Устройство обработки электрофореграмм
Патент 764655
Авторы
Устройство обработки электрофореграмм
Иллюстрации
Реферат
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1)764655
Союз Соаетскик
Социалистических
Республик
„\ . / г г (63) Дополнительное к авт. свид-ву. (22) Заявлено 140778 (21) 2648980/28-13 (5))М Кл 3
A 61 В 5/02р
G 01 N 27/28 с присоединением заявки ¹ 2648981/28-13
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 615.475 (088.8) Опубликовано 230980.Бюллетень ¹ 35
Дата опубликования описания 2309.80 (72) Авторы изобретения
P. С. Махмуд-Заде, P. И, Утяьишев и Т. М, Алиев
Азербайджанский институт нефти и химии им.1М.Азизбекова. и Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники
h (71) Заявители
j.":, ;;;. (54) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОФОРБГРАММ -"-- ":- -... .". У
Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для распознавания генетически детерминированных белков сыворотки крови по их денс ит ограимам .. 5
Известно устройство обработки элеткрофореграмм,.содержащее последовательно соединейные фотооптический преобразова ель, логарифмический уси- Ц литель и схему обработки электрофореграмл, последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь управляющих импульсов и электронный ключ, второй вхсд которого соеди- с нен с выходом логарифмического усилителя и входом схемы выделения экстре» мумбв, выход которой через формирователь импульсов подключен к распредели. телю а также ряд последовательно
f соединенных ключей счетчиков и счет- . чики 1") .
Недостатком известного устройств а является невоэможностЬ автоматического распознавания электрофореграмм ге-25 нетически-детерминированных белков сыворотки крови и опорной фракции.
Для автоматического распознавания электрофореграмм генетически-детерминированных белков сывороткк крови, 30 и автоматического разпознавания опор" ной фракции, в предлагаемое устройство введены ряд цифроаналоговых преобразователей, последовательно соеди" ненные схема опреДеления. относительной ал ектрофоретиче ской подвижн ости, формирователь информативных признаков и рыдающий блок, а также последовательно соединенные фотооптичес" кий блок, усилитель и формирователь,. выход которого подключен ко второму входу первого ключа ряда ключей счетчиков, вторые входы других ключей счетчиков подключены ко входам распределителя, первые входы ключей счетчиков подключены к выходу элект" ронного ключа, а выходы счетчиков через цифроаналогоже преобразователи подключены ко входам схемы определения относительной электрофоретической подвижности, Кроме того, в устройство также введены ряд триггеров и коммутационных ключей, а также многопозиционный переключатель, причем выходы распреде. лителя через многопозиционный переключатель и триггеры подключены к третьим входам ключей счетчиков, через многопозиционный переключатель и ряд коммутационных ключей — к первым
f .l .
3 764655
4МЪ кй" а мМ ь ":.зъ.ъсд;-;::.= - у з::: .. ь,.... а 1,. .....- . входам цифроаналоговых преобразовате- этого сигнала а первой рво выходной шилей, Вторые" входы" которых подключены не распределителя 9 по я появляется потенк выходам счетчиков. : " циал закрывающий соо соответствующий
На"чертеже дана блок-схема предла- этой шине ключ счетчика, гаемого УСтройства обработки электРо- Таким образом в соотве в соответствующем фореграмм. - "=--- — 5 счетчике "записывается число импульсов Оно содержит последовательно сое- пропорциональное длине б пробега диненные Фотооптический преобразова- пеРвой белковой фракции на ЭФГ. Так тель 1, логарифмический усилитель 2 как для подсчета длины 0 пробега кажи схему 3 обработки электрофореграмм, дой белковой Фракции необходимо иметь последовательно соединенные генера- 10 отдельный ключ а также с
