JPS6148864B2 - - Google Patents
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- JPS6148864B2 JPS6148864B2 JP55078561A JP7856180A JPS6148864B2 JP S6148864 B2 JPS6148864 B2 JP S6148864B2 JP 55078561 A JP55078561 A JP 55078561A JP 7856180 A JP7856180 A JP 7856180A JP S6148864 B2 JPS6148864 B2 JP S6148864B2
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- Japan
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- memory
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- particles
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- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 41
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 claims description 14
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 18
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は浮遊粒子の溶液中における電気泳動速
度測定装置に関する。多数の粒子相互のわづかな
差異例えば白血球がガン患者のものか健康者のも
のかと云つた外観では識別できない差異が適当な
処理を施し溶液中に浮遊させて電気泳動を行つた
ときの泳動速度の違いによつて判別できる。この
場合電気泳動速度は同種粒子であつても或る程度
のばらつきがあるから、少数の粒子の電気泳動速
度を測つても正確な判定はできず、多数の粒子の
電気泳動速度分布を求める必要がある。このため
可視的浮遊粒子の電気泳動速度の分布を求める装
置が既に提案されている。その方法は可視的浮遊
粒子の像を格子上に形成し、格子の透過光を周波
数分析するものである。この場合粒子は強い光で
照明されていてその像は輝いた点であり、この像
が格子線を横切つて移動するので格子の透過光は
周期的に変化する。粒子像は多数あるから格子透
過光は種々な周波数で変化する光を重ねたもので
あり、従つてその測光出力の周波数分布を求めれ
ばそれが電気泳動速度の分布となつている。実際
問題として電気泳動速度は20μ／秒位でおそいも
のであるから格子透過光の周期的変動成分の周波
数は大へん小さくて電気回路的な扱いが困難であ
る。そのため格子を動かし格子と粒子像との相対
速度を増して格子透過光の変動成分の周波数を上
げる必要があつて装置は機械的運動部分を持つこ
とになり複雑となる上振動と云う問題が生ずる。
度測定装置に関する。多数の粒子相互のわづかな
差異例えば白血球がガン患者のものか健康者のも
のかと云つた外観では識別できない差異が適当な
処理を施し溶液中に浮遊させて電気泳動を行つた
ときの泳動速度の違いによつて判別できる。この
場合電気泳動速度は同種粒子であつても或る程度
のばらつきがあるから、少数の粒子の電気泳動速
度を測つても正確な判定はできず、多数の粒子の
電気泳動速度分布を求める必要がある。このため
可視的浮遊粒子の電気泳動速度の分布を求める装
置が既に提案されている。その方法は可視的浮遊
粒子の像を格子上に形成し、格子の透過光を周波
数分析するものである。この場合粒子は強い光で
照明されていてその像は輝いた点であり、この像
が格子線を横切つて移動するので格子の透過光は
周期的に変化する。粒子像は多数あるから格子透
過光は種々な周波数で変化する光を重ねたもので
あり、従つてその測光出力の周波数分布を求めれ
ばそれが電気泳動速度の分布となつている。実際
問題として電気泳動速度は20μ／秒位でおそいも
のであるから格子透過光の周期的変動成分の周波
数は大へん小さくて電気回路的な扱いが困難であ
る。そのため格子を動かし格子と粒子像との相対
速度を増して格子透過光の変動成分の周波数を上
げる必要があつて装置は機械的運動部分を持つこ
とになり複雑となる上振動と云う問題が生ずる。
