Устройство обработки электрофореграмм

,764655 Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М ( 3 А 61 В 5/02 6 01 0 27/28 с присоединением заявки М 2648981/28-13 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 2309.80.Бюллетень М 35 Дата опубликования описания 2309.80(72) Авторы изобретения Р. С. Махмуд-Заде, Р. И, Утяьишев иТ. М, Алиев Азербайджанский институт нефти и химии им.1 М.Азизбекова.и Всесоюзный научно-исследовательский и испытательныйинститут медицинской техники(54) УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОФОРЕГРАММ -") ":. ;ф"У Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для распознавания генетически детерминированных белков сыворотки крови по их денситограимам, 5Известно устройство обработки элеткрофореграмм,.содержащее последовательно соединейные фотооптический преобразова ель, логарифмический уси литель и схему обработки электрофореграивл, последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь управляющих импульсов иэлектронный ключ, второй вход которого соединен с выходом логарифмического усилителя и входом схемы выделения экстремумбв, выход которой через Формирователь импульсов подключен к распредели телю а также ряд последовательно соединенных ключей счетчиков и счет- . чики 11").Недостатком известного устройств а является невоэможностЬ автоматического распознавания электрофореграмм генетически"детерминированных белков сыворотки крови и опорной Фракции.,цля автоматического распознавания электрофореграмм генетически-детерминированных белков сывороткк коови, 30 и автоматического разпознавания опор"ной фракции, в предлагаемое устройство введены ряд цифроаналоговых преобразователей, последовательно соеди"ненные схема определения. относительной алектрофоретической подвижности,Формирователь информативных призна"ков и реаающий блок, а также последовательно соединенные фотооптичес"кий блок, усилитель и формировательвыход которогоподключен ко второмувходу первого ключа ряда ключей счетчиков, вторые входы других ключейсчетчиков подключены ко входам распределителя, первые входы ключейсчетчиков подключены к выходу элект"ронного ключа, а выходы счетчиков че"рез цифроаналогоже преобразователиподключены ковходам схемы определения относительной электрофоретической подвижности,Кроме того, в устройство такжевведены ряд триггеров и коммутационных ключей, а также многопозиционныйпереключатель, причем выходы распределителя через многопозиционный переключатель и триггеры подключены к тре"тъим входам ключей счетчиков, черезмногопозиционный переключатель и рядкоммутационных ключей - к первым4 МЪ 4 кмамМ-щ.;м,м;у:"тпъж;:- ъагз:о; юь, - . Ф 1:,о.:.-входам цифроаналоговых преобразователей, вторые-вхОды которых подключенык выходам счетчиков-,На"чертеже дана блок-схема предлагаемого УСтройства обработки электРоф ор еграмм,Оно содержит последовательно соединенные Фотооптический преобразователь 1, логарифмический усилитель 2и схему 3 обработки электрофореграмм,последовательно соединенные генератор 4 импульсов, формирователь 5управляющих импульсов и элеткронныйключ,6, второй вход которого соединенс вйходом логарифмического усилителяи вхбдом схем 7 выделения экстрему"мов, выход которой через Формирова. тель 8 импульсов подключен к распределителю 9, Устройство содержит также ряд соединенных ключей 10,11 и 12счетЧиков, 14 и 15, ряд цифроаналоговых преобразователей 16, 17 и 18последовательно соединенную схему19 определения относительной электрофоретической подвижности, Формирователь 20 информативных признаков и решающий блок 21, а также,последовательно соединенные Фотооптический блок 22усилитель 23 и Формирователь 24 и многопозиционный переключатель 25..Устройство работает следующим образом.В первом положении многопозиционного переключателя 25 выход Формирователя 24 подключен ко второму входу первого ключа 12 счетчика 15, авторые входы ключей 10 и 11 счетчиков подключены ко входам распределителя 9.. В результате сканирования электро.форегФамм с выхода фотооптическогопреобразователя 1 на вход логарифмического усилителя 2 подается напряжение, зависящее от оптической плот"ности фотометрируемого участка электрофоретического носителя. С выходалогарифьыческого усилителя 2 "напря-жение, пропорциональное концентрациибелкового вещества, подается одновре.меннб на схему 3 обработки ЭФГ йвход схемы 7 выделения экстрейумов,, а также на вход электронного ключа 6При появлении обреза геля или точкистарта белков, где наноситсяисходная сыворотка, на выходе усилителя2 образуется напряжение, достаточ"ное для открытия электронного ключа6, через который импульсы с генератора 4 поступают на входы счетчиков13, 14 и 15 через Формирователь 5 иоткрытые в исходном состоянии ключи10, 11 и 12 счетчиков 13, 14 и,15.,Появленйе белковой фракции наЭФГ приводит к возникновению, в мо"мент перехода точкй СВ/М = 0 сигнала,снимаемого с выхода схемам 7 выделеййя экстремумов и подаваемого затемчерез формирователь 9 импульсов"наяход распределителя 9. С приходом этого сигнала на первой выходной шине распределителя 9 появляется потенциал, закрывающий соответствующийэтой шине ключ счетчика.