УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЕЦИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ БИОЧИПА

Полезная модель относится к области медицины, но также может быть использована в ветеринарии и биологии.
Известно устройство, предназначенное для получения изображения тестовых участков биочипа, представляющее собой комплекс функционально связанных между собой приборов и состоящее из светового микроскопа с установленным на нем цифровым фотоаппаратом и компьютера, взятое в качестве аналога. (См. А.В.Шишкин, И.И.Шмырев, С.А.Кузнецова, Н.Г.Овчинина, А.А.Бутылин, Ф.И.Атауллаханов, А.И.Воробьев «Иммунологические биочипы для параллельного определения поверхностных антигенов и морфологического исследования клеток». Биологические мембраны, 2008, том 25, №4, с 277-284).
С помощью данного устройства осуществляют считывание результата анализа-получение изображений (микрофотографий) тестовых участков (пятен) биочипа для последующей обработки.
Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет получить изображение всех тестовых участков биочипа одновременно при увеличении, достаточном для считывания результата. Поочередное микрофотографирование тестовых участков биочипа требует больших затрат времени. При этом не исключены ошибки, связанные с пропуском или повторным фотографированием тестовых участков.
Известно оптико-механическое устройство, предназначенное для увеличения и проецирования на экран изображения плоского прозрачного объекта и представляющее собой диапроектор (см. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/370), например, «Пеленг»-500А (см. http://www.diaproektor.by/index/0-88), взятое за прототип. В качестве плоского прозрачного объекта может быть использован, например, биочип, конструкция которого была описана в указанной выше статье. На экран может быть спроецировано изображение всей поверхности биочипа или достаточно большой ее части с несколькими тестовыми участками. При этом возможна качественная или полуколичественная оценка результата анализа, проведенного с помощью биочипа, при непосредственном просмотре спроецированного на экран изображения. Основными частями данного устройства являются корпус, в котором размещается источник света, а также оптическая система, проецирующая увеличенное изображение и объекта на экран или иную поверхность.
Недостатком данного устройства является то, что оно не приспособлено для проецирования изображения на устройство (например, на планшетный сканер), способное сохранять увеличенное изображение биочипа в цифровом формате для последующей автоматизированной компьютерной обработки с целью количественной оценки результата. Кроме того, взятое за прототип устройство исходно не приспособлено для размещения в нем такого объекта, как биочип, или приспособления (например, проточной камеры, инкубационно-отмывочной кюветы) в котором находится биочип. Это делает неудобным использование взятого за прототип устройства с данной целью.
Задачей заявленной полезной модели является возможность проецирования увеличенного изображения биочипа на планшетный сканер, а также повышение удобства эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет того, что согласно полезной модели, устройство для проецирования изображения биочипа, содержащее корпус, источник света, оптическую систему, проецирующую увеличенное изображение объекта, приспособление для регулировки резкости проецируемого изображения, снабжено адаптером для установки на планшетный сканер, а также узлом для крепления биочипа или приспособления, в (на) котором размещен биочип.
Устройство снабжено одним или несколькими сменными светофильтрами.
Узел для крепления биочипа или приспособления, в котором размещен биочип, выполнен съемным.
Иисточник света размещен в съемном кожухе.
Адаптер для установки на планшетный сканер имеет съемную или откидывающуюся стенку.
Устройство снабжено приспособлением, изменяющим высоту адаптера для установки на планшетный сканер.
Устройство снабжено узлом для крепления дополнительных оптических приспособлений
Устройство снабжено приспособлением для перемещения биочипа.
Устройство снабжено съемным экраном для предварительной настройки резкости проецируемого изображения.
Использование заявленной полезной модели позволяет осуществлять проецирование на сканер увеличенного изображения биочипа для последующей оценки результатов анализа. При этом может проецироваться изображение всей рабочей области биочипа со всеми тестовыми участками, или только ее части (в тех случаях когда размеры биочипа велики или необходимо получить большое увеличение какой-либо части рабочей области). Наличие съемного узла для крепления биочипа или устройства в котором размещен биочип (например платформы, проточной камеры, инкубационно-отмывочной кюветы) делает данное устройство универсальным. При этом для работы с биочипами разных размеров или для работы с разными видами приспособлений, в которых размещаются биочипы, устройство может комплектоваться разными сменными узлами крепления.