本発明は新しい原理により機械構造的には静的
な電気泳動速度測定装置を提供しようとするもの
である。
な電気泳動速度測定装置を提供しようとするもの
である。
まず本発明の原理を説明する。第１図に示すよ
うに粒子をｙ軸上に並べ右方へ単位時間電気泳動
させた結果同図Ｈのように全体的にＸ移動しＨの
ように分散したとする。この分散した粒子のｘ軸
方向の分布密度関数ｆ（ｘ）はとりもなおさずこ
れらの粒子群の電気泳動速度分布を表わしてい
る。これを一般化して時刻０における浮遊粒子の
ｘ軸方向の分布密度関数をｇ（ｕ）を求め次に単
位時間後の分布密度関数Ｆ（ｘ）を求めると、こ
れら２つの分布関数から計算によつてｆ（ｘ）が
求まる。粒子が充分多数あるとすると時刻０にｘ
＝ｕにおいてduの幅の中にある粒子数ｇ（ｕ）
duの粒子は単位時間後には、 ｆ（ｘ−ｕ） なる形に分散している。粒子全体の単位時間後の
分布関数Ｆ（ｘ）に対する上記ｕ，ｕ＋duの範
囲に含まれる粒子群の寄与率はｇ（ｕ）duに比
例するから、 Ｆ（ｘ）＝∫∞ −∞ｆ（ｘ−ｕ）ｇ（ｕ）du …(1) で表わされる。第１図に示すように時刻０におい
て粒子がｘ＝０の線上に集まつているときはｇ
（ｕ）はいわゆるδ関数であるから(1)式は、 Ｆ（ｘ）＝∫∞ −∞ｆ（ｘ−ｕ）δ（ｕ）du ＝ｆ（ｘ）∫〓−〓δ（ｕ）du＝ｆ
（ｘ） …(2) となる。さて問題は流子の電気泳動速度分布ｆ
（ｘ）を求める点にあり、これは(1)式の積分方程
式をｆ（ｘ）について解くことにある。
うに粒子をｙ軸上に並べ右方へ単位時間電気泳動
させた結果同図Ｈのように全体的にＸ移動しＨの
ように分散したとする。この分散した粒子のｘ軸
方向の分布密度関数ｆ（ｘ）はとりもなおさずこ
れらの粒子群の電気泳動速度分布を表わしてい
る。これを一般化して時刻０における浮遊粒子の
ｘ軸方向の分布密度関数をｇ（ｕ）を求め次に単
位時間後の分布密度関数Ｆ（ｘ）を求めると、こ
れら２つの分布関数から計算によつてｆ（ｘ）が
求まる。粒子が充分多数あるとすると時刻０にｘ
＝ｕにおいてduの幅の中にある粒子数ｇ（ｕ）
duの粒子は単位時間後には、 ｆ（ｘ−ｕ） なる形に分散している。粒子全体の単位時間後の
分布関数Ｆ（ｘ）に対する上記ｕ，ｕ＋duの範
囲に含まれる粒子群の寄与率はｇ（ｕ）duに比
例するから、 Ｆ（ｘ）＝∫∞ −∞ｆ（ｘ−ｕ）ｇ（ｕ）du …(1) で表わされる。第１図に示すように時刻０におい
て粒子がｘ＝０の線上に集まつているときはｇ
（ｕ）はいわゆるδ関数であるから(1)式は、 Ｆ（ｘ）＝∫∞ −∞ｆ（ｘ−ｕ）δ（ｕ）du ＝ｆ（ｘ）∫〓−〓δ（ｕ）du＝ｆ
（ｘ） …(2) となる。さて問題は流子の電気泳動速度分布ｆ
（ｘ）を求める点にあり、これは(1)式の積分方程
式をｆ（ｘ）について解くことにある。
上記(1)式を解くため次のように考える。(1)式は
入力ｇ（ｕ）を出力Ｆ（ｘ）に変換する四端子回
路を表わしていると考え、この回路の周波数特性
を求める。周波数特性は交流入力の周波数を０か
ら∞まで変えて各周波数ｎにおける減衰率を求め
ればよい。周波数特性をφ（ｎ）とする。入力周
波数を０から∞まで変える代わりに０から∞まで
の周波数の同一振幅の信号を同時に入力させる。
そうすると各周波数の信号はφ（ｎ）の減衰を受
けるから出力信号の周波数ｎの成分の信号はφ
（ｎ）になつている。周波数０から∞までの同一
振幅の信号を入力することはδ関数を入力するこ
とゝ同じである。或る関数のフーリエ変換はその
関数を無数の交流信号の合成と考えたときの各周
波数成分の振幅を周波数の関数として表わしたも
のであり、０から∞までの周波数の無限小振幅の
余弦関数の総和はｘ＝０において同相で重なり有
限値を呈し、ｘ≠０では種々な位相の波が重なつ
て０になつてδ関数を表わす。δ関数を入力とし
たときの出力はｆ（ｘ）であるが、それを無数の
交流信号の合成と考えたときの各周波数ｎの成分
の振幅がφ（ｎ）で表わされるので、φ（ｎ）は
ｆ（ｘ）のフーリエ変換である。今入力を任意の
形ｇ（ｕ）とするとき、その成分交流の振幅はｇ
（ｕ）のフーリエ変換Ｇ（ｎ）で表わされ、この
各成分交流は周波数ｎのものがφ（ｎ）なる減衰
を受けるので、出力信号Ｆ（ｘ）の周波数の振幅
関数Ｋ（ｎ）は、 Ｋ（ｎ）＝φ（ｎ）Ｇ（ｎ） …(3) で与えられる。Ｋ（ｎ）は云うまでもなく出力Ｆ
（ｘ）のフーリエ変換である。(3)式でＧ（ｎ），Ｋ
（ｎ）は夫々時刻０及び単位時間後の粒子のｘ軸
方向の密度分布関数で実測される関数のフーリエ
変換であるから既知であり、φ（ｎ）が未知であ
