JPS628140B2 - - Google Patents
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- JPS628140B2 JPS628140B2 JP55023894A JP2389480A JPS628140B2 JP S628140 B2 JPS628140 B2 JP S628140B2 JP 55023894 A JP55023894 A JP 55023894A JP 2389480 A JP2389480 A JP 2389480A JP S628140 B2 JPS628140 B2 JP S628140B2
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- Japan
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- image
- electrophoresis
- memory
- particle
- particles
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44704—Details; Accessories
- G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
- G01N27/44721—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by optical means
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶液中における細胞のような可視的浮
遊粒子の電気泳動における易動度を測定する装置
に関する。
遊粒子の電気泳動における易動度を測定する装置
に関する。
白血球とかリンパ球のような細胞に他種の細胞
を捕色させたものの電気泳動における易動度の測
定によつて捕食された細胞の微妙な差異を検出で
きる場合がある。本発明装置はこのような場合に
用いられる装置であるが、もちろん細胞の電気泳
動測定に用いるもののみに限定されない。この種
の装置は既に提案されている。その原理は次のよ
うなものである。粒子の浮遊した液を強く照明
し、浮遊粒子の像を格子上に結像させる。浮遊粒
子は電気泳動を行つているので格子上の像も移動
する。格子は格子線が粒子の電気泳動の方向と直
交する方向に延びており、電気泳動の方向に多数
本が並んだものである。粒子は照明されているの
で粒子像は明るい光点であり、これが格子線を横
切つて移動するので格子の背後に受光素子を置い
て格子を透過した光を受光すると、その出力は粒
子像が格子線を横切るのに合せて上下変動するか
らその周期から浮遊粒子の電気泳動の速さ即ち易
動度が判る。実際には格子上には多数の浮遊粒子
像が形成されているので受光素子の出力はそれら
各粒子像毎の格子透過光の変動が合成されたもの
になつている。従つて受光素子の出力は単純な周
期変化をせず不規則な変化を示す。従つてこのよ
うな信号から浮遊粒子の易動度を求めるには合成
波形信号から元素波形を求める周波数分析の手続
が必要であり受光素子の出力の信号処理が面倒で
ある。また細胞等の電気泳動による移動速度は10
μ／秒程度であり格子透過光の変動中浮遊粒子像
によるものは低周波成分である。しかし低周波成
分は電気回路では甚だ扱い難いので受光素子の出
力の浮遊粒子の像による変動成分の周波数を高め
るため格子を動かせ、格子と浮遊粒子像との相対
速度を高めると云う方法が採られている。このた
め既提案の電気泳動測定装置は機械的な運動部分
を持つており、装置が構造的に大へん複雑なもの
であつた。
を捕色させたものの電気泳動における易動度の測
定によつて捕食された細胞の微妙な差異を検出で
きる場合がある。本発明装置はこのような場合に
用いられる装置であるが、もちろん細胞の電気泳
動測定に用いるもののみに限定されない。この種
の装置は既に提案されている。その原理は次のよ
うなものである。粒子の浮遊した液を強く照明
し、浮遊粒子の像を格子上に結像させる。浮遊粒
子は電気泳動を行つているので格子上の像も移動
する。格子は格子線が粒子の電気泳動の方向と直
交する方向に延びており、電気泳動の方向に多数
本が並んだものである。粒子は照明されているの
で粒子像は明るい光点であり、これが格子線を横
切つて移動するので格子の背後に受光素子を置い
て格子を透過した光を受光すると、その出力は粒
子像が格子線を横切るのに合せて上下変動するか
らその周期から浮遊粒子の電気泳動の速さ即ち易
動度が判る。実際には格子上には多数の浮遊粒子
像が形成されているので受光素子の出力はそれら
各粒子像毎の格子透過光の変動が合成されたもの
になつている。従つて受光素子の出力は単純な周
