Прибор для электрофореза клеток крови Советский патент 1986 года по МПК A61B5/145 G01N33/48 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может найти применение для прижизненного разделения клеток крови и других тканей животных и человека на фракции.

Цель изобретения - повышение точности разделения клеток крови на фракции.

На фиг. 1 показана схема прибора; на фиг. 2 - блок-схема многоканального дозатора; на фиг. 3 и 4 - одна из возможных

конструкцией многоканального дозатора; на ю дозатора 13.

мосферное) управляющее давление сжатого воздуха.

Входы электропневмопреобразователей 15 соединены с выходами пневматического генератора 16. Принципиально возможно при- менение вместо генератора 16 и электропневмопреобразователей 15 пневматического генератора 16, выдающего две последовательности пнев.матических управляющих сигналов давления на управляющие входы А и В

фиг. 5 - реализация генератора.

Прибор для электрофореза клеток крови содержит вертикальную разделительную камеру 1 и смежные с ней электродные камеры 2 и 3. К нижней части разделительной

Многоканальный дозатор 13 состоит из одинаковых каналов, число которых п равно числу разделенных фракций (фиг. 2). Каждый из каналов дозатора 13 содержит последовательно соединенные первый пневмоуправкамеры 1 подается под избыточным давле- 5 ляемый клапан 17, дозирующий объем 18 и

нием камерный буферный раствор из генератора 4 давления камерного буфера. К соединенным вместе электродным камерам 2 и 3 аналогично подводится электродный буфер от генератора 5 давления электродного буфера. Избыточное давление на выходах генераторов 4 и 5 давлений может вручную устанавливаться в некоторых пределах. Генераторы 4 и 5 построены по принципу вытеснения сжатым воздухом жидкости из герметич20

второй пневмоуправляемый клапан 19. Вход первого клапана 17 является рабочим входом соответствующего канала дозатора 13 и соединен гибкой трубкой 12 с полостью соответствующего сосуда 1I для сбора разделенных фракций. Выход второго пневмоуправ- ляемого клапана 19 соединен с атмосферой. Управляемые входы вторых клапанов 19 всех каналов дозатора 13 соединены между собой и являются вторым управляюного сосуда. Вдоль электродных камер 2 и 25 щим входом В дозатора 13.

3 укреплены пассивные электроды, например, из платины (не показаны), к которым подводится постоянное электрическое напряжение для создания поперечного поля в разделительной камере 1.

Клапаны 17 и 19 являются управляющими прерывателями. Если на управляющем входе А отсутствует пневмосигнал, то на управляемых входах всех первых клапанов 17 давление равно атмосферно.му (нуле- 30 вой логический пневмосигнал) и каждый из указанных клапанов 17 соединяет свой вход со своим выходом (клапан открыт). Если на управляющем входе А и, следовательно, на управляемых входах всех первых клапанов 17 имеется пневмосигнал логической

Клапаны 17 и 19 являются управляющими прерывателями. Если на управляющем входе А отсутствует пневмосигнал, то на управляемых входах всех первых клапанов 17 давление равно атмосферно.му (нуле- 30 вой логический пневмосигнал) и каждый из указанных клапанов 17 соединяет свой вход со своим выходом (клапан открыт). Если на управляющем входе А и, следовательно, на управляемых входах всех первых клапанов 17 имеется пневмосигнал логической

В нижней части разделительной камеры 1 расположено окощко 6 для введения разделяемой смеси клеток в прибор.

В верхней части разделительной камеры 1 находится блок 7 выведения, содержащий

по числу выводимых фракций жесткие труб- 35 единицы, ТГ1 7екото7ое избь точное дав7е - ки 8, контактирующие с буфером в раздели- р из клапанов 17 разъеди- тельной камере 1 и расположенные в один ряд. К выходам жестких трубок 8, снабженных уплотнительными насадками 9 крепятся гибкие трубки 10, соединенные с полостя40

ми герметичных сосудов 11 для сбора разделенных фракций. Условно жесткие 8 и гибкие 10 трубки, а также сосуды 11 для сбора разделенных фракций на чертеже показаны не все. Полости сосудов 11 соединены гибкими трубками 12 с рабочими входами многоканального дозатора 13 так, что трубки 12 сообщаются с трубками 10 только через полости соответствующих сосудов 11. Количество каналов дозатора 13 равно числу сосудов 11 и числу жестких выводящих

няет связь между своим входом и выходом (клапат закрыт).

