Система для анализа иммунологических реакций

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре для проведения исследований в иммунологии. Цель изобретения - со кращение времени анализа. Система для анализа иммунологических peaKj- ций содержит (п+1) мостов 1 постоянного тока, коммутатор 2, второй коммутатор 3, содержащий (п+1) ячеек коммутации 3-1,...,3-(п+1), схему 4 стабилизации мощности, стабилизированный источник 5 напряжения, формирователь 6 аналоговых сигналов схему 7 балансировки мостов, цифроаналоговый преобразователь 8, аналого-цифровой преобразователь 9, микроэвм 10, канал 11 ввода-вывода микроэвм, вход 12 установка уровнямощности, вход 13 сброс. В каждый из мостов 1 входит датчик 14 тока через термосопротивление 15, первый полевой транзистор 16, активное сопротивление 17, второй полевой транзистор 18. 10 ил. с со СП «vl од ь «Jb. Jt -fHr)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Al (5J) 4 С 01 И 33!53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3661389/28-14 (22) 12.07.83 (46) 15.09.86. Бюл. В 34 (72) В.В. Зуб, Г.Я.Бугаенко, Г.В. Дзяк, В.В. Каменская, В.В.Лаврентьев, Ю.М.Лопухин, .Л.В.Новицкая-усенко,Р.В.Петров, И.Г.Ханин и Н.И. Хомяков (53) 615.475(088.8) (56) Иедицинская техника, 1980, N- 8, с. 34-35.

1(54) СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛИЗА ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ (57) Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре для проведения исследований в иммунологии. Цель изобретения — со кращение времени анализа. Система для анализа иммунологических реакций содержит (n+1) мостов 1 постоянного тока, коммутатор 2, второй ком" мутатор 3, содержащий (n+1) ячеек коммутации 3-1,...,3-(п+1), схему

4 стабилизации мощности,. стабилизированный источник 5 напряжения, формирователь 6 аналоговых сигналов, схему 7 балансировки мостов, цифроаналоговый преобразователь 8, аналого-цифровой преобразователь 9, микроЭВИ 10, канал 11 ввода-вывода микроЭВИ, вход 12 установка уровнямощности, вход 13 сброс. В каждый из мостов 1 входит датчик 14 тока через термосопротивление 15, первый полевой транзистор 16, активное сопротивление 17, второй полевой транзистор 18. 10 ил.. 1257521

В каждый из мостов 1 входит датчик 14 тока через термосопротивление

15, первый полевой транзистор 16, активное сопротивление 17, второй полевой транзистор 18. 50

Ячейка коммутации коммутатора 2 (фиг. 2) содержит потенциально управляемые аналоговые ключи 19 и 20 интерфейсный модуль 21.

Ячейка коммутации второго комму- 55 татора 3 (фиг. 3) содержит потенциально управляемые аналоговые ключи 2231 интерфейсный модуль 32.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре для проведения клинико-лабораторных исследований иммунологических реакций ! идущих по типу агглютинации, преципитации в жидких средах.

Цель изобретения — сокращение времени анали à.

11а фиг. 1 изображена структурная схема системы для анализа иммунологических реакций; на фиг. 2 — функциональная схема ячейки коммутации коммутатора, на фиг. 3 — структурная схема ячейки коммутации дополнительного коммутатора, на фиг, 4 — структурная схема стабилизации мощности; на фиг. 5 — структурная схема формиpoBGTpëÿ аналоговых сигналов," на фиг, 6 - структурная схема балансировки мостов; на фиг. 7 — алгоритм работы системы; на фиг. 8 — блок-схема алгоритма установки равных мощностей рассеивания (n+ 1)-ми термосопротивлениями, на фиг. 9 — блок-схема алгоритма уравновешивания (n+i)-ro моста постоянного тока; на фиг. 10 блок-схема алгоритма измерения кинематики иммунологических реакций.

Система для анализа иммунологических реакций (фиг. 1) содержит (n+1) мостов 1 постоянного тока, коммутатор 2, второй коммутатор 3, содержащий (n+ 1) ячеек коммутации 3-1, ...,3-(n+1), схему 4 стабилизации мощности, стабилизированный источник

5 напряжения, формирователь 6 аналоговых сигналов, схему 7 балансировки мостов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, микроЭВМ (оперативное запоминающее устройство)

10, канал i 1 ввода-вывода микроЭВМ, вход 12 установка уровня-мощности, вхоц 13 сброс.

5 !

О

Схема 4 стабилизации мощности (фиг. 4) содержит первый и второй дйфференциальные усилители 33 и 34, умножитель 35 аналоговых сигналов, операционный усилитель 36.

