CZ23752U1 - Zařízení na sledování procesů v buňkách - Google Patents

Description

Technické zařízení se týká zařízení na sledování jednotlivých chemicko biologických procesů v živých buňkách.

Dosavadní stav technikv

Na poznání organel buňky a dějů, které v ní probíhají - což spolu úzce souvisí - se podílí optická mikroskopie a hlavně elektronová mikroskopie. Hlavně tato druhá metoda dociluje zvětšení až na úroveň makromolekul (např. DNK) - její nevýhoda aleje, že pracuje s neživými buňkami protože šíření elektronových paprsků vyžaduje vakuum - procesy tedy sledovat nelze.

io To platí i u většiny dalších metod. Je zde jistá analogie k metodám nukleární fyziky, kdy je k poznání jeho částic nutné atom v urychlovači rozbít a pak sledovat jeho částice.

Většina všech dalších metod je pak založena na tom, že suspenze buněk musí být ultrazvukem dissociována na částice na úroveň bílkovinných makromolekul. Tyto makromolekuly (stavební kameny mikroorganel buňky) je pak možno diferencovat metodou elektroforetického oddělení i s v elektrickém poli.

Jejích chemickou strukturuje pak možné určovat metodami rentgenové spektroskopie (předtím je nutno nechat tyto makromolekuly vykrystalizovat).

To vše se týká poznání struktury. Vlastní děje je pak možné sledovat tak, že rozbití se děje v diferencovaných časových úsecích, kdy vedle makromolekul lze analyzovat i ostatní chemické sloučeniny a jejich změny s časem.

Vedle těchto fyzikálně chemických metod je to pak velká skupina biologických metod (např. imunitní metody atp.).

Na vlastní poznání dějů jsou pak orientovány metody označování sloučenin radionuklidy, kdy je pak opět nutné buňky rozbít na segmenty v postoupných časových úsecích a sledovat redistribuci radionuklidů.

Sem patří i metody značení sloučenin fluorescenčními látkami a pak sledování procesů v buňce optickou mikroskopií.

Podstata technického řešení

Technické zařízení, které by plnilo tytéž funkce t.j. poznání dějů v buňce - je na následujícím 30 principu: vychází z toho, že specifický chemicko biologický děj vysílá elektromagnetické záření (od oblasti ultrafialového a infračerveného záření až do oblasti rádiových milimetrových a centimetrových vln) se specifickým frekvenčním spektrem.

Běžně se využívá frekvenčně spektrální metoda při určování chemických sloučenin, kdy se nechá roztokem s příslušnou chemickou sloučeninou procházet např. ultrafialové záření se spojitým spektrem frekvencí. Specifická sloučenina pak pohlcuje ze záření specifické frekvence, což dává na výstupu specifické frekvenční spektrum.

V našem případě vycházíme ne z toho, že specifická sloučenina pohlcuje specifické spektrum, ale že specifická chemicko biologická reakce emituje záření se specifickým spektrem.

U navrhovaného technického zařízení se elektromagnetické záření vycházející ze souboru buněk 40 (nebo z živého orgánu, který je těmito buňkami tvořen) soustřeďuje na mřížku (nebo hranol), kde je toto záření rozloženo do jeho frekvenčního spektra a dopadá na soustavu malých zrcadel.

Odtud jsou odpovídající dílčí pásy (intervaly) spektra vedeny na vstupní katody atd. odpovídají-1 CZ 23752 Ul cích násobičů elektronů, které intenzitu záření těchto dílčích pásů spektra zesilují a ukládají v časové posloupnosti do záznamového zařízení.

Spektrální obraz souboru dějů v určitém časovém intervalu je tedy reprezentován n intenzitami (n. je počet zrcadel z existujících, která byla zvolena pro účel záznamu) výsledného toku elektro5 nů na zvolených pásmech (intervalech) frekvencí se šířkou rovnou šířce odpovídajícího dílčího zrcadla. Uvedeným způsobem je tak spojitá křivka intenzit záření pásu spektra jako funkce frekvencí nahrazena schodovým grafem (pro případ že bychom užili zrcadla přes celý rozsah spektra).

