к способу измерения эл ектрофорезной подвижности, часнщ, при котором на пробу жидкости, находяшуюся в электрофоретической камере, подается напряжение и при наблюдении тетевизионного изображения пробы, воспронимаемого преимушественно телекамерой через микроскоп и воспроизведенного на телевизионной трубке, измеряется время, за которое опред эленная выбранная частица пробы пройдет заранее определенное расстояние между двумя выбранными метками.

Известен способ и усттюйство (Hdn-, п1щ, к.; Ю И, О. Ме ег.б.-м.;

ZBifter, К.;" ТЬеоее Ьсаб ап т 6хрег вепЫВ Эт че йрй1опв оР ь е

Zneeuence o WeCbanicaf and

f.де(с1гоМiоеО с Чаг а1р ев on the

ff f cienca o f the Net5oB", Норре

Seg 6етг"э 2. Pb sicg. Спетп, Ьд -356), с помошью которого можно определить число большого количества клеток или частиц, постоянно подаваемых в виде струи в ламннарный буферный поток и после отклонения в вертикальном элек2 трическом поле улавливаемых конечным количеством сосудов, и использовать их для дальнейших исследований. Опреде ление электрофорезной подвижности чао5 Гиц производится по отклонению иссл6 дуемых част1щ В HocToRHHOM ламинарюом потоке 1) .

Недостатком способа является необходимость поддерживания высокой ста10 бильности буферного и пробного потока, малая пропускная способность ттроб, а также применение буфера с низкой концентрацией ионов, которая ограничивает возможность многократного исследоваИ нкя.

Известен также способ определения электрофореаной подвижносж отдельных частиц по доплеровскому сдвигу частоты рассеиваеь.ого на частицах света лазе20 ра (2)(Огс(г1s, E..Е.(497L) ОрОсв Сотп- ттт0(т 6),,Йля этого способа очень высоки за траты на анализ рассеиваемого света лазера (многоканалыч:Ф анализатор и

2S т.п.).

3 0400

Кроме того, известен способ (Мг0пв-

ts, ×. К; D te Зе Ие Мго рйо .ese ", Ройсьг ы е 8е expevtmenteSeen

Unct 4ecbvischeh sfopbasik, Sano138), при котором электрофорезная подвижность отдельных микроскопически малых час5 тиц определяется путем измерения времени. На пробу жидкости в электрофоре ,тической камере подается напряжение.

При наблюдении пробы в микроскоп вручную измеряется время (например, секундомером), которое необходимо наблюдаемой частице для прохождения заранее определенного расстояния f3) . рур п орнцат ьно влияет субъективная сшибка наблюдателя, измерякицего время, связанная с одной стороны, с визуальным наблюдением и измерением времени вручную, а, с другой стороны, с.произвольным выбором исследуемых частиц для измерения времени. Для уменьшения появляющихся субъективных ошибок измерения необходимо провести нескапько измерений, из которых определяют среднее значение, что приводит к увеличению времени, затраченного на измерения. Огрицательным также является большая трудоемкость способа.

Цель изобретения - повышение точзо ности нзмережя электрофорезной подвижности, в также снижение технико-экономи- ческих издержек или затрачиваемого времени и трудоемкости.

В основу изобретения положена задача с помошью простых средств создать способ временного измерения электрофорезной подвижности отдельных частиц, исключающий влияние субъективных ошибок.

Поставленная цель достигается тем, . что в способе измерения электрофорезной подвижности частиц, при которол проба, находящаяся в электрофоретической камере, помещается в электрическое поле, воспринимается телекамерой через микроскоп, отображается на телевизионной трубке, и измеряется время, за которое выбранная частица проходит заранее определенное расстояние, образующийся црн телесъемке пробы полный телевизион- ® ный сигнал, после прохождения Фшьтрующей цепи и последующей дискретизации посредством сравнения с регулируемь м опорным напряжением логически связы« вается с импульсами, которые одновременно передаются на телевизионную труоку, и из которых один получается путем задержки по времени кадрового синхрони

40 4 зирующего импульса полного телевизионного сигнала, а два других - путем раз HoÀ задержки по времени строчного синхронизирующего импульса полного телевизионного сигнала, причем первый из напученных логической связью сигналов, которые возникают при одновременном появлении одного из обоих задержанных строчных синхронизируюшях импуль сов, задержанного кадрового телевизионного сигнала, запускает процесс счета, который прекрашв ется другим сигналом, полученным логической связью.