То же самое относится и к вторым клапанам 19, управляемьЕм логическими пневмо- сигналами с входа В.

45

Дозирующие объемы 18 должны быть одинаковыми во всех каналах дозатора 13. Это обеспечит одинаковый расход буфера во всех разделенных фракциях на выходе блока 7 выведения.

Дозатор 13 согласно фиг. 3 состоит из трех секций: центральной 20 и двух боковых 21 и 22. Между секциями 20-22 проложены сплощные эластичные мембраны 23 и 24. На

трубок 8. Этим количеством определяется Q поверхностях секций 20-22, обращенных к максимальное число разделенных клеточных мембранам 23 и 24, выполнены цилиндриче- фракций, на которое рассчитано устройство.ские углубления 25-28 так, что все они наВыходы 14 каждого канала дозатора 13 ходятся на одной вертикальной оси в пер- соединены с атмосферой. Управляющие вхо-пендикулярных ей плоскостях. Углубления

ды А и В дозатора 13 соединены с дискретны- 25, 26 и 27, 28 попарно обращены друг к дру- ми электропневмопреобразователями 15,жаж- 55 гу и находятся по разные сторонь .мембран дый из которых в зависимости от управляю- 23 и 24. Количество цилиндрических углуб- щего электрического сигнала на своем вхо- лений на каждой из поверхностей секций де выдает на выходе высокое или низкое (ат-равно п - числу разделенных фракций.

мосферное) управляющее давление сжатого воздуха.

Входы электропневмопреобразователей 15 соединены с выходами пневматического генератора 16. Принципиально возможно при- менение вместо генератора 16 и электропневмопреобразователей 15 пневматического генератора 16, выдающего две последовательности пнев.матических управляющих сигналов давления на управляющие входы А и В

Многоканальный дозатор 13 состоит из одинаковых каналов, число которых п равно числу разделенных фракций (фиг. 2). Каждый из каналов дозатора 13 содержит последовательно соединенные первый пневмоуправ ляемый клапан 17, дозирующий объем 18 и

второй пневмоуправляемый клапан 19. Вход первого клапана 17 является рабочим входом соответствующего канала дозатора 13 и соединен гибкой трубкой 12 с полостью соответствующего сосуда 1I для сбора разделенных фракций. Выход второго пневмоуправ- ляемого клапана 19 соединен с атмосферой. Управляемые входы вторых клапанов 19 всех каналов дозатора 13 соединены между собой и являются вторым управляющим входом В дозатора 13.

Клапаны 17 и 19 являются управляющими прерывателями. Если на управляющем входе А отсутствует пневмосигнал, то на управляемых входах всех первых клапанов 17 давление равно атмосферно.му (нуле- вой логический пневмосигнал) и каждый из указанных клапанов 17 соединяет свой вход со своим выходом (клапан открыт). Если на управляющем входе А и, следовательно, на управляемых входах всех первых клапанов 17 имеется пневмосигнал логической

единицы, ТГ1 7екото7ое избь точное дав7е - р из клапанов 17 разъеди-

единицы, ТГ1 7екото7ое избь точное дав7е - р из клапанов 17 разъеди-

няет связь между своим входом и выходом (клапат закрыт).

То же самое относится и к вторым клапанам 19, управляемьЕм логическими пневмо- сигналами с входа В.

10

15

Секции 20-22 соединяются и стягиваются винтами 29 и гайками 30.

Цилиндрические углубления 25 и 27 попарно соединены осевыми отверстиями в теле секции 20. Эти отверстия играют роль дозирующих объемов 18, выполнены одним сверлом на одном и том же станке с одной установки для всех каналов дозатора 13 и поэтому с высокой степенью точности одинаковы.

