Устройство для исследования двигательной активности биологических объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор , соединенный с мосте переменного тока, масштабный усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целыо повышения точности исследования, оно снабжено дифференциальньм усилителем, двумя развязывающими трансформаторами, первичная обмотка одного из которых соединена со сравнительным плечом моста переменного тока, а первичная обмотка другрго - с измерительньм плечом моста переменного тока, к вторичньм обмоткам каждого трансформатора подключены соответственно последовательно соединенные детектор , выполненный на прецизионных диодах, и интегратор, причем выходам интеграторов подключены к входам (Л дифференциального усилителя, выход которого через масштабный усилитель соединен с регистратором.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (19) (31) .

4(s» А 61 В 5/05 G 01 R 17/10 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - -" -:, Б! н ввтовсноин свисвтвъствт.. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВА- .

НИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ БИОЛОГИ.ЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее генератор, соединенный с мостом перемен(21) 2950567/28-13 (22) 03.07.80 (46) 23.05.85. Бюл. Ф 19 (72) А.А. Карпенко и А.Н. Тюрин (71) Институт биологии моря Дальневосточного научного центра AH СССР (53) 615.47 (088.8) (56) PascuaI F. UtiIisation du

Kimographe роих Х etude des effets

de Xa pollution sur Хез соср Иаges. - "Nature", 1976, В 7, 159-160.

Truman E.R. Activity and heart

rate of bivaIve moIIuses in their

naturaI habitat — "Nature", London, 214 ° 1974, р. 214. 832-833. ного тока, масштабный усилитель и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повывения точности исследования, оно снабжено дифференциальным усилителем, двумя развязывающнми трансформаторами, первичная обмотка одного из которых соединена со сравнительным плечом моста переменного тока, а первичная обмотка другрго - с измерительньи плечом моста неременного тока, к вторичным обмоткам каждого трансформатора подключены соответственно последовательно соединенные детектор, выполненный на прецизионных диодах, и интегратор, причем выходы интеграторов подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого через масштабный усилитель соединен с регистратором.

1 1156

Изобретение относится к медицинс кой технике, а именно к устройствам для изучения физиологических характеристик биологических объектов, находящихся в проводящих средах. S

Цель изобретения- повышение точности исследования.

На чертеже представлена блоксхема одного независимого измерительного канала.

Устройство содержит источник. 1 питания генератора, генератор 2, мост 3 переменного тока, развяэывающие трансформаторы 4, прецизион15 ные диоды 5, интеграторы б,источник 7 питания, общий для всех оконечных каскадов всех каналов, диФференциальный усилитель 8, индикатор 9 баланса моста переменного

20 тока, масштабный усилитель 10 регистрирующее устройство 11.

Устройство работает следующим образом.

Иост 3 переменного тока каждого независимого канала питается от своего генератора 2 и источника. 1 питания. В измерительное плечо моста 3 включают электроды датчика (не обозначены), которые в свою очередь закрепляют на изучаемом животном или его подвижных органах .(частях). Напряжения со сравнительного и измерительного плечей моста

3 поступают на развязыввющие трансформаторы 4. Сигналы с вторичных об- >5 моток трансформаторов 4 попадаю ка систему балансировки моста 8 переменного тока, где они, выпрямленные прецизионными диодами 5, поступают на интеграторы 6 и далее на входы 40 дифференциального усилителя 8, нв выходе которого получают разность амплитудных значений напряжений в сравнительном и измерительном плечах моста 3 переменного тока. Мост 3 45 балансируют переменньи .резистором в сравнительном плече моста по индикатору нулевого уровня 9. Все дальней« шие изменения проводимости измерительного плеча моста 3, обусловленные 11 движением электродов датчика, закрепленного йа биологическом объекте, или движением органов, находящихся между электродами, кпи изменением сопротивления других датчиков, включеккых в измерительное плечо моста (датчики солености, темпервтуры, освещенности, скорости течения и

635 2 т.д,), создают на выходе масштабного усилителя 10 постоянное напряжение, ! подаваемое в зависимости от задач на различные регистрирующие устройства 11.

На исследуемых биологических объектах закрепляют электроды датчиков (форма и размер электродов обусловлены задачей исследования, видом и размером животного), соединекньм с измерительным плечом моста

3 тонкими легкими проводами (линня связи).