Наличие приспособления для перемещения биочипа позволяет проецировать на планшетный сканер разные участки рабочей области биочипа. Это необходимо при работе с биочипами, имеющими достаточно большие размеры или при необходимости получения изображения определенных участков рабочей области с большим увеличением. При этом данное приспособление перемещает узел крепления вместе с находящимся в нем биочипом или приспособлением (платформой, проточной камерой, инкубационно-отмывочной кюветой) в которой размещен биочип.
Устройство может быть оснащено разными заменяемыми источниками света - лампами накаливания, галогеновыми, ртутно-кварцевыми, люминесцентными лампами, светодиодами и другими. При этом размещение источников света в сменных съемных кожухах облегчает замену источника света и исключает риск его повреждения при замене. Съемные кожухи могут быть оборудованы дополнительными приспособлениями с учетом эксплуатационных характеристик используемых источников освещения, например, охлаждающим приспособлением (вентилятором) при использовании лампы накаливания, или теплопоглотительной кюветой при использовании ртутно-кварцевой лампы.
Наличие конденсора позволяет добиться равномерного освещения биочипа. Наличие дополнительных узлов для крепления оптических приспособлений, позволяет устанавливать светофильтры, пластины с нанесенной разметкой или маркировкой, обозначающей например, границы тестовых участков и (или) порядок их расположения, линзы (объектив) или иные приспособления. Наличие светофильтров позволяет осуществлять освещение биочипа светом нужной части спектра, а также пропускать свет только необходимой части спектра к сканеру. Это необходимо, например, при работе устройства с использованием источника ультрафиолетового освещения при проведении анализа на биочипе с применением веществ, конъюгированных с флуорохромными метками. Выполнение светофильтров съемными, позволяет осуществлять их замену и размещать в различных комбинациях.
Наличие адаптера для установки устройства на планшетный сканер экранирует от внешних источников света область, на которую проецируется изображение. Кроме того, адаптер определяет высоту расположения проектора относительно поверхности сканера, от чего зависят размеры проецируемого на сканер изображения. Наличие приспособления, изменяющего высоту адаптера, позволяет регулировать резкость проецируемого на сканер изображения (используется в качестве механизма грубой регулировки резкости). Кроме того, устройство оснащено механизмом точной регулировки резкости изображения, перемещающим относительно биочипа линзу, проецирующую изображение. Наличие съемной или откидывающейся стенки адаптера позволяет визуально оценивать резкость проецируемого изображения при настройке устройства. Наличие съемного экрана (крепящегося к адаптеру), позволяет осуществлять предварительную настройку резкости проецируемого изображения перед установкой устройства на сканер. При этом экран имеет бортик, выступающий над его поверхностью на высоту равную расстоянию между плоскостью поверхности сканера и фоточувствительными элементами его сканирующей каретки.
При работе с данным устройством может быть использован любой планшетный сканер, например, Plustek - Optic Slim 1200.
Необходимо отметить, что при работе планшетного сканера с данным устройством должна быть прекращена работа источника света, исходно предназначенного для подсветки сканируемого объекта. Для этого источник света, которым был оснащен сканер, должен быть изъят, выключен или экранирован. Возможно также дополнительное оснащение сканера приспособлением, позволяющим выключать данный источник света при работе с заявленным устройством.
Полезная модель поясняется чертежом, где
на фиг.1 представлен общий вид в разрезе устройства, установленного на сканер
на фиг.2 представлен экран для предварительной настройки изображения (в разрезе)
на фиг.3 представлен общий вид в биочипа.