期変化をせず不規則な変化を示す。従つてこのよ
うな信号から浮遊粒子の易動度を求めるには合成
波形信号から元素波形を求める周波数分析の手続
が必要であり受光素子の出力の信号処理が面倒で
ある。また細胞等の電気泳動による移動速度は10
μ／秒程度であり格子透過光の変動中浮遊粒子像
によるものは低周波成分である。しかし低周波成
分は電気回路では甚だ扱い難いので受光素子の出
力の浮遊粒子の像による変動成分の周波数を高め
るため格子を動かせ、格子と浮遊粒子像との相対
速度を高めると云う方法が採られている。このた
め既提案の電気泳動測定装置は機械的な運動部分
を持つており、装置が構造的に大へん複雑なもの
であつた。
本発明は上述した既提案装置の問題点を解消し
信号処理が簡単で機械的な運動部分を必要としな
い電気泳動測定装置を提供することを目的とした
ものである。
信号処理が簡単で機械的な運動部分を必要としな
い電気泳動測定装置を提供することを目的とした
ものである。
また特に上記した装置において浮遊粒子が球形
でないことにより、光学的な方法によるとき粒子
の向きによつて明るさが違つて見えることの影響
を消去することを目的とする。
でないことにより、光学的な方法によるとき粒子
の向きによつて明るさが違つて見えることの影響
を消去することを目的とする。
本発明は電気泳動管内の多数の浮遊粒子の像の
或る時刻における映像信号を記憶しておき、その
時刻より一定時間後の同様の映像信号を求めて両
者間の相関関数を求めることを原理とするもので
ある。以下実施例によつて本発明を説明する。
或る時刻における映像信号を記憶しておき、その
時刻より一定時間後の同様の映像信号を求めて両
者間の相関関数を求めることを原理とするもので
ある。以下実施例によつて本発明を説明する。
第１図は本発明の原理的な光学的構成を示す。
１は電気泳動管で浮遊粒子を含んだ液が入れてあ
り、２，３は電極である。４は拡大投影レンズ
で、図の紙面より向う側に置いた光源により電気
泳動管１内の薄い板状領域５を照明しこの照明域
の像を受光素子６上に形成する。受光素子は一次
元アレー素子その他多数の受光素子を一次元に並
べ、各受光素子を走査して順次各素子の出力を読
出すことのできるものである。電気泳動管１を照
明する光源は一定時間間隔ｔ毎に短時間照明を行
う。ダイオードレーザを光源として用いると制御
パルスによく応答して点滅を行うから便利であ
る。アレー素子は各単位素子毎に光電出力を蓄積
保持する機能があるから照明期間が終つた後アレ
ー素子を走査して各単位素子の光電出力を読出
し、これをメモリに記憶する。第２図ａはto時刻
におけるアレー素子の出力の記憶を読出したもの
を示し、第２図ｂは同じくto＋ｔの時刻における
アレー素子の出力の記憶を読出したものである。
第２図ａのカーブでピークイ，ロ，ハは夫々アレ
ー素子上の浮遊粒子の像に対応している。第２図
ｂのイ′，ロ′，ハ′の各ピークはｔ時間の間に浮
遊粒子の像がアレー素子上を移動したことに相当
して第２図ａのイ，ロ，ハの各ピークがイ′，
ロ′，ハ′に移動したことを示している。同種粒子
であつても電気泳動における移動速度には多少の
ばらつきがあるから、ｔ時間内の像のアレー素子
上の移動量ｌ１，ｌ２，ｌ３等は完全には等しく
なく或る平均値を中心にした分布を持つている。
第２図ｂの波形を左方へ一定量ｅずつずらせて第
２図ａの波形との積を求める。今第２図ａの波形
をｆ（ｘ）、第２図ｂの波形をｇ（ｘ）とし、ｎ
を整数として、 なるＣ（ｎ）を求めることになる。第２図ａの波
形に同ｂの波形をずらせて重ねても重なるピーク
がなければＣ（ｎ）は０である。各浮遊粒子の移
動速度が全て等しく、ｔ時間の間にアレー素子上
でアレーの単位素子Ｎ個分だけ各粒子の像が動く
ものとし、このＮ個分が第２図ｂ上で左方にn0e
であるとするとＣ（ｎ）はｎ＝n0でａの波形とｂ
の波形が完全に重なるから最大値を示す。一般に
浮遊粒子の移動速度はばらつきを持つているので
Ｃ（ｎ）は平均速度n0を中心とした第３図のよう
な形になり、ピークのプロアイルが浮遊粒子の易
動度の分布を与える。
１は電気泳動管で浮遊粒子を含んだ液が入れてあ
り、２，３は電極である。４は拡大投影レンズ
で、図の紙面より向う側に置いた光源により電気
泳動管１内の薄い板状領域５を照明しこの照明域
の像を受光素子６上に形成する。受光素子は一次
元アレー素子その他多数の受光素子を一次元に並
べ、各受光素子を走査して順次各素子の出力を読
出すことのできるものである。電気泳動管１を照
明する光源は一定時間間隔ｔ毎に短時間照明を行
う。ダイオードレーザを光源として用いると制御
パルスによく応答して点滅を行うから便利であ
る。アレー素子は各単位素子毎に光電出力を蓄積
保持する機能があるから照明期間が終つた後アレ
ー素子を走査して各単位素子の光電出力を読出
