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Beschreibung:
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Elektrophoretische Analysiervorrichtung mit unter schiedlichen Darstellungen
auf einem Bildschirm Die Erfindung betrifft eine elektrophoretische Analysiervorrichtung
mit einem Bildschirm zum Darstellen einer elektrophoretischen Fraktionsverteilung
einschließlich der Fraktionsgrenzwerte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Derartige elektrophoretische Analysiervorrichtungen dienen beispielsweise
der Analyse von Eiweiß stoffen im Blutplasma, wobei eine elektrophoretisch gewonnene
Fraktionsverteilung (Verteilung der Bestandteils-Bruchteile) auf einem Anzeigegerät
dargestellt wird.
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Bei einer bekannten Elektrophoresevorrichtung wird eine Fraktionsverteilung
in Analogdarstellung zusammen mit automatisch bestimmten Fraktions-Grenzwerten FB
auf einem Ausdruck gemäß Fig. 1 aufgezeichnet. Daneben wird eine normierte digitale
Fraktionsverteilung mit automatisch bestimmten Fraktions-Grenzwerten FB mittels
einer Kathodenstrahlröhre (CRT) hoher Auflösung dargestellt (Fig. 2).
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Bei einer solchen Vorrichtung werden die Fraktions-Grenzwerte zunächst
automatisch bestimmt und angezeigt. Es kann aber wünschenswert sein, einen oder
mehrere Fraktions-Grenzwerte von Hand zu ändern oder zu korrigieren. Hierzu sind
Einrichtungen vorgesehen, mit denen von Hand die Fraktions-Werte aufhebbar und ein
oder mehrere neue Fraktions-Grenzwerte mittels eines Lichtgriffels oder -tasters
oder auch einer Tastatur eingebbar sind. In einer solchen Vorrichtung ist es möglich,
automatisch durch die Vorrichtung berechnete Fraktionsanteile (üblicherweise in
Prozent) neu auf der Grundlage der geänderten Fraktions-Grenzwerte zu berechnen.
Die Normierung der analogen Verteilung wird derart ausgeführt, daß photometrisch
erhaltene Analog-Werte in 8 - 16 bit Digital-Daten mittels eines A/D-Konverters
umgewandelt werden. Die Kathodenstrahlröhre hat üblicherweise eine Auflösung von
560 (Breite) x 216 (Höhe) Punkten. Auch eine Kathodenstrahlröhre extrem hoher Auflösung
weist nicht mehr als 640 x 512 Punkte auf.
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Soll eine elektrophoretisch gewonnene Fraktionsverteilung mit einer
Kathodenstrahlröhre dargestellt werden, so wird gemäß Fig. 3 ein Video-RAM 2 verwendet,
wobei ein Bit einem Punkt auf der Anzeige der Kathodenstrahlröhre 1 entspricht.
Digital umgewandelte photometrische Daten werden in dem Video-RAM gespeichert. Sodann
werden die in dem RAM 2 gespeicherten Daten nacheinander ausgelesen und mittels
der Kathodenstrahlröhre 1 dargestellt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird in das Video-RMd
2 ein Adress-Signal vom Mikrocomputer 3 über einen Adress-Wähler 4 eingegeben und
die entsprechend dem Adress-Signal digital umgewandelten photometrischen Daten werden
mittels des Mikrocomputers 3 in das Video-RAM 2 eingegeben (RAM = Speicher mit wahlfreiem
Zugriff). Die photometrischen Daten werden im Video-RAM 2 an Stellen gespeichert,
welche durch ein Einschreib-Signal bestimmt sind, das vom Mikrocomputer 3 eingegeben
wird.
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Die auf diese Weise im Video-RAM gespeicherten Daten werden sukzessive
also Auslesesignal ausgelesen, welches mit de kontinuierlichen Abtast-Adresssignal
der Kathodenstrahlröhre
synchronisiert ist, wobei letzteres von
einem Zeitgeber 5 über einen Adressen-Selektor 4 bereitgestelt wird. Die Auslesedaten
werden Punkt für Punkt in dem Schieberegister 6 mittels eines Punkt-Zeit-Signales
verschoben, welches vom Zeit-Generator 5 stammt und in die CRT 1 eingegeben wird.
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Wird bei der bekannten Vorrichtung die Analog-Verteilung mittels eines
12 bit A/D-Konverters normiert und werden die normierten Digital-Signale auf einer
Kathodenstrahlröhre mit 560 x 216 Punkten angezeigt, so werden die letzten vier
bits aus 12 bits nicht angezeigt, da die Kathodenstrahlröhre nur 8 bits anzeigen
kann. Weiterhin werden auf der Kathodenstrahlröhre 1 zusatzlich unterschiedlichste
Informationen gemäß Fig.