り、 φ（ｎ）＝Ｋ（ｎ）／Ｇ（ｎ） …(4) φ（ｎ）は前述したように求める関数ｆ（ｘ）の
フーリエ変換であるから(4)式右辺のフーリエ逆変
換がｆ（ｘ）である。
入力ｇ（ｕ）を出力Ｆ（ｘ）に変換する四端子回
路を表わしていると考え、この回路の周波数特性
を求める。周波数特性は交流入力の周波数を０か
ら∞まで変えて各周波数ｎにおける減衰率を求め
ればよい。周波数特性をφ（ｎ）とする。入力周
波数を０から∞まで変える代わりに０から∞まで
の周波数の同一振幅の信号を同時に入力させる。
そうすると各周波数の信号はφ（ｎ）の減衰を受
けるから出力信号の周波数ｎの成分の信号はφ
（ｎ）になつている。周波数０から∞までの同一
振幅の信号を入力することはδ関数を入力するこ
とゝ同じである。或る関数のフーリエ変換はその
関数を無数の交流信号の合成と考えたときの各周
波数成分の振幅を周波数の関数として表わしたも
のであり、０から∞までの周波数の無限小振幅の
余弦関数の総和はｘ＝０において同相で重なり有
限値を呈し、ｘ≠０では種々な位相の波が重なつ
て０になつてδ関数を表わす。δ関数を入力とし
たときの出力はｆ（ｘ）であるが、それを無数の
交流信号の合成と考えたときの各周波数ｎの成分
の振幅がφ（ｎ）で表わされるので、φ（ｎ）は
ｆ（ｘ）のフーリエ変換である。今入力を任意の
形ｇ（ｕ）とするとき、その成分交流の振幅はｇ
（ｕ）のフーリエ変換Ｇ（ｎ）で表わされ、この
各成分交流は周波数ｎのものがφ（ｎ）なる減衰
を受けるので、出力信号Ｆ（ｘ）の周波数の振幅
関数Ｋ（ｎ）は、 Ｋ（ｎ）＝φ（ｎ）Ｇ（ｎ） …(3) で与えられる。Ｋ（ｎ）は云うまでもなく出力Ｆ
（ｘ）のフーリエ変換である。(3)式でＧ（ｎ），Ｋ
（ｎ）は夫々時刻０及び単位時間後の粒子のｘ軸
方向の密度分布関数で実測される関数のフーリエ
変換であるから既知であり、φ（ｎ）が未知であ
り、 φ（ｎ）＝Ｋ（ｎ）／Ｇ（ｎ） …(4) φ（ｎ）は前述したように求める関数ｆ（ｘ）の
フーリエ変換であるから(4)式右辺のフーリエ逆変
換がｆ（ｘ）である。
本発明は以上の原理を演算回路によつて実現す
るものである。以下実施例によつて本発明を説明
する。第２図に本発明の一実施例装置を示す。１
は電気泳動管で中に適当な溶液を入れ両端に電極
２，３を挿入してある。電気泳動管１は下方から
強い光で照明されており、同管の側方にレンズ４
が配置してある。５はダイオードアレーであつ
て、単位素子が電気泳動管１と平行な方向に並ぶ
ような向きに配置され電気泳動管１の管軸に平行
な或る垂直断面のレンズ４による像が同アレー５
上に結像されるようになつている。６は電気泳動
管１における試料注入ポートでこゝから試料粒子
Ｐを注入する。粒子は下方から照らされて輝いた
点となつているが細胞等では肉眼では個々の粒子
は見えないから光に照らされた煙のように見えて
いる。この粒子の像がレンズ４によつてアレー５
上に結像される。このとき像は個々の粒子を分解
している必要はなく、レンズ４の投影倍率は数十
倍の程度でよく、煙のような粒子群の像がアレー
５上に形成されている。アレーは単位素子が電気
泳動管１の管軸と平行に並んでいるから、単位素
子は粒子群の像をｘ軸方向に微小幅で区分し、各
個部内に含まれる粒子像の光の総和を電気信号と
して出力する。この出力はその区分内の粒子像
（実際に分解されている必要はない）の数に比例
しているから、アレー５の出力を端の単位素子か
ら順に読出したものはｘ軸座標値をデイジタル化
した粒子の分布密度関数になつている。そこで試
料粒子Ｐを注入して直ちにアレー５を走査し、ア
レー５から読出したデータをＡ―Ｄ変換器１３で
デイジタル化し、その出力をフーリエ変換器７に
入力させる。このときのアレー５の出力信号は時
刻０における粒子の分布密度関数で前記(1)式のｇ
（ｕ）に相当している。フーリエ変換はｇ（ｕ）
の全体の形が決まらないと実行できないが、フー
リエ変換器はメモリ機能を内蔵しているので別に
バツフアメモリのようなものは要しない。このと
きのフーリエ変換器の出力は前記(4)式のＧ（ｎ）
に相当し、２チヤンネルメモリ８の第１チヤンネ
ルにメモリされる。アレー５の一回目の走査終了
と同時に電極２，３間に電圧を印加し試料粒子Ｐ
に電気泳動を行わせる。適宜時間例えば２秒後ア
レー５を再び走査する。このときのアレー５の出
力は電気泳動後の粒子の分布密度関数で前記(1)式
のＦ（ｘ）に相当する。この出力信号がＡ−Ｄ変
換器１３でデイジタル化されフーリエ変換器７に
入力される。このときのフーリエ変換器７の出力