Таким образом, в соответствующем 5 счетчике"записывается число импульсовпропорциональное длине Г пробегапервой белковой Фракции на ЭФГ, Таккак для подсчета длины 1 пробега каждой белковой Фракции необходимо иметь 0 отдельный ключ, а также счетчик, ихколичество в схеме определяется предполагаемым числом белховых фракций наЭФГ.:Описанный процесс определения длины пробега повторяется с приходом каждой очередной белковой фракции, Благодаря такой структуре схеж получают значение длины пробега белковыхфракций, пропорциональное абсолютнойэлектрофоретической подвижности бел ка, и число белковых компонентов, записанное в распределителе 9, Появление конца ЭФГ приводит к снижению величины сигнала на- выходе усилителя2, закрытию общего электронного ключа 6 и к прекращению поступления сгенератора 4 на вход счетчиков 13,14 и 15 счетных импульсов.Рассмотрим работу узла регистрации опорной флуоресцирующей фракции.Этот узел собирают по схеме обычногоФлуориметра, в котором осуществляется регистрация свечения флуоресценции помеченного опорного.белка, Здесьфотооптический блок осуществляет две З 5 Функции,Во вРемя пеРвой фракциифотоэлектрический блок облучает электрофореграмму с помощью источника возбуждающего света, спектральная область которого лежит в диапазонедлин волн, приводящих к флуоресцен ции меченного опорного вещества, Вовремя второй функции фотооптическийблок выделяет свет флуоресценцйи сдлиной волны излучаемой меченной опорной фракцией, под действием первично го облучения.Благодаря двум этим функциям Фотооптического блока 22 на его выходепоявляется электрический сигнал аналоговой Формы, который подается на 0 вход усилителя 23., Сигнал флуоресцен"ции на выходе блока 22, образуетсяв тот момент, когда в точке нахожде-ния возбуждающего .света. Флуоресценциипоявляется меченная опорная фракция,Усиленный сигнал Флуоресценции сусилителя 23 подается на вход формирователя 24, с которого сигнал в виде прямоугольного импульса поступаетчерез схему 19. на управляющих входпервого из ключей 10, 11 и 12 Благощ даря этому процессу, ранее открытыйподдействием запускака 1 его стартового импульса ключ закрывается, послчего в счетчике записывается числоимпульсов, йропорциональное длине у пробега опорной меченной Фракция,. - число импульсов белковойфракции;0 о исло им ульсов опорнойфракции,Для определения величины ОЭП белка в соответствии с этим выражением,Рнаходят значения параметров .2;. и .а также распознают. опорную фракцию 1Определив значения параметров,В;и .соблагодаря применению вышеописаннойсхемы выясняют в каком из счетчиков13 14 и 15 записано значение длины(пробега опорной фракции,40 В качестве маркерного белка можетбыть рекомендован любой белок, подвижноСть которого является наибольшейсреди имеющихся белковых компонентна ЭФГ (например альбумин трансферрин61 гемоглобин и т,д.),Записанное в счетчиках 13, 14 и15 значение длины пробега белковыхфракций переэодится в аналоговую величину с помощью цифроаналоговых преобразователей 16, 17 и 18, с выхода когорых преобразованное напряжение подается на схему 19 определения ОЭП,Так как связанные последовательномежду собой блоки 10, 13 и 16, 11,14 и 17, 12, 15 и 19 являются трактомизмерЕния длины пробега опорной флуо 4.ресцирующей метки, дальнейшее определение ОЭП исследуемых белковыхфракций в схеме 19 не представляетособых трудностей, В этой схеме осуществляется вычисление ОЭП белковыхфракций на основе формулы . 15ц"- -огде П - относительная электрофоретическая подвижность белка;длина пробега белковой фракции, 1 = 1,2,3.,К;го - длина пробега Флуоресцирующей опорной фракции.Вычисленные значения ОЭП белковых 25фракций, в виде напряжений П П;,П . подаются в Формирователь 20 вторичных инфбрмативных признаков,КЗдесь происходит формирование такихвторичных информативных признаков, г.которые отражают всю фенотипическуюкартину белка,Последним этапом работы устройстваявляется принятие. решений о принадлежности входной реализации, ЭФГ к одному из известных фонотипов белка,Это осуществляется с помощью примене.ния адекватных для рассматриваемогослучая методов теории распознаванияобразов . Основанныйна этой теории 40алгоритм реализуется в решающем блоке 21При втором положении многопозиционного переключателя 25 выходы распределителя 9 подключены через триггеры26 27 и 28 к третьим входам ключей10 11 и 12 счетчиков и через рядРкоммутационных ключей 29, 30 и 31 к первым входам .цифроаналоговых преобразователей 16, 17 и 18.При появлении точки старта белков, 5.