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2 angezeigt, weshalb der elektrophoretischen Fraktionsverteilung nur
die halbe Fläche zur Verfügung steht. Es wird deshalb eine große Datenmenge verlorengehen
ohne angezeigt zu werden.
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Dementsprechend hat bei der bekannten Vorrichtung die angezeigte Fraktionsverteilung
eine geringe Auflösung, weshalb die Fraktions-Grenzwerte nicht genau eingegeben
werden können.
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Insbesondere sind die Grenzen zwischen den Fraktionsverteilungen geringer
Konzentration schwer bestimmbar. Zwar lassen sich die Nachteile teilweise durch
die Verwendung einer Kathodenstrahlröhre mit großem Bildschirm und hoher Auflösung
überwinden, doch ist eine derartige Kathodenstrahlröhre teuer und sperrig.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektrophoretische
Analysiervorrichtung bereitzustellen, der die vorstehenden Nachteile nicht anhaften
und mit der insbesondere die Fraktions-Grenzwerte mit großer Genauigkeit von Hand
eingebbar sind.
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Eine diese Aufgabe lösende elektrophcretische Analysiervorrichtung
ist mit ihren Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
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Danach weist die erfindungsgemäße Analysiervorrichtung insbesondere
Einrichtungen zum Eingeben eines Maßstabs-Faktors auf, gemäß dem die Fraktionsverteilung
darzustellen ist sowie Einrichtungen zum Umwandeln der Koordinaten der Fraktionsverteilung,
so daß auf dem Bildschirm eine vergrößerte oder verkleinerte Fraktionsverteilung
darstellbar ist.
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Da erfindungsgemäß die elektrophoretische Fraktionsverteilung mit
jeder gewünschten Vergrößerung anzeigbar ist, kann ein Detail der Fraktionsverteilung
wahlweise in vergrößertem Maßstab dargestellt werden. Insbesondere lassen sich deshalb
Verteilungen mit geringer Intensität mit größerer Auflösung darstellen, so daß sich
die Fraktions-Grenzwerte FB (s.Fig. 1 und 2) manuell mit extrem hoher Genauigkeit
bestimmen lassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten
anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 5 ein Blockdiagramm einer
elektrophoretischen Analysiervorrichtung; Fig. 6 eine Fraktionsverteilung, welche
auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre der in Fig. 5 gezeihten Vorrichtung angezeigt
wird; und Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 5 gezeigten
Vorrichtung.
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Gemäß Fig. 5 wird eine elektrophoretische Fraktionsverteilung auf
einem Substrat 11 gebildet und unter Steuerung einer Eingangs-Steuer-Einrichtung
12 mittels einer Lichtquelle- 13 und einem Licht-Empfangselement 14 photoelektrisch
abgetastet. Der Ausgang des photoelektrischen Wandlers 14 wird mittels eines logarthmischen
Verstärkers gegebenenfalls verstärkt und in einen A/D-Konverter '5 eingegeben. Die
analoge Verteilung wird in Digital-Signale umgewandelt, welche in einem Daten-RAM
16a
des Speichers 16 gespeichert werden. Der Speicher 16 weist auch
ein Video-RAM 16b auf. Die im Daten-RAM 16a des Speichers 16 gespeicherten Digitalsignale
werden ausgelesen und in eine Recheneinheit 17 eingegeben, in welcher verschiedene
Rechenoperationen ausgeführt werden, um eine digitale Fraktionsverteilung mit Bestandteils-Prozentzahlen
zu ermitteln. Die digitale Fraktionsverteilung und die Rechenergebnisse werden im
Video-RAM 16b des Speichers 16 gespeichert und mittels der Kathodenstrahlröhre 18
angezeigt. Sie können auch mit einem Aufzeichnungsmedium 19 aufgezeichnet oder mit
einem Drucker 20 ausgedruckt werden. Alle vorstehenden Bauteile werden durch einen
Mikrocomputer 21 gesteuert.
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Gemäß der Erfindung ist eine Tastatur 22 vorgesehen, welche besondere
Funktionstasten aufweist, wie eine Vergrößerungstaste 22a, eine Verkleinerungstaste
22b, eine Fraktions-Grenzwert-Additionstaste 22c und eine Fraktions-Grenzwert-Aufhebetaste
22d. Weiterhin ist ein Lichtgriffel 23 vorgesehen, mit dem jedes Koordinatenpaar
auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 18 in den Mikrocomputer 21 eingebbar
ist.