は前記(4)式のＫ（ｎ）に相当し、２チヤンネルメ
モリ８の第２チヤンネルにメモリされる。その後
メモリ８各チヤンネルから同じｎ値に対応するＧ
（ｎ）とＫ（ｎ）の値を順次読出して割算回路９
に入力しＫ（ｎ）／Ｇ（ｎ）＝φ（ｎ）の演算を
行い、その結果を逆フーリエ変換器１０に入力す
る。逆フーリエ変換器１０の出力は前述したよう
にφ（ｎ）の逆フーリエ変換で、これが求めるｆ
（ｘ）である。従つてフーリエ変換器１０の出力
を記録機１１によつて記録する。フーリエ変換器
７が逆フーリエ変換機能も有するものであるとき
は逆フーリエ変換器１０を省いてフーリエ変換器
７によつてφ（ｎ）の逆フーリエ変換を行わせる
ことができる。以上一連の動作はマイクロプロセ
ツサ１２によつて制御され実行される。また上述
動作は更に一定時間毎に繰返してもよい。
るものである。以下実施例によつて本発明を説明
する。第２図に本発明の一実施例装置を示す。１
は電気泳動管で中に適当な溶液を入れ両端に電極
２，３を挿入してある。電気泳動管１は下方から
強い光で照明されており、同管の側方にレンズ４
が配置してある。５はダイオードアレーであつ
て、単位素子が電気泳動管１と平行な方向に並ぶ
ような向きに配置され電気泳動管１の管軸に平行
な或る垂直断面のレンズ４による像が同アレー５
上に結像されるようになつている。６は電気泳動
管１における試料注入ポートでこゝから試料粒子
Ｐを注入する。粒子は下方から照らされて輝いた
点となつているが細胞等では肉眼では個々の粒子
は見えないから光に照らされた煙のように見えて
いる。この粒子の像がレンズ４によつてアレー５
上に結像される。このとき像は個々の粒子を分解
している必要はなく、レンズ４の投影倍率は数十
倍の程度でよく、煙のような粒子群の像がアレー
５上に形成されている。アレーは単位素子が電気
泳動管１の管軸と平行に並んでいるから、単位素
子は粒子群の像をｘ軸方向に微小幅で区分し、各
個部内に含まれる粒子像の光の総和を電気信号と
して出力する。この出力はその区分内の粒子像
（実際に分解されている必要はない）の数に比例
しているから、アレー５の出力を端の単位素子か
ら順に読出したものはｘ軸座標値をデイジタル化
した粒子の分布密度関数になつている。そこで試
料粒子Ｐを注入して直ちにアレー５を走査し、ア
レー５から読出したデータをＡ―Ｄ変換器１３で
デイジタル化し、その出力をフーリエ変換器７に
入力させる。このときのアレー５の出力信号は時
刻０における粒子の分布密度関数で前記(1)式のｇ
（ｕ）に相当している。フーリエ変換はｇ（ｕ）
の全体の形が決まらないと実行できないが、フー
リエ変換器はメモリ機能を内蔵しているので別に
バツフアメモリのようなものは要しない。このと
きのフーリエ変換器の出力は前記(4)式のＧ（ｎ）
に相当し、２チヤンネルメモリ８の第１チヤンネ
ルにメモリされる。アレー５の一回目の走査終了
と同時に電極２，３間に電圧を印加し試料粒子Ｐ
に電気泳動を行わせる。適宜時間例えば２秒後ア
レー５を再び走査する。このときのアレー５の出
力は電気泳動後の粒子の分布密度関数で前記(1)式
のＦ（ｘ）に相当する。この出力信号がＡ−Ｄ変
換器１３でデイジタル化されフーリエ変換器７に
入力される。このときのフーリエ変換器７の出力
は前記(4)式のＫ（ｎ）に相当し、２チヤンネルメ
モリ８の第２チヤンネルにメモリされる。その後
メモリ８各チヤンネルから同じｎ値に対応するＧ
（ｎ）とＫ（ｎ）の値を順次読出して割算回路９
に入力しＫ（ｎ）／Ｇ（ｎ）＝φ（ｎ）の演算を
行い、その結果を逆フーリエ変換器１０に入力す
る。逆フーリエ変換器１０の出力は前述したよう
にφ（ｎ）の逆フーリエ変換で、これが求めるｆ
（ｘ）である。従つてフーリエ変換器１０の出力
を記録機１１によつて記録する。フーリエ変換器
７が逆フーリエ変換機能も有するものであるとき
は逆フーリエ変換器１０を省いてフーリエ変換器
７によつてφ（ｎ）の逆フーリエ変換を行わせる
ことができる。以上一連の動作はマイクロプロセ
ツサ１２によつて制御され実行される。また上述
動作は更に一定時間毎に繰返してもよい。
本発明装置は上述したような構成で原理上機械
的に動かす部分は不要であり、また粒子像は分解
されている必要がなく、光を充分に散乱できる粒
子であれば可視的粒子に限らずコロイド粒子にで
も適用できるものである。
的に動かす部分は不要であり、また粒子像は分解
されている必要がなく、光を充分に散乱できる粒
子であれば可視的粒子に限らずコロイド粒子にで
も適用できるものである。
第１図は本発明の原理を説明するグラフ、第２
図は本発明の一実施例装置の光学部分の斜視図及
