Устройство для анализа электро-фОРЕгРАММ Советский патент 1981 года по МПК A61B5/02 G01N27/26 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОФОРЕГРАММ

I

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для количественного и сравнительного анализа электрофореграмм.

По основному авт.св. № 738602 известно устройство для анализа электрофореграмм, содер;жащее источник света, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, высрковольтнь источннк питания, генератор тактовой частоты с переключателем диапазона, коммутатор, решающий блок, регистратор и узел ввода информашга 1.

Недостатком известного устройства является низкая разрешающая способность пря измерении оптической плотности злектрофефеграмм и ненадежная работа в автоматнчес;сом режиме.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности при измерении оптической плотности злектрофореграммы и повышение надежностн работы устройства в автоматическом режиме.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополните;гьно содержит переключатель диапазона компенсатора, коммутатор-компенсатор, управляющнй вход которого соединен с соответспуюпдам выходом к 1мутато- , ра, к другому выходу которого подключен через пержлючатель диапазона компенсатора другЫс управляияций вход KOMMyTatopa-компенсатора, синхронизирующий вход которого соединен с выходом roieparopa тактовой час.тоты.

Устройство также содержнт узел управления регистратором, информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход подключен к выходу решающего блока и входам переклкнахеля диапазона компенсатора, узла управления шстенсивностью света и переключателей диапазона источника питания и генератора тактовой частоты, а выход узла управления регистраторша подключен к регистратору. Причем устройство имеет злектронный индикатор, входом подключенный к соответствующему выходу коммутатора.

На чертеже изображена блок-схема устройства для анализа электрофореграмм. 3 Устройство содержит решающий блок 1, соединенный через коммутатор 2 с узлом 3 управления интенсивностью света, переключателем 4 диапазона усилителя, переключателем 5 диапазона источника питания, переключатеJKM б диапазша генератора, переключателем 7 даапазона компенсатора, которые соответственно соединены с источником 8 света, усилителем 9, источником 10 питания, генератором 11 тактовой частоты, коммутатором ко1Ш1енсатором 12, цифровш управляющий вход которс«го соединен с соответствуюидам выходом коммутатора 2, а синхронизирукиций вход соединен с выходом генератора И, который также соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13 выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 2, а информацисннный вход - с выходом усилителя 9. Информационный вход усилителя соединен с выходом приемника 14 света, управляющий вход которого соединен с выходом источника 10 питания. Соответствующий выход рещающего блока I соединен с переключателями 4-7 диапазонов и узлом 15 управления регистратором, информационный вход которого соеданен с выходом АЦП 13, а выход - с ре гистратором 16. Кроме того, с соответствующим выходом коммутатора 2 соединен электронный ицоикатор 17, а рещающий блок 1 соединен с узлом 18 ввода информащи и другим регистратором 19. В предлагаемом устройстве в качестве решающего блока 1 может быть применена мини или микро ЭВМ. Коммутатор 2 на сем выходных и одно входаое направление, а такжй АЦП 13 и приемник 14 света строятся по известным схемам. Узел 3 управления, переключатели 4-7 могут быть выполнены в виде запоминающих регистров на триггерах с дeщнфpaтopa 4и и выходными делителями нащ)яжений, управляющие сигналы с которых соответственно вьщаются на источник 8 света изменяя интенсивность его, усилитель 9, или уменьшая его коэффициент усиления, источник 10 питания, управляя с помощью низковольтного входа высоковольтным выходом его, генератор И, выполненный, напри в виде мзльтивибратора, изменяя его частоту путем изменения параметров цепо ки RC, комм5ггатор-компеисатор 12, вьшолненяый, например в виде даух ячеек Керра, одна из которых для коммзггации информьщюнного луча, а - опорного, по мере поступления тактирующих импульсов с генератора II тактовой частоты. Причем на последнюю ячейку Керра дополнительно поступает 5Т1равляющий аналоговый сигнал с. переключателя 7, который обеспечивает тре буемую компенсацию луча (из-за соответствующего изменения адаптации интенсивности света Источника 8 для конкретного элемента разложения ЭФГ), а с поступлением управляющего сигнала из решающего блсжа 1 через коммутатор 2 запрещается поступление в генератор 11 и коммутатор-компенсатор 12 пропускает только один из лучей либо информациониый, либо опорный, в зависимости от того, какой из них был установлен последним тактирующим импульсом. В качестве 1Щ(|фовых регистраторов 16 и 19 могут быть использованы соответственно перфоратор ПЛ-15(Н1 и электрическая печатающая машинка типа Консул 260, причем узел 15 управления регистратором с поступлением управляющего сигнала из рещающего блока 1 обеспечивает включение перфоратора ПЛ-150П и снимает запрет на прохождение информационного сигнала с выхода АЦП 13 на регистращгю. Тот же управляющий сигнал из решающего блока 1 обеспечивает установку в исходное положение узла управления 3 и переключателей 4-7. Б качестве узла ввода информации 18 может быть использован фотосчитыватель СП-3. В качестве электронного индикатора 17 может быть использован, например штатньш осциллограф к ЭВМ, применяемой, например, в качестве рещающего блока 1, или любой ФУ1ой. Для простоты объяснения работы устройства иа чертеже не приведеньг узлы устройства, обеспечивающие движение ЭФГ в измерительном канале. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы в транспортирующий узел устройства (на чертеже не показан) загружают электрофореграммы. Включают решающий блок 1, который через соответствующие переключатели 4-7 диапазонов устанавливает начальные интенсивность света источника В, коэффициент усиления усилителя 9, напряжение на выходе источника 10, тактовую частоту генератора 11 и соответствующую компенсацию опорного луча в коммутаторекомпенсаторе 12 (после ввода первой информации по информационному и опорному лучу) и затем начинается движение электрофореграмм. Свет от источника 8 образует два (монохроматических) луча. Один луч, пройдя сквозь электрофореграмму, получается информационным, а второй - является опорным, причем с соответствующей компенсацией интенсивности (осуществляется через переключатель 7) в зависимости от требуемой интенсивности