し、これをメモリに記憶する。第２図ａはto時刻
におけるアレー素子の出力の記憶を読出したもの
を示し、第２図ｂは同じくto＋ｔの時刻における
アレー素子の出力の記憶を読出したものである。
第２図ａのカーブでピークイ，ロ，ハは夫々アレ
ー素子上の浮遊粒子の像に対応している。第２図
ｂのイ′，ロ′，ハ′の各ピークはｔ時間の間に浮
遊粒子の像がアレー素子上を移動したことに相当
して第２図ａのイ，ロ，ハの各ピークがイ′，
ロ′，ハ′に移動したことを示している。同種粒子
であつても電気泳動における移動速度には多少の
ばらつきがあるから、ｔ時間内の像のアレー素子
上の移動量ｌ１，ｌ２，ｌ３等は完全には等しく
なく或る平均値を中心にした分布を持つている。
第２図ｂの波形を左方へ一定量ｅずつずらせて第
２図ａの波形との積を求める。今第２図ａの波形
をｆ（ｘ）、第２図ｂの波形をｇ（ｘ）とし、ｎ
を整数として、 なるＣ（ｎ）を求めることになる。第２図ａの波
形に同ｂの波形をずらせて重ねても重なるピーク
がなければＣ（ｎ）は０である。各浮遊粒子の移
動速度が全て等しく、ｔ時間の間にアレー素子上
でアレーの単位素子Ｎ個分だけ各粒子の像が動く
ものとし、このＮ個分が第２図ｂ上で左方にn0e
であるとするとＣ（ｎ）はｎ＝n0でａの波形とｂ
の波形が完全に重なるから最大値を示す。一般に
浮遊粒子の移動速度はばらつきを持つているので
Ｃ（ｎ）は平均速度n0を中心とした第３図のよう
な形になり、ピークのプロアイルが浮遊粒子の易
動度の分布を与える。
第４図は本発明の一実施例の構成を示す。この
回路はマクロコンピユータにより構成される。ア
レー素子の各単位素子に対応させたアドレスを有
する３組のメモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３があり、時刻
to（照明時間の終り）においてアレー素子６から
読出した信号をメモリＭ１に記憶させ時刻to＋ｔ
以前にＭ１の記憶をメモリＭ３に移しておき時刻
to＋ｔにおいてアレー素子６から読出した信号を
メモリＭ１，Ｍ２に記憶させる。to＋ｔ以後to＋
2tの間においてメモリＭ３とＭ２の記憶を一アド
レスずつ順次読出しては掛算回路Ｘで掛け算しそ
の結果をレジスタＲで積算する。この動作を一通
りに行つた後レジスタの内容をメモリＭ４に記憶
させる。その後メモリＭ２の読出しの最初のアド
レスを一つずらせて上述したのと同じ動作を行
い、上記の動作をアレーの素子数だけ繰返す。即
ち一回目の演算ではメモリＭ２，Ｍ３ともアドレ
ス１番から読出し、２回目はＭ３はアドレス１番
からＭ２はアドレス２番から読出すと元うように
なる。順次ずらされて行くメモリＭ２の読出しの
最初のアドレス番地が前記(1)式のｎに相当する。
レジスタＲの積算結果をメモリＭ４に記憶させる
ときのアドレス指定はメモリＭ２の読出しの始め
のアドレスと同番地を指定する。実際上上記演算
操作はアドレスＭ２の読出し始めのアドレスは１
番から始めて最終番地に致るまで行う必要はな
く、適当な番地から始め、適当な番地で打切つて
よい。ＡはメモリＭ２，Ｍ４のアドレス指定を順
次ずらせて行く回路である。このようにしてメモ
リＭ４に記憶された情報を読出してメモリのアド
レスを横軸にグラフに画くと第３図の相関関数を
示すことになる。上の動作は次のto＋2tからto＋
3tの間においても繰返されメモリＭ４の記憶に上
積されて行く。従つて相当時間経た後のメモリＭ
４の記憶は一時間間隔ｔ毎の演算による相関関数
が幾つか加算されたものとなり、毎回算出された
相関関数の平均になつている。
回路はマクロコンピユータにより構成される。ア
レー素子の各単位素子に対応させたアドレスを有
する３組のメモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３があり、時刻
to（照明時間の終り）においてアレー素子６から
読出した信号をメモリＭ１に記憶させ時刻to＋ｔ
以前にＭ１の記憶をメモリＭ３に移しておき時刻
to＋ｔにおいてアレー素子６から読出した信号を
メモリＭ１，Ｍ２に記憶させる。to＋ｔ以後to＋
2tの間においてメモリＭ３とＭ２の記憶を一アド
レスずつ順次読出しては掛算回路Ｘで掛け算しそ
の結果をレジスタＲで積算する。この動作を一通
りに行つた後レジスタの内容をメモリＭ４に記憶
させる。その後メモリＭ２の読出しの最初のアド
レスを一つずらせて上述したのと同じ動作を行
い、上記の動作をアレーの素子数だけ繰返す。即
ち一回目の演算ではメモリＭ２，Ｍ３ともアドレ
ス１番から読出し、２回目はＭ３はアドレス１番
からＭ２はアドレス２番から読出すと元うように
なる。順次ずらされて行くメモリＭ２の読出しの
最初のアドレス番地が前記(1)式のｎに相当する。
レジスタＲの積算結果をメモリＭ４に記憶させる
ときのアドレス指定はメモリＭ２の読出しの始め