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Die Funktionsweise der Vorrichtung wird nachfolgend anhand Fig. 6
und dem in Fig. 7 gezeigten Flußdiagramm näher erläutert. Wird eine ganze Fraktionsverteilung
mittels der Kathodenstrahlröhre 18 dargestellt, so werden nacheinander Digitalwerte
aus 12 bit, welche im Daten-RAM 16a des Speichers 16 gespeichert sind, ausgelesen
und in der Recheneinheit 17 mit einem Maßstabsfaktor N1 multipliziert, welcher zuvor
mittels der Verkleinerungstaste 22b eingegeben worden ist. Sodann werden die multiplizierten
Werte in Adress-Werte für den Video-RAdr 16b umgewandelt, wobei eine Abszisse, gewöhnlich
die X-Achse genannt, dem Wert "NullN entspricht. Im Video-RAM Itj wird die logische
"1" an Stellen gespeichert, welche den umgewandelten Adressen entsprechen.
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Soll eine vergrößerte Fraktionsverteilung auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre
18 angezeigt werden, so wird ein Vergrö-Berungsfaktor N2 durch Betätigung der Vergrößerungstaste
22a eingegeben und eine Bezugs-Koordinatenposition für die vergrößerte Anzeige wird
mittels des Licht-Griffels 23 eingegeben.
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Sodann werden die im Daten-RAM 16a gespeicherten Digitalwerte ausgelesen
und in der Recheneinheit 17 mit dem Multiplikationsfaktor N2 multipliziert. Gleichzeitig
wird aus der mittels des Licht-Griffels 23 eingegebenen Bezugs-Koordinatenposition
eine Konstante abgeleitet, welche sodann von den Multiplikationswerten abgezogen
wird. Sodann werden die auf diese Art gebildeten Werte in Adressen für den Video-RAM
16b umgewandelt und im Video-RAM 16b wird eine logische "1" an solchen Stellen gespeichert,
die den umgewandelten Adressen entsprechen. Durch Eingabe des Inhalts des Video-RAM
16b in die Kathodenstrahlröhre 18 läßt sich eine vergrößerte Fraktionsverteilung
auf dessen Schirm darstellen. Falls dabei eine berechnete Adresse außerhalb der
Grenzen des Schirmes liegen sollte, können entsprechende Grenzwerte vorgesehen sein
oder die aus dem Bild fallenden werden nicht dargestellt.
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Soll eine verkleinerte Fraktionsverteilung mittels der Kathodenstrahlröhre
18 dargestellt werden, so kann dies in entsprechender Weise durch Betätigung der
Verkleinerungstaste 22b und des Licht-Griffels 23 erfolgen.
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Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine mittels der Kathodenstrahlröhre
18 dargestellte vergrößerte Fraktionsverteilung. In diesem Falle wird die Bezugs-Position
gemäß dem Punkt A der Fig. 2 gewählt. Bei der Betrachtung der vergrößerten Fraktionsverteilung
auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre werden die Fraktions-Grenzwert-Additionstaste
22c und die Fraktions-Grenzwert-Aufhebetaste 22d betätigt, um mit Hilfe des Licht-Griffels
23 die Fraktions-Grenzwerte neu zu bestimmen.
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Sodann werden Bestandteils-Prozentzahlen (Fraktionen) erneut berechnet
und zwar entsprechend den erneuerten Fraktions-Grenzwerten. Die berechneten Fraktionsverteilungen
werden mittels
der Kathodenstrahlröhre 18 erneut angezeigt.
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In Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise
der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung angegeben.
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Für den Fachmann versteht sich, daß die Koordinaten des Bildschirmes
der Kathodenstrahlröhre 18 auch alternativ durch eine Leuchtmarke (Cursor) anstelle
des Licht-Griffels eingebbar ist.
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In diesem Falle sind auf der Tastatur entsprechende Funktionstasten
vorgesehen um den Cursor um einen Punkt nach rechts oder einen Punkt nach links
zu verschieben, sowie Tasten, um den Cursor 5 Punkte nach rechts bzw. 5 Punkte nach
links zu verschieben und Tasten, um den Cursor nach rechts auf einen benachbarten
Fraktions-Grenzwert und nach links auf einen benachbarten Fraktions-Grenzwert springen
zu lassen. Auch läßt sich die Vergrößerung nicht nur vertikal, sondern auch horizontal
durchführen. Es ist auch nicht immer notwendig, eine Bezugs-Position einzugeben
und es ist möglich, jeden gewünschten Ausschnitt der Fraktionsverteilung in vergrößertem
Maßstab darzustellen, wobei die Grundlinie, also die X-Achse, nicht verschoben wird.
Auch die verschiedenen Rechenschritte, wie die Koordinaten-Umwandlung, können durch
den Mikrocomputer ausqeführt werden, so daß sich die Recheneinheit erübrigt. Als
Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise auch eine in der Art einer Punkt-Matrix strukturierte
Flüssigkristallzelle vorgesehen sein. Auch lassen sich die vergrößerten Fraktionsverteilungen
auf Papier aufzeichnen und die Fraktions-Grenzwerte lassen sich korrigieren.