источника света, устанавливаемый автоматически для конкретной части электрофореграмм.

При разрешающем сигнале, который поступает от решающего блока 1 через коммутатор 2 иа коммутатор-компенсатор 12, последний обеспечивает переменное, с частотой тактирующих импульсов от генератора 11, поступление информационного и опорного (с соответствующей компенсацией) лучей на приемник 14 света, сигнал с выхода которого усиливается усилителем 9. Выходной сигнал усилителя (в виде соответствующего уровня иапряжения), пропорциональный коэфффшщеиту пропускйшя конкретной части электрофореграммы, поступает на сигнальный вход АЦП 13. Те же тактируюцше импульсы генератора 11, что поступают на коммутатор-компенсатор 12, приходят на управляющий вход АЦП 13 и обеспечивают соответствующую синхронизацию момента начала преобразования аналогового сигнала с усилителя 9 с коммутацией информационного и опорного лучей.

Максимальная частота генератора 11 выбирается с учетом минимального необходамого времени переключения информационного и снюрного лучей плюс времени преобразования аналогового сигнала в. цифровой код в АЦП 13, плюс времени считывания зтого кода с выхода АЦП 13 через. коммутатор 2 в решающий блок 1, плюс времени, необходимого для соответствующей перестрсжки по командам с решающего блока 1 параметре усилителя 9, источника 10 питания, геие{йто- ра 11 и коммутатора-компенсатора 12 (у последнего в части изменения компенсации опорного луча).

Считьшание информации в решающий блок 1 прсисходит по синхросигналу об окончании преобразования информации, поступающему с АЦП 13 через коммутатор 2 в рещающий 1. Для светлых частей электрофореграмм код, соответствующий информационному лучу, на выходе АЦП 13 приближается к максимуму (все единицы), для темных к минимуму (все нули).

После получения очередного двоичного кода, соответствующего очередному ииформационному лучу, решающий блок 1, также как и в известном устройстве, обеспечивает адаптацию параметров измерительного канала к конкретной части ЭФГ путем сравнения текущего значения кода с верхней и нижней контрольно-предупредительными границами (КПГ), а также сравнения с несколькими предьщущими значениями для определения скорости (тенденции) приближения значений кода к верхней или нижней КПГ, и выдачи соответствующих управляющихсигналов на узел 3 управления, переключатели 4 -7. Кроме того, за счет пслусения цифрового

кода по олсфному лучу и сравнения его с соответствующим кодом по информационному лучу (по каждому конкретному элементу разложения ЭФГ), решающий блок 1 может 5 с высокой разрешающей способностью определять текущее значение оптической плотности конкретного элемента разложения ЭФГ (пс ядка 0,01-0,001 Л) и с большей точностью вестн автоматически соответствующую пёре10 стройку параметров измерительного канала устройства для информационного луча (при соответствующей компенсации опорного луча). При этом еще за счет сравнения с опориым лучом, проходящим по тому же измерительному $ каналу устройства, обеспечивается повыщение помехоустойчивости при измерении оптической плотности в диапаз же от О до 4-6 Д за счет уменьшения влияния колебаний питающих напряжений, нестабильности источника света и др. причин иа точность измерения величины

20 оптической плотности.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается существенное повышение разрешаю щей способности измерения оптической плотности элементов разложения ЭФГ при д.чнёмиSческом диапазоне измерения от О до 4-6 Д. Также происходит автоматический ввод информа191И по п электрофорегргммам в решающий блок 1. При этом только в начале и конце очередной ЭФГ в решающий блок 1

0 посылаются соответствующие синхросигналы с узла, транспортирующего ЭФГ. Величина л зависит от имеющегося в решающем блоке 1 объеме программно доступной памяти.