のアドレスと同番地を指定する。実際上上記演算
操作はアドレスＭ２の読出し始めのアドレスは１
番から始めて最終番地に致るまで行う必要はな
く、適当な番地から始め、適当な番地で打切つて
よい。ＡはメモリＭ２，Ｍ４のアドレス指定を順
次ずらせて行く回路である。このようにしてメモ
リＭ４に記憶された情報を読出してメモリのアド
レスを横軸にグラフに画くと第３図の相関関数を
示すことになる。上の動作は次のto＋2tからto＋
3tの間においても繰返されメモリＭ４の記憶に上
積されて行く。従つて相当時間経た後のメモリＭ
４の記憶は一時間間隔ｔ毎の演算による相関関数
が幾つか加算されたものとなり、毎回算出された
相関関数の平均になつている。
第２図において各ピークは粒子の存在を表わし
ており、一つのピークが一個の粒子に対応してい
るときは演算上各ピークの高さは全部１として扱
えばよい。しかし実際にはアレーの同一単位素子
上に２個以上の粒子像が形成されていることがあ
り、この場合ピーク高さは一個の場合より高くな
る。また一個の粒子でもその向きによつてアレー
出力は変るから、アレーの出力をウインド型レベ
ル選別器により粒子一個分の高さの変化幅、２個
分の高さの変化幅等の範囲でレベル選別してピー
ク高さを１，２等とデイジタル化する（第２図参
照）。粒子の偏平度が大きいときは粒子の向きに
よるアレー上の像の輝度の変化幅が大きくてピー
ク高さで粒子個数を弁別することが困難である。
このため第５図に示すように電気泳動管１を略直
交する２方向からレンズ４、アレー５の系統及び
レンズ４′、アレー５′の系統によつて見、両アレ
ーの出力の和をレベル選別してデイジタル化しメ
モリＭ１，Ｍ２等に記憶させるようになつてい
る。
ており、一つのピークが一個の粒子に対応してい
るときは演算上各ピークの高さは全部１として扱
えばよい。しかし実際にはアレーの同一単位素子
上に２個以上の粒子像が形成されていることがあ
り、この場合ピーク高さは一個の場合より高くな
る。また一個の粒子でもその向きによつてアレー
出力は変るから、アレーの出力をウインド型レベ
ル選別器により粒子一個分の高さの変化幅、２個
分の高さの変化幅等の範囲でレベル選別してピー
ク高さを１，２等とデイジタル化する（第２図参
照）。粒子の偏平度が大きいときは粒子の向きに
よるアレー上の像の輝度の変化幅が大きくてピー
ク高さで粒子個数を弁別することが困難である。
このため第５図に示すように電気泳動管１を略直
交する２方向からレンズ４、アレー５の系統及び
レンズ４′、アレー５′の系統によつて見、両アレ
ーの出力の和をレベル選別してデイジタル化しメ
モリＭ１，Ｍ２等に記憶させるようになつてい
る。
アレー素子には単位素子の間にデツドゾーンが
あつて粒子の像が丁度このデツドゾーンの上に来
るとアレーから読出した信号上で粒子像が消滅し
たようになる。粒子像を鮮鋭に形成させると像は
大へん小さいから上のようなことが起る。この対
策としては次の三通りが考えられる。その一は電
気泳動管を照明している時間を粒子像がアレー素
子上で少なくとも２つの単位素子を通過する程度
の長さに選定する。その二はアレー素子上の像の
ピントを消ずらせる。その三は結像光路の途中に
光路を微小範囲で振らせ或は横へずらせる透明板
を挿入してこれを振動させる。
あつて粒子の像が丁度このデツドゾーンの上に来
るとアレーから読出した信号上で粒子像が消滅し
たようになる。粒子像を鮮鋭に形成させると像は
大へん小さいから上のようなことが起る。この対
策としては次の三通りが考えられる。その一は電
気泳動管を照明している時間を粒子像がアレー素
子上で少なくとも２つの単位素子を通過する程度
の長さに選定する。その二はアレー素子上の像の
ピントを消ずらせる。その三は結像光路の途中に
光路を微小範囲で振らせ或は横へずらせる透明板
を挿入してこれを振動させる。
上述実施例では浮遊粒子による散乱光によつて
粒子の輝度を形成しているが、散乱光源を用い、
明視野中に浮遊粒子の陰影像を形成するようにし
てもよい。
粒子の輝度を形成しているが、散乱光源を用い、
明視野中に浮遊粒子の陰影像を形成するようにし
てもよい。
本発明電気泳動測定装置は上述したような構成
で、装置全体は光学的及び電気回路的に構成され
て機械的運動部分を必要としないから構造簡単で
装置の振動がなく耐久的である。また信号処理に
周波数分析が必要であるから電気回路も殆どマイ
クロコンピユータの利用で構成できフイルタ等を
要しないから電気回路も簡単である。
で、装置全体は光学的及び電気回路的に構成され
て機械的運動部分を必要としないから構造簡単で
装置の振動がなく耐久的である。また信号処理に
周波数分析が必要であるから電気回路も殆どマイ
クロコンピユータの利用で構成できフイルタ等を
要しないから電気回路も簡単である。
第１図は本発明の原理説明のための側面図、第