где наносится исходная сыворотканавыхоДе логарифмического усилителя 2б азуется напряжение, достаточноедпя открытия электронного клю ач 6через который импульсы с генератора4 через блок 5,поступают на входысчетчиков 13, 14 и 15 через открытыев исходном состоянии ключи 12, 11 и13. Появление белковой Фракции наЭФГ приводит к возникновению в мОментперехода точки ЫЮМ = 0 сигнала, снимаемого с выхода. схемы 7,. выделенияэкстремумов и подаваемого через формирователь 8 на ходраспределителя9, С приходом этого сигнала на первой выходной шине распределителя 9 появляется . потенциал, опрокидывающийтриггер 26 и закрывающий соответствующий этой шине ключ 10. В резуль"тате в счетчике 13 записывается чисно импульсов, пропорциональное длинепробега первой белковой фракции наЭФГ. Описанный процесс определениядлины пробегаповторяется с приходомкаждой очередной белковой фракции.Появление конца ЭФГ приводит кснижению на выходе логарифмического .усилителя 2 сигнала, закрытию общегоэлектронного ключа 6 и к прекращениюпоступления с генератора 4 на входысчетчиков 13, 14 и 15 счетных импульсов. Записанное в счетчиках 14, 13и 15 значение длины пробега белковыхфракций переводится в аналоговую величину с помощью цифроаналоговых,преобразователей. 16, 17 и 18 с выходакоторых преобразованное напряжениеподается на схему 19 определения от"носительных элеткрофоретических подвижностей (ОЭП),Вычисленные значения относительных электрофоретических подвижностейв схеме,19 в виде напряжений подают,.ся на формирователь 20 информативныхпризнаковЗдесь Формируются вторичные признаки, отражающие всю Фенотипическую картину белка,.Последним этапом работы этого .при,бора является принятие решения о.при"надлежности входной реализации ЭФК кодному из известных фенотипов белка.Это осуществляется с помощью применения методом теории распознавания образов, Основанный на этой теории алгоритм реализуется в рещающем блоке21.В рассматриваемом устройстве ОЭПкаждой белковой Фракции определяетсяиз выраженияУсловившись, что в качестве опорной Фракции, будет использоваться бел ковал Фракция, имеющая самую большую электрофоретическую подвижность, рас смотрим работу узла распознавания опорной Фракции.Э процессе записи длины пробега белковых Фракций нд выходных шинах распределителя 9 появляются напряжения, которые приводят к прекращению йчета импульсов счетчиками.13, 14 к 15 и к закрытию ключей 29, 30 и 31. Ври 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 послед. ней шине распределителя 9 выходного напряжения и подключению последнего счетчика 15 к схеме 19.Тогда и качестве опорного напряжения ко входу схеьв 19 подключается напряжение того цифроаналогового блока, ключ которого открыт.ТаКим образом, предлагаемое уст ройство позволяет: автоматически распознавать опорную функцию, познает достоверность идентификаций электрофореграиа, повышает скорость обработкиэлектрофорегРаье 4.,формула изобретения1.устройство 1 обработки электрофо. реграмм, содержацее .последовательно соединенные фотоопткческйй преобразо- ватель. логарифмический усилитель и схем обработки. электрофореграьею последов ательно соединенные генера тор импульсов, Форжрователь управляющих импульсов к электронныйключ второй вход которогосоединен с вы" ходом логарифькческого усилитепя к входом схеьы выделения экстремумов, выход которой через форюрователь импульсов подключен к распределителю, а также ряд последовательно соединенных ключей счетчиков н счетчики, о т л и ч а ю ц е е с я тем,что, с целью автоматического распознавания электрофореграмм генетичес"ки-детерминированных белков сывороткикрови, в него введены ряд цифроаналоговых преобразователей, последовательно соединенные схема определения относктельной электрофоретической подвижности, фармйрователь информативныхпризнаков и рвааюций блок, а такжепоследовательно соедкнекнйе фотооптический блок, усилитель к форжрователь, выход которого подключен ко 15 второму входу первого ключа ряда ключей счетчиков, вторые входы другихключей счетчиков подключены ко входамраспределителя, первые входы ключейсчетчиковподключены к выходу элект ронного ключа, а выходы счетчиковчерез цифроаналоговые преобразователиподключены ко входам схемы определенияотносительной электрофоретической подвижности.25З2. Устройство по п.1, о т л ичающеес 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 коммутацконны ключей - к первым входамцифроаналоговых. преобразователей, вторые входы которых подключены к вы:ходам счетчиков. Источники информации,принять 1 е во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР45 по заявке 9 24777729/28-13,кл, А 61 Ь 5/02, 0 01 Й 27/26, 1977,764655 ректор В Синицка 368/4Тираж 673ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/ Подписи тф, г. Ужгород, ул. ПП П Составитель П. Кудрявцевдактор Т. Шагова Техред Н. Ковалева