Формирователь 6 аналоговых сигналов (фиг. 5) содержит распределитель

37 импульсов, элемент Й 38, триггер

39 (n+ 1), регистры 40-1,...,40-(n+ 1), (n4 1) цифроаналоговые преобразователи 41-1,..., 4 1- (n+ 1) .

Схема 7 балансировки мостов (фиг. 6) содержит дифференциальный усилитель 42, операционный усилитель 43.

Блоки содержат входы 44-53, 57 и выходы 54-56 второго коммутатора 3, выходы 58-59 аналого-цифрового преобразователя 9, выходы 60, 61 коммутатора 2, интерфейсные связи 62, 63 с микроЭВМ коммутатора 2 и второго коммутатора 3.

Отдельные блоки работают следующим образом.

В качестве потенциально управляемых аналоговых ключей 19 и 20, входящих в ячейки коммутации 2-1,..., 2-(n+1) коммутатора 2, и ключей 2231, входящих в состав ячеек коммутации 3- I,...,Ç-(n+1) второго коммутатора 3, используются микросхемы типа

564 КТ3, представляющие собой набор аналоговых ключей, управляемых потен,циалом уровня ТТЛ. При наличии на управляющем входе логической "1" аналоговый ключ замкнут, при наличии на управляющем входе логического "0" аналоговый ключ разомкнут.

Интерфейсные модули 21 (ячеек коммутации 2-1,...,2(n+ 1) коммутатора 2) и 32 (ячеек коммутации 3-1,..., 3-(и+1) второго коммутатора 3) имеют в своем составе регистр, состояние разрядов которого программно-управляемо от микроЭВМ 10, а выход каждого разряда регистра управляет состоянием аналогового ключа, присоединенного к нему своим управляющим входом.

В состав интерфейсных модулей 21 и

32 входят также дешифраторы адреса модулей.

Мост 1, например 1-1, постоянного тока, уравновешенный до начала регистрации иммунологической реакции, представляет собой четырехплечий уравновешенный мост Уитстона, Одно из плечей моста представляет собой последовательно соединенные микро1257521

На выходах обоих дифференциаль ных усилителей 33 и 34 напряжения пропорциональны входным, однако один потенциал каждого выходного напряжения соединен с корпусом. На входы термосопротивления 15-1 типа MT-54 и датчик тока 14-1. В качестве датчика 14-1 тока используется активное сопротивление, величина которого на 1-2 порядка ниже величины микротермо опротивления, так что сопротив-. ление датчика тока практически не искажает характеристику термосопротивления.

Последовательно с указанным плечом10 в одной ветви моста, подключенной к источнику 5 стабилизированного напряжения, соединен первый полевой транзистор 16, в коллекторной цепи которого находится термосопротивле- 15 ние 15. (Сопротивление перехода сток-исток полевого транзистора зависит от величины потенциала на его затворе, изменяя которую можно менять ток 20 через термосопротивление 15, и, таким образом, изменять величину рассеиваемой им мощности. Установив величину рассеиваемой мощности путем изменения сопротивления перехода полевого транзистора, необходимо сбалансировать мост постоянного тока, т.е. добиться на измерительной диагонали моста разности потенциалов, равной нулю. Для этой цели исполь- ЗО зуется второй полевой транзистор 18, включенный последовательно с активным сопротивлением 17. Эта цепь образует вторую ветвь моста, подключенную к источнику 5 стабилиэирован- ного напряжения ° Изменяя величину напряжения на затворе второго полевого транзистора 18, можно добиться нулевой разности потенциалов на измерительной диагонали моста.

Схема 4 стабилизации мощности своими входами 54-56 и выходом 57 через соответствующие замкнутые аналоговые ключи 22-25 ячейки 3-1 коммутации подключается к мосту 1 постоянного тока. При этом на входы первого дифференциального усилителя

33 поступает напряжение с датчика

14-1 тока через термосопротивление, которое пропорционально этому току, а на входы второго дифференциального усилителя 34 поступает напряжение с термосопротивления 15. о умножителя 35 аналоговых сигналов относительно корпуса поступают два аналоговых сигнала, а на ere выходе напряжение пропорционально произведению величин этих аналоговых сигналов, а в конечном итоге пропорционально уровню мощности рассеивания на термосопротивлении 15-1. Это напряжение подается на прямой вход операционного усилителя 36, на инверсный вход которого подается напряжение, пропорциональное заданной мощности рассеивания, от входа 12 "установка уровня мощности". Вход 57 операционного усилителя 36 присоединен к затвору первого полевого транзистора 16-1 ° Таким образом реализована схема стабилизации мощности, выделяемой в термосопротивлении 15.