２図は上記装置におけるアレー素子から読出され
た映像信号の波形図、第３図は第２図ａ，ｂの２
波形の相関関数のグラフ、第４図は本発明の一例
における演算回路を示すブロツク図、第５図は本
発明の一実施例装置の側面略図である。 １…電気泳動管、４…拡大投影レンズ、６…ア
レー素子、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…メモリ、Ｘ
…掛算回路、Ｒ…レジスタ。
２図は上記装置におけるアレー素子から読出され
た映像信号の波形図、第３図は第２図ａ，ｂの２
波形の相関関数のグラフ、第４図は本発明の一例
における演算回路を示すブロツク図、第５図は本
発明の一実施例装置の側面略図である。 １…電気泳動管、４…拡大投影レンズ、６…ア
レー素子、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４…メモリ、Ｘ
…掛算回路、Ｒ…レジスタ。
Claims (1)
- １ 電気泳動管中を照明する手段と、電気泳動管
を相交わる二つの方向から見て管中の同じ浮粒子
の像を形成する二つの光学的手段と、各像の映像
信号を得る二つの撮像手段と、両撮像手段により
得られる同一時点における影像信号を加算する手
段と、二つの異る時点に求められた上記加算信号
の相互相関を求める演算手段とよりなる電気泳動
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2389480A JPS56119843A (en) | 1980-02-26 | 1980-02-26 | Electrophoresis measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2389480A JPS56119843A (en) | 1980-02-26 | 1980-02-26 | Electrophoresis measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56119843A JPS56119843A (en) | 1981-09-19 |
| JPS628140B2 true JPS628140B2 (ja) | 1987-02-20 |
Family
ID=12123153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2389480A Granted JPS56119843A (en) | 1980-02-26 | 1980-02-26 | Electrophoresis measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56119843A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62132152A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-15 | Hitachi Ltd | 反射率測定方法 |
| JPH0648420Y2 (ja) * | 1989-03-10 | 1994-12-12 | 三菱重工業株式会社 | 非接触式流向流速検出装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3708402A (en) * | 1970-10-19 | 1973-01-02 | Gen Electric | Measurements of particles and molecules |
| US3766048A (en) * | 1972-11-24 | 1973-10-16 | Univ Illinois | Analysis of polymer mixtures in solution utilizing electrophoretic light scattering apparatus |
| US4320415A (en) * | 1979-06-14 | 1982-03-16 | National Research Development Corporation | Method of and apparatus for measuring electrophoretic mobility of cells |
-
1980
- 1980-02-26 JP JP2389480A patent/JPS56119843A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56119843A (en) | 1981-09-19 |
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