Полезная модель содержит проектор 1 (фиг.1) и адаптер 2 для установки устройства на планшетном сканере 3. Проектор 1 имеет корпус 4 в котором размещен узел 5 для крепления биочипа 6 или приспособления 7 в (на) котором размещен биочип. Кроме того, устройство снабжено приспособлением 8 для перемещения биочипа (вместе с узлом крепления 5) вдоль двух осей в пределах одной плоскости. Устройство снабжено съемным конденсором 9 и механизмом 10, перемещающим его между биочипом 6 и источником света 11. Источник света 11 выполнен съемным и устанавливается в патроне 12, который размещен в кожухе (корпусе осветителя) 13. Корпус осветителя 13 выполнен съемным и крепится к корпусу 4 проектора 1. Устройство может быть оснащено разными заменяемыми источниками света 11 - лампами накаливания, ртутно-кварцевыми, люминесцентными лампами, светодиодами и другими. Для работы с разными источниками света 11 устройство оснащается осветителями разной конструкции. На фиг.1 представлен осветитель, в котором используется лампа накаливания. Он оснащен охлаждающим приспособлением 14, представляющим собой вентилятор (кулер). Осветители предназначенные для использования других источников сета 11 (на чертеже не показаны) оборудуются дополнительными приспособлениями с учетом их эксплуатационных характеристик, например, осветитель в котором используется ртутно-кварцевая лампа (на чертеже не показан) оснащен теплопоглотительной кюветой.
Устройство оснащено приспособлением (реостатом) 15, позволяющим регулировать яркость свечения источника света 11.
Устройство оснащено съемными рамами 16 для крепления дополнительных оптических приспособлений: объектива 17, светофильтров 18, прозрачной пластины 19 с нанесенной разметкой и маркировкой, диафрагмы или других. Указанные приспособления 17, 18, 19 выполнены съемными, что позволяет осуществлять их замену и использовать их в различных комбинациях. При снятых съемных рамах 16 отверстия в корпусе 4 закрывают заглушками (на чертеже не показаны).
Устройство снабжено приспособлением, проецирующим увеличенное изображение биочипа 6 на сканер 3. Оно представляет собой тубус 20, в котором крепится съемная оправа 21 с линзой 22. Проецирующее приспособление оснащено механизмом 23 точной регулировки резкости, перемещающим тубус 20 с закрепленной в нем линзой 22.
Устройство оснащено приспособлением для грубой регулировки резкости проецируемого изображения, изменяющим высоту адаптера 2. Оно представляет собой секцию 24, которая с помощью резьбового соединения крепится к раструбу 25 адаптера 2. При этом изменение высоты адаптера 2 осуществляют вращением секции 24. Секция 24 подвижно устанавливается на корпусе 4 проектора 1. Ее крепление по вертикали осуществляет гайка 26. Для предотвращения вращения проектора 1 относительно адаптера 2 при повороте секции 24 служат направляющие 27 смонтированные на раструбе 25 адаптера 2 и входящие в пазы 28, выполненные в корпусе 4 проектора 1.
Внутренние стенки адаптера 2 и корпуса 4 имеют светопоглощающее покрытие.
Для предварительной настройки резкости используется съемный экран 29 (фиг.2) снабженный бортиком 30, высота которого равна расстоянию между поверхностью планшетного сканера (на которую устанавливается адаптер 2) и фоточувствительными элементами его сканирующей каретки. Бортик 30 имеет выступ, который препятствует смещению установленного устройства. Адаптер 2 (фиг.1) оснащен откидывающейся стенкой (дверцей) 31, что позволяет осуществлять визуальную оценку резкости изображения, проецируемого на съемный экран 29.
Приспособление 8 для перемещения биочипа 6 выполнено съемным и содержит механизм продольного перемещения 32 и механизм поперечного перемещения 33 (смонтированные коаксиально), корпус 34, направляющие 35, позволяющие осуществлять его перемещение относительно корпуса 4 проектора 1 только по одной оси, а также подвижную секцию 36 и направляющие 37. Направляющие 37 позволяют перемещать секцию 36 относительно корпуса 34 приспособления 8 только по одной оси. При этом направляющие 37 располагаются перпендикулярно направляющим 35. В подвижной секции 36 крепится приспособление 5, выполняющее функцию узла крепления биочипа 6 (или приспособления 7, в котором размещен биочип 6).