Полости всех цилиндрических углублений 26 соединены косыми сверлениями в те.те секции 21, а полости цилиндрических углублений 28 - аналогично в теле секции 22.

Полости углублений 28 являются управляемыми входами первых пневмоклапанов 17, а доступ к ним осуществляется по управляющему входу А через щтуцер 31.

Аналогично доступ к управляемым входам вторых пневмоклапанов 19 (полости углублений 26) осуществляется по управляющему входу В через штуцер 32.

Рядом с входом в дозирующий объем 18 из цилиндрического углубления 25 находится отверстие, соединенное с рабочим выходом 14 (фиг. 4), а со стороны углубления 27 - отверстие, соединенное с гибкой труб- 25 кой 12. Выходы 14 сообщаются с атмосферой на боковой поверхности секции 20, а гибкие трубки 12 соединены через соответствующие штуцеры на противоположной боковой поверхности секции 20 с полостями сосудов 11 для сбора разделенных фракций.

Генератор 16 состоит из последовательно соединенных мультивибратора 33 с регулируемой частотой генерации и счетного триггера 34, срабатывающего по заднему

20

30

генератором 4 давления камерного буфера.

Переключатель 37 находится в положении «Подготовка. При этом на вторые входы элементов 35 и 36 подается сигнал логического нуля и независимо от состояния их первых входов на выходах А и В имеются электрические сигналы логической единицы. На выходах электропневмопреобра- зователей 15 имеются также сигналы логической единицы, но уже пневматические (Р(). Давление Р{ поступает на управляемые входы клапанов 17 и 19. Давление подается на управляемые входы - полости углуб лений 26 и 28. Эластичные мембраны 23 и 24 выдуваются в углубления 25 и 27 и перекрывают их. Оба клапана 17 и 19 оказываются закрытыми, а дозирующие объемы 18 герметизированы как от атмосферы, так и от полостей сосудов 11 для сбора разделенных фракций.

Генератор 4 камерного буфера создает избыточное рабочее давление камерного буферного раствора в нижней части разделительной камеры 1. Однако буферный раствор в разделительной камере I не движется, поскольку он уравновещен давлением сжатого воздуха там.

Генератор 5 электродного буфера постоянно прокачивает через электродные камеры 2 и 3 электродный буфер.

Прибор готов к разделению клеток на фракции.

Переключатель 37 переводится Б положение «Работа. Электронный генератор 16 начинает свою работу. На выходах А и В генератора 16 возникают две последовательности импульсов логического нуля, сдвинутые по времени на полпериода. nycTi, в нафронту входного импульса, выходы которого 35 чале работы сигнал логического нуля появится на выходе Б -енератора 16. Отрабатывая этот сигнал, электропневмопреобразо- ватель 15 сбрасывает давление на втором В управляющем входе дозатора 13 до атмосферного, При этом эластичная мембрана

соединены с первыми входами двух логических элементов 2И-НЕ 35 и 36. Вторые входы элементов 35.и 36 через переключатель 37 соединены с выходом мультивибратора 33, а на их выходах .возникают электрические логические сигналы А и В, угфав- ляющие дискретными электропневмопреобра- зователями 15, преобразующими их в пневматические логические сигналы давления управления А и В той же формы.

Для повыщения выходной мощности, необходимой для управления электропневмо- преобразователями 15, между их входами и выходами элементов 35 и 36 могут быть дополнительно включены усилители мощности (не показаны).

Рассмотрим работу предлагаемого устройства для препаративного клеточного электрофореза.

В первоначальном положении в разделительной камере 1 прибора, а также в сосудах 11 для сбора разделенных фракций имеется избыточное давление сжатого воздуха, при котором далее протекает процесс разделения. Это давление предварительно установлено отдельным задатчиком или самим

0

5

0

генератором 4 давления камерного буфера.