При этом, если с момента начала процесса счета, обусловленного задержанным строчным синхронизирующим импульсом, подавляется каждый задержанный строчный синхронизируюший импульс с этим временем задержки, а при окончании процесса счета подавляется любой задержанный строчный синхронизирующий импульс.

Временные задержки каждого из двух. строчных синхронисагруюших импульсов устанавливаются как вместе, так и по отдельности

Кроме того, предпочтительным является, если устанавливаются временная задержка и длительность кадрового синхРонизируюшего импульса с задержкой времени, если сигналы, полученные из кадровых и строчных синхронизируюших импульсов, управляют интенсивностью луча телевизионной трубки и появляются в виде горизонтальных и вертикальных маркировочных линий; если импульсы счета регистрируются и обрабатываются в цифровой форме. Из синхроннзируюшнх импульсов изображения получаются путем задержки по времени периодические сигналы, которые формируют на экране телевизионной трубки регулируемый прямоугольный кадр, составляющий основу для измерения времени, это значит, что если используемая для электрофоретического измерения частица анализируемой пробы движется внутри этого кадре, то замеряется время, которое необходимо этой частице для прохождения от одного вертикального ограничения кадра до другого. Измерение времени производят путем запуска и остановки процесса счета, счетные импульсы которого могут регистрироваться в цифровой форме и обрабатываться ьычислительным устройством.

Запуск и остановка пропесса счета производится посредством логической связи задержанного синхронизируюшего импульса изображений с дискретизнрованпыл1

40640 б

2S

35 ю

5 Q полным телевижонным сигналом при телесъемке пробы.

Для обеспечения запуска и остановки процесса счета различных вертикальных ограничений кадра на телевизионной трубке, начиная с момента запуска счета, подавляются те запаздывающие строчные сийхрониэируюшие импульсы, которые вызвали процесс счета. Настройкой опорного напряжения при сравнении с полным телевижонным сигналом дпя дискретизации осуществляется выбор тех частиц пробы, которые испапьзуются дпя электрофоретического измерения.

На чертеже показана схема устройства дпя осуществления предлагаемого способа.

Телекамера 1 соединена через разделительный усилитель 2 и модулятор 3 с телевижонной трубкой 4; Телекамера

1 также связана через разделительный усилитель 2 с фильтр юшей цепью 5 и компаратором 6 с опорным напряжением, с первым входом логического элемента

И 7, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 8.

Один вход лоттческого элемента ИЛИ 8 связан с выходом логического элемента

И 9, другой вход логического элемента

ИЛИ 8 связан с выходом логического элемента И 10. Другой выход разделительного усилителя 2 соединен через амппктудный селектор 11 с распределителем 12 импульсов, первый выход которого соедшен с муль-.ивибратором 13, выход которого соединен с двумя другими мультивибраторами 14 и 15. Второй выход распределителя 1 2 HMII COB соединен через два последовательно включенных мупьтивибратора 16 и 17 с одним из входов катдого логического элемента И 9 и 10. Выход мультивибратора 14 связан со вторым выходом логического элемента И 9, с axogoM модулятора 3, с первым входом погическ<>го элемента ИЛИ 18, а также с первым входом логического элемента И 19.

Тем же способом осуществляется соединение выхода мупьтивибратора 15 со вторым входом логического элемента

И 10, со следующим входом модулятора

3, со вторым входом логического элемента ИЛИ 18, а также с одним из входов логического элемента И 20. Выход мультпвибратора 17 связан также с модулятором 3, а выход логического элемента И 7 связан с одним из входов каждого логического элемента И 19 и

20. Выход л гическюго элемента И 19 присоединен к входу возврата в исходное состояние т жггера 21, а логический элемент И 20 — к входу возврата в исходное состояние триггера 22.

Выход триггера 21 связан с третьим входом логического элемента И 9, а выход триггера 22 — с третьим входом логического элемента И 10. Логический элемент ИЛИ 18, а также логический

10 элемент И 7 по выходу соединены каждыи с одним входом логического элемента И 23, выход которого связан с входом возврата в исходное состояние трит гера 24. Запускающие входы трютеров 5 ° 21, 22 и 24 объединены на управляющем входе Е .

Выход логического элемента И 7 соединен с одним иэ входов каждого логического элемента И 25 и 26. Второй вход логического элемента И 25 подключен к первому выходу, а второй вход логического элемента И 26 — ко второму выходу триггера 24. Выходы логических элементов И 26 и 25 связаны с двумя входами триггера 27, выход которого связан с одним входом логического элемента И 28, Выход логического элемента И 28, на второи вход которого подключен генератор 2.9 тактовых импульсов, связан со счетчиком 30.