По мере ввода информации об электрофо реграммах решающий блок 1 делает предварительную ее обработку, а по окончании ввода информации по всем заданным электрофореграммам он делает ее полную обработку в соответствии с заданным алгоритмом. Резульвтаты с работки выдаются автоматически на регистратор 19. Кроме того, при вводе информации об очередной ЭФГ, решающий блок 1 обеспечивгют автоматический вывод величин оптической плотности элементов разло5жения ЭФГ в виде соответствующей кривой на электронный индикатор 17. При этом, если, например, в качестве электронного индикатора 17 применяется четырсхлучевой осциллограф, на экран можно вьтести кроме текув щей ЭФГ две предьщущие ЭФГ и эталонную ЭФГ,что позволяет оператору в реальном масштабе времени вести экспресс-оценку качественных характеристик анализируемых ЭФГ. Кроме того обеспечивается визуальный контроль за функционированием устройства и при необходимости оператор может вмешаться в процесс анализа ЭФГ, внеся соответствующие коррективы в решающий блок 1 и переключатели 4-7.

Введение электронного индикатора 17 упрощает и ускоряет отладку и внедрение предлагаемого устройства.

Для повышения надежности устройства в автоматическом режиме работы оно содержит узел 15 управления цифровым регистратором, на который из решающего блока 1 поступает управляющий сигнал; при нормальной работе устройства - это запрет на включение регистратора 16 и прохождение на него информации с выхода АЦП 13, при сбоях или неисправности в работе коммутатора 2 шш решающего блока 1, последний автомап1чески вьщает сигнал разрешения на включение через узел 15 регистратора 16 и прохождения на него информации для регистраюш с АЦП 13, этим же сигналом через переключатели 4 -7 устанавливаются начальные интенсивность света источника 8, коэффивдент усиления усилителя 9, напряжение на выходе источника 10, тактовую частоту генератора 11 и соЬтветствующую компенсацию опорного луча в коммутаторе-компенсаторе 12.

Таким образом достигается автоматическое отключение от работы устройства решающего блока 1, коммз атора 2, индикатора 17, узла 18 ввода и регистратора 19, а остальные узлы устройства продолжают автонолшую работу с вьтодом результатов измерения на регистратор 16. При этом, конечно, за счет отсзпгствия адаптации измермельного канала устройства к ЭФГ, уменьшается диапазон измерения оптической плотности ( до 2 Д) однако такой режим обеспечивает сохранение работоспособности устройства без вмешательства оператора. Причем решающий блок 1 может обнаруживать неисправность, например пу1;ем периодического тестового самоконтроля и при обнаружении сбоев или неисправностей выходить на останов, а при зтом автоматически вырабатыва ется сигнал во внешние цепи на начальную установку, что и будет соогветств.овать автоматическому переходу на автономный режим работы.

Кроме того, при необходимости, решающий блок 1 может вьщать управляющий сигнал на коммутатор-компенсатор 12 для перехода в однолучевой режим, соответствующий режиму работы известного устройства.

В результате работы на опытном образце предлагаемого устройства для анализа электрофореграмм, в котором в качестве решающего блока Г применена мини ЭВМ Электроника 100 с тремя блоками внешнего МОЗУ, установили, что устройство позволяет существенно повысить разрешающую способность при измерении оптической плотности элементов разложения ЭФГ до 0,001 Д. При зтом обеспечивается повышенная надежность функционирования устройства в автоматическом режиме, не требующем вмешательства оператора при сбоях и отказах самой ЭВМ, а также коммутатора 2.

Кроме того, за счет использования в качестве электронного индикатора 17, например двухлучевого осциллографа С-1-18, оператор может визуально контролировать процесс ввода информации в устройство и вести экспресс-оценку качественных характеристик

анализируемых ЭФГ, что известное устройство принципиально не позволяло.

Формула изобретения

с вьгсодом генератора тактовой частоты.

надежности работы устройства в автоматическом режиме, оно дополнительно содержит узел управления регистратором, информационный вход которого соединен с выходом

0 аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход подключен к выходу рещающего блока и входам переключателя диапазсш компенсатора, узла управления интенсивностью света и переключателей диапазона источника

5 питания и генератора тактовой частоты, а выход узла управления регистратора подключен к регистратору.

0 индикатор, входом подключенный к соответствующему выходу коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 738602, кл. А 61 В 5/02, С 01 27/26, 1977.