Медицинский денситометр Советский патент 1987 года по МПК G01N27/26 G01N21/45 

11

Изобретение относится к медицинскому приборостроению и может быть использовано для оперативного исследования оптических характеристик продуктов разделения биологических объектов электрофорезом.

Целью изобретения является обеспечение контроля в процессе препаративного электрофореза, сокращение времени исследования, повышение информативности результатов исследований.

На чертеже представлена схема медицинского денситометра.

Устройство содержит источник 1 излучения, затвор 2, светоделитель 3, узел 4 формирования несущей частоты, конденсор 5, камеру 6 разделения на фракции биологического объекта, матовую пластинку 7, зеркало 8, второй конденсор 9, регистратор 10, блок 11 считывания информагщи, блок 12 питания, блок 13 управления, блок 14 отображения информаху и.

Устройство работает следующим образом.

Для формирования эталонного волнового фронта по команде с блока 13 управления открывается затвор 2 и световой поток от источника 1 излучения через блок 4 формирования несущей частоты и конденсор 5 поступает на камеру 6 разделения, за которой расположена матовая пластинка 7, являющаяся плоскостью локализации интерференционной картины. Часть излучения от источника 1 через светоделитель 3, зеркало 8 и конденсор 9 направляется на регистратор 10, где интерферирует со световым потоком, поступающим от ма.товой пластинки 7. Сформированная интерференционная .картина регистрируется в регистраторе 10, например на фотоматериале с последующей фотохимической обработкой на месте экспонирования или на фототермопластике. Через момент времени tg (время экспонирования эталонного волнового фронта) по команде блока 13 управления, поступающей на затвор 2 и регистратор 10, затвор закрывается и начинается процесс обработки зарегистрированной интерференционной картины. После завершения процесса проявления в камеру 6 разделения вводится исследуемый биологический объект и через момент времени .t (время введения биологического объекта в камеру разделения) по

24662.

команде с блока 13 управления открывается затвор 2 и блок 12 питания под1слючается к камере 6 разделения и начинается процесс разделения био5 логического объекта на фракции элек-, трофорезом. В результате разделения биопрепарата на фракции в объеме камеры разделения 6 появляются локальные фазовые неоднородности, приводяШ щие к искажению интерференционной картины, локализованной на матовой пластинке 7. Блок 11 считывания информации преобразует сформированную в плоскости матовой пластинки 7 ин15 терферограмму продуктов разделения электрофорезом биологических объектов, при этом используется принцип растрового покадрового сканирования с одновременной записью информацион20 ных кодов, сформированных блоком 11 считывания информации и блоком 13 управления. Для обработки на микропроцессоре блока 13 управления данных измерений используется алгоритм

25

дс в лп

где Л С - изменение концентрации биологической фракции;

в - коэффициент пропорциональности, различный для разных блоков;

ТУ - длина волны используемого света;

К - число длин волн, на которые переместилась интерференционная линия по сравнению с ее первоначальным положением;

d - толщина исследуемого объекта.

Дая обработки изображения интер- ферограммы, проведения точных количественных оценок концентраций и документирования информации на микроЭВМ блока 13 управления поступает информационный код с системы 11 считьшания. Результаты обработки на микроЭВМ блока 13 управления считанных и обработанных изображений интерферограмм отображаются на экране дисплея блока 14 отображения информации. Общая организация и синхронизация работы

всех блоков медицинского денситометра в соответствии с программой, записанной в памяти микропроцессора, осуществляется через, блок 13 управения .

313

Возможны два режима работы пред- лагаемого устройства.

В первом варианте процесс прекращения электрофореза определяется временем процесса разделения биопрепарата и задается программой, заложенной в микроэвм блока 13 управления. По завершении программы сигнал с микро- ЭВМ поступает на блок 13 управления, который отключает блок 12 питания от камеры 6 разделения и выключает блок 11 считывания информации. В ходе процесса разделения биопрепарата информация о процессе обраб.атывается и поступает на устройство отображения информации одновременно с самим процессом.

Во втором варианте момент завершения процесса определяется автоматически, сравнивая сформированную интерференционную картину с заложенной в память микроэвм интерференционной картиной конечного состояния. При недостаточном разрешении проводятся операции по повьш1ению точности и улучшению разрешения полученных фракций, для чего производится изменение периода полос несущей частоты. Отключение системы осуществляется аналогично рассмотренному вьш1е варианту.

В примере конкретного выполнения в качестве источника света используется лазер ЛГ-78. Через электромаг- нитньш затвор 2, светоделитель 3, узел 4 формирования несущей частоты, представляющего собой плоскопараллельную пластинку толщиной 2 мм на поворотной платформе, поворотом которой можно менять частоту интерференционных полос от О до 60 л/мм, конденсор 5, выполненньй в виде микрообъектива восьмикратного увеличения, свет поступает на камеру 6, разделения биопрепаратов, после которой установлена матовая пластинка 7. Камера разделения представляет собой типичную колонку для вертикального электрофореза в полиакриламидном геле, вьшолненную из стекла, катодные и анодные резервуары для буфера которой выполнены из оргстекла. Объем запиваемого в колонку геля равен 100 20 7 мм. В качестве электродов используются стандартные электроды на графитных стержнях.