Телекамера 1, которая снимает иээбражение анапижруемой, содержащей частицы жидкой пробы (не показана), дпя отображения на экране тепевижонной трубки 4 выдает полный телевизионный сигнал, отношение сигнал-шум которого повышается в фильтруюшей цепи 5. Этот сигнал дискретизируется в компараторе

6 путем сравнения с опорным напряжением 0 Е, так что дискретиэированные импульсы полного телевижонного сигнала появляются на логическом элементе

И 7. В амплитудном селекторе 11 получаются синхронижруюшие импульсы из выделенного в каскаде раздележя импульсов 2 видеосигнала и разделяются в следующем за ним распределителе 12 импульсов на кадровый синхронижрующий импульс (В ) и строчный синхрони-

1 жруюший импульс (ZS < ) .. S < эадержива» ется по времени в мупьтивибраторе 13.

К мупьтивибратору 13 подключены мультивибраторы 14 и 15, имеющие различные задержки, так что на выходах мупьтивибраторов 14 и 15 получаются задержанные периодические строчные синхронизируюшие импульсы, спедуюшие один за другим в соответствии с пх задержками, управляющие через модулятор 3 тп.- .. состоянии готовности схемы вследствие связи логических элементов И 7, 9 и

10, и также логического элемента

ИЛИ 8, на выходе логического элемента

И 7 возникает импульс, если одновременно существуют запаздывающий В4 одпн из Обоих задержанных строчных сще хронизирующих .Импульсов, а также диокретизщзованный пОлный телевизионный сигнал. В этом случае запускается Tpar гер 27 через запущенный трптер 24, дебпокированный. логическим элементом

И 25 от выходного импульса логического элемента И 7, который деблокирует ключевую схему, состоящую из логического элемента И 28, так что импульсы генератора 29 проходят в счетчик 30.

Следуюший импульс, появляющийся при вышеназванном условии на выходе логического элемента И 7, через логический элемент ИЛИ 18, а также логический элемент Р 23 возвращает в исходное состояние триггер 24, который через логический элемент И 26 возвращает в исходное. состояние триггер 27, Из-аа возврата в исходное состояние триггера

27 блокируется логический элемент И 28 и обрывается процесс счета счетчика 30.

Состояние счетчика 30 регистрируется в цифровой форме и обрабатывается дпя определения времени вычислительным устройством. Новым импупьсом на управляющем входе E < схема снова приводится в готовность для следующего измерения.

Процесс счета счетчика 30 запускается при переходе выбранной частицей анализируемой пробы через одну из обоих вертикальных маркировок. Чтобы предотвратить прерывание процесса счета счетчик 30 из-за того, что частица пробы пересекает ту вертикальную маркировку, переход через которую приводит к запуску счетчика 30, после начала процесса счета подавляется любой др гой сигнал, 5ч, имеюпсий соответствующую задержку по времени. Этой цели служит связь выхода логического элемента И 7 с выходами мультивибраторов 14 и 15 в логических элементах

И 19 и 20 и подключенными вспед за ними триггерами 21 и 22, которые соединены с логическими элементами И 9 и 10. Импульс, который появляется дпя начала процесса счета на выходе логического элемента И 7, возвращает в исходное состояние либо туйптер 21 через логический элемент И 19, либо триггер

22 через логический элемент И 20.

7 940040 е тенснвностью электронного луча телеви зионной трубки 4 и просматуйвающиеся на экране трубки как две вертикальные маркировки. Положение этих маркировок

«.:и;но изменить совместной вариацией задержки мультивнбратора 13 или отдельной вариацией задержек мультинибраторов 14 и 15. Эти вертикальные мар рое лежит в основе измерения времени для частиц анализируемой пробы.