Obecně ale v buňce může probíhat nejeden, ale více dějů současně. Každý specifický děj má speií) cifický spektrální obraz definovaný dle předchozího n údaji intenzit záření ve zvolených pásmech (intervalech) celkového spektra.

Popsané měření pak v tomto případě udává součet intenzit v jednotlivých smluvních pásmech (intervalech) frekvencí jednotlivých dějů. Tento součtový spektrální obraz pak trvá v nezměněné podobě po určitou dobu než se tento spektrální obraz změní na jiný, t.j. nastane nástup dalšího děje (zvětšení intenzit - t.j. dosavadní děj také pokračuje) nebo skončení určitého děje (pokles sumární intenzity). V tomto okamžiku lze tento zmíněný děj identifikovat jako rozdíl intenzit dosavadního a nastupujícího měření.

Přehled obrázků na výkrese

Technické zařízení bude blíže osvětleno pomocí obrázků Obr, la a Obr. lb. Obr. la představuje základní řešení, Obr. lb pak alternativní řešení.

Příklad provedení technického řešení

Zařízení dle Obr. la a Obr. lb sestává ze sledované soustavy buněk i, spojovací optické soustavy 2, mřížky nebo hranolu 3, soustavy násobičů 10, 13 až J_5 elektronů, časového záznamníku 6 intenzit signálů z výstupů násobičů elektronů a vyhodnocovacího zařízení 7.

Funkce zařízení je dána dopadem rozloženého frekvenčního spektra z mřížky nebo hranolu 3 na soustavu dílčích zrcadel 4 - kdy např. intenzita spektra z prvního dílčího zrcadla 8 dopadá na vstupní katodu 9 prvního násobiče 10 elektronů, intenzita spektra z druhého dílčího zrcadla H dopadá na vstupní katodu 12 druhého násobiče 13 elektronů atd.

Výstupy z jednotlivých násobičů JO, 13, 14, 15 elektronů jsou pak registrovány v závislosti na čase v časovém záznamníku 6 a po skončení měření zpracovány v zařízení 7, které v okamžiku kdy se intenzita záznamů mění generuje jejich rozdíl.

Toto umožňuje definovat v tomto daném časovém okamžiku specifické frekvenční spektrum, tedy specifický chemicko - biologický děj, který v tomto daném okamžiku bud’ začíná nebo končí. Tímto způsobem pracuje ve vyhodnocovacím zařízení 7 specifický počítačový program, který uvedeným způsobem může zpracovat záznam signálů v časovém záznamníku 6 do sledu dějů v buňce, včetně jejich intenzit a dob kdy začínají a kdy končí. Přitom eventuelní simultánnost některých dějů není na závadu.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení na sledování procesů v buňce, vyznačující se tím, že sestává z úchyt40 ného zařízení na buňky (1), na něž navazuje optická soustava (2) na bázi čoček pro soustřeďování elektromagnetického záření, na toto konstrukčně navazuje mřížka nebo hranol (3) pro spektrální rozbor elektromagnetického záření, jeho výstup pak konstrukčně navazuje na soustavu rovCZ 23752 Ul noběžných dílčích zrcadel (4), na kterou konstrukčně navazuje soustava násobičů (10), (13) až (15) elektronů, přičemž vstup určitého násobiče (10, 13, 14, 15) elektronů je orientován k výstupu odrazu paprsků odpovídajícího dílčího zrcadla soustavy zrcadel (4) na soustavu násobičů (10), (13) až (15) elektronů, pak konstrukčně následuje časový záznamník (16) dopadu elektronů,

   5 na který navazuje počítač ve funkci vyhodnocovacího zařízení (7).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že místo optické soustavy (2) na bázi čoček pro soustřeďování elektromagnetického záření je užito parabolické zrcadlo - anténa (14).