Вследствие того, что металл датчиков погружен в проводящую среду (электролит), металл поляризуется, ка границе металл-среда образуется двойной электрический слой. При прохождении переменного тока между электродами датчика такой слой проявляет свойства емкости. Потенциал поляризации, определяющий емкость, зависит от материала (драгоценные металлы имеют. наименьший потенциал поляризации), формы электродов. Таким образом, в измерительном плече моста 3 датчик обладает комплексным сопротивлением. Комплексное сопротивление среды вызывает сдвиг фазы в измерительном плече моста 3 переменного тока, что затрудняет его балансировку по нулевому уровню. Компенсация сдвига фазы в измерительном плече моста 3 требует введения сложных и громоздких фазосдвигающих устройств. Однако в конкретных биологических исследованиях двигательной активности разных видов животных требуются определенные конструкции датчиков. Например для изучения двигательной активности морского гребешка используют датчики в виде двух стальных пластик, закрепленных на створках его равокин. Другая форма датчиков — тонкие вольфрамовые иглыиспользуются дпя регистрации сердцебиения этого моллюска. Форма датчиков, их материал, длина линии связи кх с аппаратурой могут меняться в широких пределах, в следовательно, необходимо перестраивать фвзосдвигающие устройства моста 3 в квздом конкретном случае. Предлагаемая схема балансировки моста 3 позволяет избежать таких трудностей.

Схема работает следующим обрвэои °

3 1

Напряжения со сравнительного и измерительного плечей моста 3 через развязывающие трансформаторы 4 подаются на схему балансировки моста 3. Сигналы с вторичных обмоток развязывающих трансформатор 4 выпрямляются малосигнальними диодами 5 и интегрируются s интеграторах

6. Иалосигнальные диоды 5 применяют из-за того, что обычные диоды проявляют свойства диодов при напряжении выше 0,3-0,7 В, а малосигнальные, выполненные на операционных усилителях, работают при напряжении ниже мВ. Таким образом, при введении малосигнальных (прецизионных) диодов 5 и интеграторов 6 мост 3 переменного тока является высокочувствительным измерительным мостом постоянного тока. Постоянные напряжения с плечей. моста 3 поступают на входы дифференциального усилителя 8 и вычитаются, на выходе дифференциального усилителя 8 получается постоянный сигнал рассогласования, теперь уже не зависящий от сдвига фазы напряжения в измерительном плече моста 3, и вращением ручки переменного резистора в сравнительном плече моста 3 он балансируется по нулевому уровню.

Одним иэ основных назначений предлагаемого устройства является од новременная регистрация двигательной активности нескольких животных.

Для этого датчики, закрепленные на животных, должны бить электрически. не связаны, т.е. не должны влиять на работу один другого. Поэтому используют следующий технический прием гальванической раэв1язки каналов. Генераторы 2, питающйе измерительные мосты 3 с датчиком в иэ156635 4 мерительном плече, имеют гальванически не связанные блоки питания каждый из них имеет собственную обмотку на силовом трансформаторе 4, что позволяет избежать непосредственной электрической связи между датчиками разных каналов (источники питания могут быть батарейного типа).

10 При подключении регистрирующей аппаратуры, например четырехканального самописца Н-338-4П, к выходу каналов гальваническая связь воз" никает между ними, так как средние

15 -,точки их питания соединяются с общей "землей" самописца. Чтобы избе жать этого; использую трансформаторы 4, которые гальванически развязывают каждый генератор 1 и мост 3 от последующих каскадов.

Последующие каскады всех каналов (малосигнальные диоды 5, дифферен- циальные усилители 10, нуль-индикатор 9) питаются от своего источника 7 питания, гальванически не связанного. с источником 1 питания генераторов, который также .имеет соответственную обмотку на силовом трансформаторе 4. Средние точки источников 1 и 7 питания так36 же изолированы одна от другой. Таким образом, только одновременное использование этих двух приемов полностью устраняет гальваническую связь между датчиками каналов,что позволяет вести.независимую одновременную регистрацию двигательной активности группы жицотнык.

КонкретноФ выполнение устройства произведено на базе измерительного моста переменного тока с weпользованием операционных усилите лей (микросхем) типа 1407Д1Б и ИА725.

115б 635

Закаэ 3215/2 (тир* 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, 1-35, Рауиская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная,4

Составитель А. Диитриева

Редактор В. Петрами Техред Т.дубннчак Корректор В, Вуткга .й . Ъ