Часть излучения от источника излучения через светоделитель 3, пред24664

ставляющий собой полупрозрачное зеркало, зеркало 8, конденсор 9, вьшол- ненный в виде восьмикратного микро- объектива, поступает на узел записи 5 волнового фронта, где интерферирует со световым потоком, поступающим от матовой пластинки 7. В качестве регистратора 11 используется.разработанное в лаборатории устройство реO гистрации волнового фронта на высокоразрешающих фотоприемниках типа ВР-Л с последующим фиксированием волнового фронта с помощью скоростного проявителя. Матовая пластинка имеет размет

5 ры, равные исследуемой области элек- трофоретичесКой колонки 3x5, и обращена в сторону узла записи волновоп го фронта.

По команде с блока 13 управления

0 открьгоается затвор 2 на время, необходимое для формирования волнового фронта, после закрытия которого по команде того же блока управления проводится фиксирование волнового фрон5 та, после чего в камеру разделения оператором (возможна автоматизация) вводится 0,5 мл исследуемого биологического объекта (например плазмы, крови). По команде блока управления

0 вторично открывается затвор 2, при этом узел формирования волнового фронта формирует волновой фронт, который интерферируя с волновым фронтом, идущим от камеры 6 разделения,

5 создает интерференционную картину в плоскости матовой пластинки 7, частоту полос которой можно варьировать с помощью блока 4 формирования несущей частоты, который управляется мик0 роЭВМ через блок 13 управления. Изменением частоты интерференционных полос достигается повышение точности измерений, программируемое ЭВМ в ряде конкретных случаев при сигналах малой

5 амплитуды. Одновременно с открытием затвора по команде блока управления включается блок 12 питания камеры 6 разделения. Параметры блока питания: выходное постоянное напряжение от 50

0 до 400 В при нагрузочном токе от О

до 100 мА. I

Через определенное время, определяемое компонентным составом смеси e биопрепарата, происходит искривление полос конечной ширины интерференционной картины, обусловленное появлением в исследуемой области камеры разделения биологических фракций.Изобра513

жение интерференционных полос поступает на блок счит зшания информации и обрабатывается ЭВМ блока управления по заданному алгоритму. Блок считывания информации выполнен в виде стандартной телевизионной камеры, изображение с которой вводится в ЭВМ блока 13 управления, состоящего из одноплатного микроЭВМ типа МС 120101 совместно с Крейтом КАМАК, служащим устройством сопряжения денситометра с ЭВМ. В комплекте с блоком управления для отображения графической информации используется дисплей ВТА 2000 (блок 14).

Поскольку результаты исследования в устройстве представляются в виде пространственного двумерного распределения концентрации биологического объекта повышение информативности в предлагаемом устройстве оценивается в два раза.

Формула изобретения

Медицинский денситометр, содержащий источник излучения и расположенные по ходу излучения конденсор, камеру разделения на фракции биологического объекта, электроды которой

Составитель С.Голубев Редактор Г.Волкова Техред М.ХоДанич Корректор ОоТигор

Заказ 1966/42 Тираж 777. . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

66

соединены с источником питания, регистратор и блок отображения информации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля в

процессе препаративного электрофореза, сокращения времени и повышения информативности результатов исследований, в него введены блок управления, система считывания информации,

матовая пластина, зеркало, дополнительный конденсор и расположенные последовательно по ходу излучения затвор,светоделитель и узел формирования несущей частоты, которые установлены между источником излучения и конденсором, а на пути отраженного от светоделителя излучения установлены зеркало и дополнительный конденсор, оптически связанньй с регистратором, причем матовая пластина установлена между камерой разделения на фракции биологического объекта и регистратором, оптически связанным с системой считывания информации,

при этом затвор, узел формирования несущей частоты, блок питания, регистратор, система считывания информации и блок отображения информации соединены с блоком управления.

Изобретение относится к медицинскому приборостроению и может быть использовано для оперативного исследования продуктов разделения биологических объектов электрофорезом. Изобретение позволяет проводить пре- паративньш контролируемый электрофорез биообъе1Л а при малых временных затратах с более высокой информативностью. Дня этого в медицинский ден2 3 / // 1 ± I . ситометр, содержащий оптически связанные источник 1 излучения, конденсор 5, камеру 6 разделения на фрак- щш биологического объекта, соединенную с источником питания, и блок 14 отображения информации, дополнительно введены оптически связанные с источником излучения затвор 2, светоделитель 3, зеркало 8 и второй конденсор 9, узел 4 формирования несущей частоты, оптически связанный с первым конденсором и камерой разделения, матовая пластинка 7, установленная за камерой разделения, регистратор 10 волнового фронта, оптически связанный с зеркалом и вторым конденсором и через матовую пластинку - с камерой разделения, блок 11 считывания, блок 13 управления, электрически связанные между собой и оптически с узлом записи волнового фронта, причем блок управления также оптически связан с узлом формирования несущей частоты и с затвором и электрически - с блоком 12 питания и блоком 14 отображения информации. 1 ил. (Л Г/ iO / И