Устройство оснащено фиксаторами (защелками) 38, которые обеспечивают закрепление корпуса 34 приспособления 8 относительно корпуса 4 проектора 1, а также подвижной секции 36 относительно корпуса 34 при перемещении их в определенные положения. Это позволяет быстро устанавливать биочип 6 в необходимые положения относительно оптической оси устройства и осуществлять проецирование на сканер 3 или экран 29 изображения его строго определенных областей. Это требуется в тех случаях, когда размеры биочипа 6 велики или используется дополнительный объектив 17, дающий дополнительное увеличение, и изображение всей поверхности биочипа не может быть спроецировано на экран 29 или сканер 3. В остальных случаях при настройке устройства срабатывание фиксаторов (защелок) 38 не учитывается. Фиксаторы 36 слабо удерживают детали 34 и 36, перемещение которых может быть возобновлено при незначительном увеличении усилия, прилагаемого к механизму продольного перемещения 32 и механизму поперечного перемещения 33.
Узел крепления 5 выполнен съемным и состоит из двух секций 39 и 40, соединенных друг с другом шарниром 41. Между секциями 39 и 40 крепится биочип 6 или приспособление 7 в (на) котором размещен биочип 6. Для работы с биочипами 6 разных размеров, а также для работы с различными приспособлениями 7. устройство комплектуется разными узлами крепления 5. Приспособление 7, представленное на фиг.1 представляет собой предметное стекло к которому приклеен биочип 6. В качестве приспособления 7 может использоваться инкубационно-отмывочная кювета (например, патент на полезную модель RU 91339), платформа для размещения биочипа (патент на полезную модель RU 90213) и другие приспособления. В этом случае используют приспособления 5, имеющие большие размеры, которые устанавливают в корпусе 4 проектора 1 вместо приспособления 8 (в разъем предназначенный для его крепления).
Биочип 6 (фиг.3) представляет собой плоскую прозрачную пластину (подложку) 42, на которой находится рабочая область 43 с тестовыми участки 44, содержащими, например, иммобилизованные молекулы антител, способных связываться с поверхностными антигенами клеток. Тестовые участки 44 отделены друг от друга фоновыми участками 45, не содержащих данных молекул. Условием возможности оценки результатов анализа с помощью данного устройства является наличие достаточного контраста между цветом фоновых участков 45 и тестовых участков 44. Устройство также может быть использовано для работы с биочипами других типов.
Устройство используют следующим образом.
Биочип 6 (или приспособление 7 в (на) котором закреплен биочип) размещают в узле крепления 5 между секциями 39 и 40. Узел-крепления 5 размещают в приспособлении 8, установленном в корпусе 4 проектора 1. С помощью приспособления 8 устанавливают биочип 6 в нужном положении. При необходимости устанавливают съемные рамы 16 с необходимыми дополнительными оптическими приспособлениями. На корпусе 4 проектора 1 устанавливают осветитель с нужным источником света 11. С помощью приспособления 15 устанавливают необходимую яркость источника света.
Осуществляют предварительную настройку устройства для этого его устанавливают на съемный экран 29 и вращая секцию 24 осуществляют грубую регулировку резкости изображения. Точную регулировку резкости проецируемого изображения осуществляют с помощью приспособления 23. Оценку резкости изображения осуществляют визуально при открытой дверце 31 адаптера 2.
Устанавливают устройство на сканер 3 и выполняют сканирование. При этом полученное изображение сохраняется в памяти компьютера (на чертеже не показан), к которому подключен сканер. Оценивают качество изображения. При необходимости осуществляют дополнительную регулировку яркости освещения биочипа и резкости проецируемого изображения, после чего проводят повторное сканирование. Желательно выполнять сканирование при максимальном разрешении сканера.
Если осуществлялась работа с иммунологическим биочипом 6, предназначенным для определения поверхностных антигенов клеток, на получаемом изображении связавшиеся с биочипом клетки выглядят в виде точечных объектов, расположенных в области тестовых участков 44. В дальнейшем осуществляют компьютерную обработку полученного изображения, включающую определение плотности заполнения клетками тестовых участков 44 биочипа 6.
Возможно также использование заявленного устройства для работы с биочипами других типов.