Переключатель 37 находится в положении «Подготовка. При этом на вторые входы элементов 35 и 36 подается сигнал логического нуля и независимо от состояния их первых входов на выходах А и В имеются электрические сигналы логической единицы. На выходах электропневмопреобра- зователей 15 имеются также сигналы логической единицы, но уже пневматические (Р(). Давление Р{ поступает на управляемые входы клапанов 17 и 19. Давление подается на управляемые входы - полости углуб лений 26 и 28. Эластичные мембраны 23 и 24 выдуваются в углубления 25 и 27 и перекрывают их. Оба клапана 17 и 19 оказываются закрытыми, а дозирующие объемы 18 герметизированы как от атмосферы, так и от полостей сосудов 11 для сбора разделенных фракций.

Генератор 4 камерного буфера создает избыточное рабочее давление камерного буферного раствора в нижней части разделительной камеры 1. Однако буферный раствор в разделительной камере I не движется, поскольку он уравновещен давлением сжатого воздуха там.

Генератор 5 электродного буфера постоянно прокачивает через электродные камеры 2 и 3 электродный буфер.

Прибор готов к разделению клеток на фракции.

Переключатель 37 переводится Б положение «Работа. Электронный генератор 16 начинает свою работу. На выходах А и В генератора 16 возникают две последовательности импульсов логического нуля, сдвинутые по времени на полпериода. nycTi, в на35 чале работы сигнал логического нуля появится на выходе Б -енератора 16. Отрабатывая этот сигнал, электропневмопреобразо- ватель 15 сбрасывает давление на втором В управляющем входе дозатора 13 до атмосферного, При этом эластичная мембрана

23 занимает нейтральное положение в плоскости контакта секций 20 и 21 дозатора 13. Дозирующий объем 18 и выход 14 начинают сообщаться, второй клапан 19 открывается и дозирующий объем 18 разряжается

5 в атмосферу. К концу импульса логического нуля на входе В в дозирующем объеме 18 устанавливается атмосферное давление Ратм,. После этого на второй управляющий вход В от генератора 16 через электропневмопре- образователь 15 приходит сигнал логиче50 ской единицы, закрывающий второй клапан 19.

Затем сигнал логического нуля подается на первый управляющий вход А. Это вызывает аналогично открытие первого пневмо- клапана 17. При этом дозирующий объем

55 18 заполняется сжатым воздухом из соответствующего сосуда 11 через рабочий вход 12 до избыточного рабочего давления в разделительной камере 1 прибора. Сигнал логи

ческого нуля на первом управляющем входе Л пропадает. Клапан 17 закрывается. Дозирующий объем 18 опять становится герметич ным. Далее процесс повторяется, содержимое дозирующего объема 18 вновь выбрасывается в атмосферу и т. д.

Поскольку дозирующие объемы 18 одинаковы, то в каждом цикле работы дозатора 13 в атмосферу через них удаляются из сосудов 11 одинаковые порции сжатого воздуха, которые каждый раз замещаются камерным буфером с разделенными клетками до выравнивания давлений в сосудах 11 и разделительной камере 1 прибора. Таким образом, расходы буфера с клетками во все сосуды 1 одинаковы независимо от гидродинамических сопротивлений их подводящих трубопроводов.

Регулируя частоту генератора 16, можно в щироких пределах регулировать скорость движения камерного буфера. Если дозирую- щие объемы 18 достаточно малы, а частота

генератора 6 достаточно велика, то это движение практически не отличается от непрерывного.

Через некоторое время после перевода переключателя 37 в положение «Работа разделительная камера 1 прибора полностью заполнится камерным буферо.м. С этого момента подают напряжение на электроды в электродных камерах 2 и 3, а в окошко 6 вводят разделяемую смесь, которая разделяется на фракции в процессе электрофореза. Разделенные клетки попадают в блок 7 выведения, а из него - в сосуды 11 для сбора разделенных фракций.

Данный прибор позволяет получить одинаковые расходы во всех разделенных фракциях с больщой точностью и стабильностью во времени при малых скоростях протока камерного буферного раствора. Это обеспечивает высокую точность разделения, повышает количество и чистоту разделенных клеточных фракций.

L.

/7§

Фиг. 2

J2

30 ,

Г(III II 111

-ct

29

JO30

QHDrrn

9d

n

.5

/

25 Ix

ч

ч

20

n W

:

.

d

Фтг.б