f кже счетчик, их тор 4 импульсов, формирователь 5 количество в схеме определя еделяется предуправляющих импульсов и элеткронный полагаемым числом белК ф елковых фракций на ключ,6, второй вход которого соединен ЭФГ. с вйходом логарифмического усилителя . Описанный процесс опред определения длии вхбдом схем 7 выделения экстрему- ны пробега повторяется с приходом кажмов, выход которой через формирова- дой очередной белковой фракции. Бла.тель 8 импульсов подключен к распре- годаря такой структуре схемы получаделителю 9, Устройство содержит так- ют значение длины пробега белковых же ряд соединенных ключей 10, 11 и 12 фракций, пропорциональное абсолютной счетчиков-"-13, 14 и 15, ряд цифроана- электрофоретической подвижности беллоговых преобразователей 16, 17 и 18, 20 ка, и число белковых компонентов, запоследовательно соединенную схемУ писанное в распределителе 9. Появле19 определения относительной электро- ние конца ЭФГ приводит к снижению вефоретической подвижности, формирова- личины сигнала на- выходе усилителя тель 20 информативных признаков и ре- 2, закрытию общего электронного клюrrratoirrirA блок 21, а также, последователь- 25 ча 6 и к прекращению поступления с но соединенные фотооптический блок 22, генератора 4 на вход счетчиков 13, усилитель 23 и формирователь 24 и мно- 14 и 15 счетных импульсов. гопозиционный переключатель 25."" Рассмотрим работу узла регистра.устройство работает следующим об- ции опорной флуоресцирующей фракции. разом. Этот узел собирают по схеме обычного
В первом положении многопозицион- Флуориметра, в котором осуществляетного переключателя 25 выход формиро- ся Регистрация свечения флуоресценвателя 24 подключен ко второму вхо- ции помеченного опорного. белка. Здесь ду первого ключа 12 счетчика 15, а фотооптический блок осуществляет две вторые. входы ключей, 10 и 11 счетчи- З Функции.Во время первой Фракции ков подключены Ко входам распредели- фотоэлектрический блок облучает электтеля 9. рофореграмму с помощью источника воз. В результате сканирования электро- буждающего света, спектральная обфорегфамм с выхода фотооптического ласть которого лежит в диапазоне преобразователя 1 на вход логарифми- длин волн, приводящих к флуоресценческого усилителя 2 подается напря- 40 ции меченного опорного вещества. Во жение, зависящее от оптической плот- время второй функции фотооптический ности фотометрируемого участка элект- блок выделяет свет флуоресценции с рофоретического носителя. С выхода длиной волны излучаемой меченной опсрлогарифьыческого усилителя 2 "запря- ной фракцией, под действием первичножение, пропорциональное концентрации 45 ro облучения. белкового вещества, подается одновре- Благодаря двум этим функциям фотоменяб на схему 3 обработки ЭФГ й,. оптическбГо блока 22 на его выходе вход cxemi 7 выделения экстрейумов, появляется электрический сигнал ана, а также на вход электронного ключа 6 логовой Формы, который подается на
При появлении обреза геля или точки 0 вход усилителя 23., Сигнал флуоресценстарта белков, где наносится исход- ции на выходе блока 22, образуется ная сыворотка, на выходе усилителя в тот момент, когда s точке нахожде-
2 образуется напряжение, достаточ" ния возбуждающего .света. Флуоресценции ное для открытия электронного ключа появляется меченная опорная фракция, 6, через который импульсы с генера- Усиленный сигнал флуоресценции с тора 4 поступают на входы счетчиков усилителя 23 подается на вход форми13, 14 и 15 через формирователь 5 и рователя 24, с которого сигнал в виоткрытые в исходном состоянии ключи де прямоугольного импульса поступает
10, 1 1 и 12 счетчиков 13, 14 и„,15., через схему 19, на управляющих вход
Появление, белковой фракции на первого из ключей 10, ll и 12..БлагоЭФГ приводит к возникновению, в мо- 60 даря этому процессу, ранее открытый мент перехода точкй dU/М = 0 сигнала, под действием запускающего стартовоснимаемого с выхода схемы 7 выделе- го импульса.. ключ закрывается, посл ййя экстремумов и подаваемого затем чего в счетчике записывается число через формирователь 9 импульсов на . импУльсов, йропорциональное длине яход распределителя 9. С приходом Я пробега опорной меченной Фракиия.