К цровый синхронизируюший импульс (g Э., ) на выходе распределителя 1 2 импульсов задерживается мультивнбраторами

16 и 17 дважды, так что на выходе мультивибратора 17 образуется задержщ ный периодический кадровый синхрокизирующнй импульс (б ), положение перед- него фронта которого определяется во времени мультивибратором 16 и положением заднего фронта во времени — мультнвибратором 17. Задержанный по времени

85.„через модулятор 3 и путем управления интенсивностью электронного луча трубкИ 4 прпводнт K появленкю на экра- д не горизонтальной маркировки, ширина которой зависит от задержки по времени, создаваемой мультивнбратором 17. ВарИ-Kned задержки по времени мультивибра« . тором 16 можно подобрать расстояние зр

:l,рхней О1-раничивающей линии горизон,ыъной маркировки относительно верхнего края экрана трубки 4, Эти три маркировки на экране трубки 4 ограничивают таким образом подбираемый по жеданию 35 прямоугольный кадр, который использует ся для изьтерения времени дпя частиц пробы, т.е. измеряется время, которое необходимо выбранной частице дпя прохождения между двумя вертикальными линиями названного кадра. Измерение времени происходит только тогда, когда частица движется в предепах ограниченного также по горизонтали кадра. Выбор

iacTpH, для KGTopblx мОжет Осуществлять » 5 ся оценка электрофорезной подвижности, например, по величине или яркости их изображения производится путем настройи опорноо напр аления „е при дискртизацни полного телевизиойного сигнала в компараторе 6.

Способ реализуется следующим обраЗОМ о

Изображенная на рисунке схема приводится в готовность дпя измерения им55 путпьсов на ynpaansaomeM входе Е который запускает триггеры 21, 22 и

24, что может происходить после подготовкн анализнруемой пробы. В этом

040 10

940

Какой из обоих тужггеров 21 или 22 воэврашается в исходное состояние, зависит от того, запушен ли счетный процесс задержанным 2.S< на выходе мультивибратора 14 или мультивибратора 15, т.е. какую из вертикальных маркировок на экране телевизионной трубки

4 переходит частица пробы.

В зависимости от того, возврашается лн в исходное состояние триггер 21 или

22, блокируется либо логический элемент И 9, либо логический элемент

И 10, т.е. тот периодический задержанный

>5 мультивибратора 14 или 15, который приводит к запуску процесса счета и запуску триггера 21 или 22, а также

27, не может вызвать появление на выходе логического элемента И 7 импульса для обрыва процесса счета счетшка

ЗО. Остановка счетчика 30 возможна поэтому только другим задержанным . строчным сннхронизируюшим импульсом на входе одного иэ логических элементов И 9 и 10, который не закрыт триггерами 21 и 22 при одновременном присутствии задержанного Ь Б., а также дискретгзированного полного телевизионного сигнала. За мультивибраторами 14 и 15 подключены каскады формирователя задержанных строчных синхронизиру оших импульсов (не показаны).

Применение предлагаемого способа измерения пе ограничивается только измерением времени при определении электрофорезной подвикности частиц в жидкой пробе. телекамерой, воспроизводится на телевизионной трубке и измеряется время, Форм ула изобрет ения за которое выбранные частицы пробы проходят предвауктельно заданное расстояние, отличающийся тем, что полный телевизионный сигнал1 ПО лучаемый при телесьемке пробы, дискретизируется при выбираемом пороговом значении и затем логически связывается

10 с тремя поступаюшими на телевизионную трубку импульсами, один из которых получается задержкой по времени кадрового синхронизнруюшего импульса полного телевизионного сигнала, а два других

1S путем различной задержки по врем ни строчного синхронизи рующего импульса попного телевисяонного сигнала, щжчем первый из полученных логической связью сигналов, которь.е получаются щя однощ временном возникновении одного из двух. задержанных строчных синхронизирукшаж импульсов, задержанного кадрового cmxроннзнруюшс го импульса и дискретизированного полного телевизионного сигнала, 23 вызывает запуск процесса счета, который прекрашается другим сигналом, полученньтм логической связью.

2. Способпоп. 1, отличаю— ш и и с я тем, что после начала процес>3О са счета, вызванног о задержанным строчным синхронизщэуюшнм импульсом1 подав ляется каждь и строчный синхрониэируюший с той же задержкой, а при окон mus процесса счета — любой задержанный

35 строчный сннхронизируюший импульс.

3. Способпоп. 1, отличаю— ш и и с я тем, что временные задержки каждого из двух строчных спнхронизируюших импульсов могут устанавливаться

45

1. Способ измерения электрофореэной подвижности частиц, при котором на находяшуюся в электрофоретической камере пробу подается напряжение, изображение пробы, воспринимаемое через микроскоп как вместе, так и по отдельности.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осушествленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики, 940040

Составитель И, Клешнина

Редактор С. Юско Техред И.Гайду Корректор М. немчик

Заказ 4658/65 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 415

Фюшал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4