び電気的部分のブロツク図である。 １……電気泳動管、４……レンズ、５……ダイ
オードアレー、Ｐ……試料粒子。
図は本発明の一実施例装置の光学部分の斜視図及
び電気的部分のブロツク図である。 １……電気泳動管、４……レンズ、５……ダイ
オードアレー、Ｐ……試料粒子。
Claims (1)
- １ 浮遊粒子像をダイオードアレー上に結像させ
る手段と、上記ダイオードアレーの出力をフーリ
エ変換する手段と、このフーリエ変換手段の出力
を記録するメモリと、同メモリの記憶が入力され
る割算回路と、同割算回路の出力を逆フーリエ変
換する手段と、電気泳動を行わせる容器に試料注
入と同時に上記アレーを走査し、そのときのフー
リエ変換手段の出力を上記メモリの第１チヤンネ
ルに入力し、上記走査終了と同時に電気泳動を開
始させ、所定時間後上記アレーを再び走査し、そ
のときのフーリエ変換手段の出力を上記メモリの
第２チヤンネルに入力し、上記割算回路で上記メ
モリの第２チヤンネルの記憶を第１チヤンネルの
記憶で割算させ、その割算結果を上記逆フーリエ
変換手段で逆フーリエ変換する制御手段とよりな
る浮遊粒子の電気泳動測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7856180A JPS574546A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Measuring apparatus for electrophoresis of suspended particle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7856180A JPS574546A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Measuring apparatus for electrophoresis of suspended particle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS574546A JPS574546A (en) | 1982-01-11 |
| JPS6148864B2 true JPS6148864B2 (ja) | 1986-10-27 |
Family
ID=13665313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7856180A Granted JPS574546A (en) | 1980-06-10 | 1980-06-10 | Measuring apparatus for electrophoresis of suspended particle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS574546A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6389381U (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-10 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8702942B2 (en) * | 2010-12-17 | 2014-04-22 | Malvern Instruments, Ltd. | Laser doppler electrophoresis using a diffusion barrier |
| US10648945B2 (en) | 2010-12-17 | 2020-05-12 | Malvern Panalytical Limited | Laser doppler electrophoresis using a diffusion barrier |
-
1980
- 1980-06-10 JP JP7856180A patent/JPS574546A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6389381U (ja) * | 1986-12-01 | 1988-06-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS574546A (en) | 1982-01-11 |
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