2 ;
76.4655
Записанное в счетчиках 13, 14 и
15 значение длины пробега белковых фракций перейодится в аналоговую величину с помощью цифроаналоговых преобразователей 16, 17 и 18, с выхода которых преобразованное напряжение подается на схему 19 определения ОЭП.
Так как связанные последовательно между собой блоки 10, 13 и 16, 11, 14 и 17, 12, 15 и 19 являются трактом измерЕния длины пробега опорной флуо4ресцирующей метки, дальнейшее определение ОЭП исследуемых белковых фракций в схеме 19 не представляет особых трудностей. В этой схеме осуществляется вычисление ОЭП белковых фракций на основе формулы 15 где U - относительная электрофорети ческая подвижность белка; длина пробега белковой фрак ции, i = 1,2,3. ...,К;
Вычисленные значения ОЭП белковых 25 фракций, в виде напряжений U,, П
U . подаются в формирователь 20 втоК ричных инфбрмативных признаков.
Здесь происходит формиров ание таких вторичных информативных признаков, т. которые отражают всю фенотипическую картину белка.
Последним этапом работы устройства является принятие. решений о принадлежности входной реализации, ЭФГ к одному из известных фонотипов белка.
Это осуществляется с помощью применения адекватных для рассматриваемого случая методов теории распознавания образов, Основанный на этой теории 40 алгоритм реализуется в решающем блоке 21 °
При втором положении многопозиционного переключателя 25 выходы распределителя 9 подключены через триггеры
26, 27 и 28 к третьим входам ключей 45
l0, 1l и 12 счетчиков и через ряд коммутационных ключей 29, 30 и 31к первым входам .цифроаналоговых преобразователей 16, 17 и 18.
При появлении точки старта белков, 5Р . где наносится исходная сыворотка,,на выходе логарифмического усилителя 2 образуется напряжение, достаточное . дпя открытия электронного ключа 6, через котоРый импульсы с генератора
4 через блок 5,поступают на входы счетчиков 13, 14 и 15 через открытые в исходном состоянии ключи 12, 11 и
13. Появление белковой фракции на ЭФГ приводит к возникновению в мОмент перехода точки du(de = 0 сигнала, сни- d0 маемого с выхода. схемы 7,. выделения экстремумов и подаваемого через формирователь 8 на фход Распределителя
9 С приходом этого сигнала на пер61 вой выходной шине распределителя 9 появляется . потенциал, опрокидывающий триггер 26 и закрывающий соответствующий этой шине ключ 10. В результате в счетчике 13 записывается число импульсов, пропорциональное длине пробега первой белковой фракции на
ЭФГ. Описанный процесс определения длины пробега повторяется с приходом каждой очередной белковой фракции.
Появление конца ЭФГ приводит к снижению на выходе логарифмического . усилителя 2 сигнала, закрытию общего электронного-ключа 6 и к прекращению поступления с генератора 4 на входы счетчиков 13, 14 и 15 счетных импульсов. Записанное в счетчиках .14, 13 и 15 значение длины пробега белковых фракций переводится в аналоговую величину с помощью цифроаналоговых . преобразователей 16, 17 и 18 с выхода которых преобразованное напряжение подается на схему. 19 определения относительных элеткрофоретических подвижностей (ОЭП).
Вычисленные значения относитель- . ных электрофоретических подвижностей в схеме.19 в виде напряжений подают,,ся на формирователь 20 информативных признаков ° Здесь формируются вторич ные признаки, отражающие всю фенотипическую картину белка. .Последним этапом работы этого .прибора является принятие решения о. при" надлежности входной реализации ЭФК к . одному из известных фенотипов белка.
Это осуществляется с помощью применения методом теории распознавания образов. Основанный на этой теории алгоритм реализуется в рещающем блоке
21.
В рассматриваемом устройстве ОЭП каждой белковой фракции определяется из выражения
1„
Ц l а где U — относительная электрофо- . ретическая подвижность бел ковой фракции; . - число импульсов белковой фракции;
6 — число импульсов опорной фракции .
Для определения величины ОЭП белка, в соответствии с этим выражением, находят значения параметров R;. и .t а также распознают. опоРную фракцию
Определив значения параметров J и,сц благодаря применению вышеописанйой схемы, выясняют в каком из счетчиков
l3 14 и 15 записано значение длины пробега опорной фракции.
В качестве маркерного белка может быть рекомендован любой белок, подвижноСть которого является наибольшей среди имеющихся белковых компонент на ЭФГ (например альбумин трансферрин гемоглобин и т .д.) .
764655 формула изобретения
1.устройство обработки электрофореграмм, содержашее .последовательно соединенные фотооптическйй преобразователь. логарифмический усилитель и схем обработки. электрофореграьею последов ательно соединенные генера тор импульсов, форьирователь управляющих импульсов и электронный ключ второй вход которого соединен с выходом логарифьыческого усилитепя н входом схемы выделения экстремумов, выход которой через форьмрователь
40
Условившись, что в качестве опорной Фракции, будет использоваться бел ковал фракция, имеющая самую большую электрофоретическую подвижность, рас смотрим работу узла распознавания опорной фракции.
B процессе записи длины пробега белковых фракций на выходных шинах распределителя 9 появляются напряжения, .которые приводят к прекращению йчета импульсов счетчиками .13, 14 и
15 и к закрытию ключей 29, 30 и 31.
tIpa этом схема устроена так, что после окончания процесса измерения полОжений всех белковых фракций ос- тается включенным (открытым) только тот из ключей (29,30 и 31), который был включен сигналом от появления последней белковой фракции, и приво ,дит также к возникновению на последней шине распределителя 9 выходного напряжения и подключению последнего 20 счетчика 15 к схеме 19.
Тогда и качестве опорного напряжения ко входу схеьи 19 подключается напряжение того цифроаналогового блока, ключ которого открыт. 25
Тамим образом, предлагаемое уст» ройство позволяет: автоматически распознавать опорную функцию, познает достоверность идентификацйй электрофореграма, повышает скорость обработки электрофореграьаю ° i импульсов подключен к распределителю, а также ряд последовательно сое-. диненных ключей счетчиков н счетчики, отличаюцееся тем, что, с целью автоматического распоз» навания. элек трофореграмм генетически-детерминированных белков сыворотки крови, s него введены ряд цифроаналоговых преобразователей, последователь» но соединенные схема определения относительной электрофоретической подвижности, формйров атель информативных признаков и риаа3щий блОК, а также последовательно соединеинйе фотоопти. ческий блок, усилитель н форзжрователь, выход которого подключен ко второму входу первого ключа ряда ключей счетчиков, вторые входы других ключей счетчиков подключены ко входам распределителя, первые входы ключей счетчиков подключены к выходу электронного ключа, а выходы счетчиков через цифроаналоговые преобразователи подключены ко входам схемы определения относительной электрофоретической подвижности.
2. Устройство по п.1, о т л ич ающе ес я тем, что, сцелью .автоматического распознавания опорной фракции, в него введены ряд триггеров и коммутационных ключей, а также многопозиционный переключатель, причем выхсды распределителя через многопозиционный переключатель и триггеры подключены к третьим входам ключей счетчиков, а через многопозиционный переключатель и ряд коммутационных ключей - к первым входам цифроаналоговых- преобразователей, вторые входЫ которых подключены к выходам счетчиков.
Источники информации, принятьФе во внимание при экспертизе
1. Аэторское свидетельство СССР по заявке Ю 24777729/28-13, кл, A 61 8 5/02, G 01 Й 27/26, 1977, 764655
Составитель П. Кудрявцев
Техред Н. Ковалева Корректор В Синицкая
Редактор Т. Шагова
Заказ 6368/4 Тираж 673
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4