После установки величины рассеиваемой мощности термосопротивлением

15 замыкается аналоговый ключ 27 второго коммутатора 3, и напряжение на входе 47 (т.е. на затворе первого полевого транзистора 16-1) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, который по сигналу от микроЭВМ 10 производит преобразование аналогового сигнала в двои тный код, который в формирователе 6 аналоговых сигналов преобразуется в аналоговую величину, равную входной на аналого-цифровом преобразователе, и выдается на вход 53 коммутатора 3.

После этого в коммутаторе 3 размыкаются аналоговые ключи 22-25 и 27 и замыкается аналоговьп ключ 26, который замыкает входы 53 и 47 второго коммутатора 3, устанавливая на затворе первого полевого транзистора 16 потенциал, соответствующий необходимому режиму рассеиваемой мощности термосопротивлением 15.

Схема 7 балансировки мостов своими выходами 60 и 61 подключается через коммутатор 2 к измерительной диагонали моста, например l 1, постоянного тока. Вход 52 схемы через замкнутый аналоговый ключ 30 второго коммутатора 3 подключается к затвору второго полевого транзистора 18.

Дифференциальный усилитель 42 усили-. вает разность потенциалов с измерительной диагонали моста, и на его ьыходе один из потенциалов этой разности находится на корпусе, а второй поступает на инверсный вход операционного усилителя 43, прямой вход ко12575

% торого соединен с корпусом. Таким образом реализована схема балансировки моста в нуль напряжения на его измерительной диагонали. После этого замыкается аналоговый ключ 29 второго коммутатора 3 и напряжение с затвора второго полевого транзистора 18 с входа 48 поступает на вход 51 второго коммутатора 3, соединенный со входом аналого-цифрового преобразо- 10 вателя 9, который преобразует анало" говыи сигнал B двоичныи код р которыи вводится в оперативное запоминающее устройство микроЭВМ 10. После этого размыкаются аналоговые ключи 29 и 30 второго коммутатора 3.

Чтобы снять сигнал с измерительной диагонали моста 1-1 во время регистрации термосопротивлением 15-1 иммунологической реакции, необходи- 2р мо замкнуть аналоговый ключ 31 ячейки 3-1 коммутации и от цифроаналогового преобразователя 8 на вход 49, а зпа ит, и на затвор полевого тран зистора 18-1 выдается аналоговый 25 сигнал, величиной измеренной при балансировке моста и запомненной в двоичном коде в оперативном запоминающем устройстве микроЭВМ 10. При этом сигнал с измерительной диагона- Зб ли моста 1-1 через коммутатор 2, дифференциальный усилитель 42 схемы

7 балансировки мостов поступает на вход 50 и через замкнутый аналоговый ключ 28 ячейки 3-1 коммутации посту35 пает на выход 51 и от него — на вход аналого-цифрового преобразователя 9.

После проведения измерения аналоговые ключи 31 и 28 ячейки 3-1 коммутации размыкаются.

В фор п рователе 6 аналоговых сигналов при поступлении сигнала "СБРОС" на вход 13 системы триггер 39 устанавливается в единичное положение на прямом выходе, что подготавливает элемент И к приему сигнала по выходу

58 "КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ™ от аналого цифрового преобразователя 9. По сиг- алу "СБРОС" обнуляются также все ячейки распределителя 37 импульсов.

В конце первого интервала преобразования аналого-цифровой преобразователь 9 выдает импульс "КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ", который проходит через элемент И 38 и появляется на первом выходе распределителя 37 импуль,сов и на входе записи регистра 40-1.

;,1.ак как к этому моменту на информа21 Ь ционных входах регистров 40-1,..., 40-(n+1) находится дгоичный код с выхода аналого-цифрового преобразователя 9, то он запишется только в регистр 40-1. С приходом следующих импульсов и соответствующих им двоичных кодов происходит запись их последовательно во все регистры.

Система для анализа иммунологических реакций работает согласно общему алгоритму.

Блок-схема алгоритма обработки измерительной информации не приводится, так как он реализуется чисто программным путем.

Под кодом измерения понимается код аналогового сигнала, подающегося на затвор второго полевого транзистора

18-1...,,18-(n+ 1) для установки его в режим, соответствующий ураьновешиванию соответствующего моста постоянного тока.

Под коцом параметра понимается код величины аналогового сигнала с измерительной диагонали моста постоянного тока во время регистрации термосогротивлением хода иммунологической реакции.

Управление устройствами ЛЦП 9 и

ЦАП 8 осуществляется программно-аппаратным путем (например, АЦП вЂ” блок интерфейсный Искра 015-11 ЦАП вЂ” блок интерфейсный Искра 015-10 из состава микроЭВМ тина Искра-1256), В блок-схеме алгоритма "ИЗМЕР" (фиг ° 10) введены блоки для задания интервапа времени Т, в течение которого проводится измерение кинетики иммунологических реакций по (n+ 1)-и каналу.

Термосопротивления, включенные в первые и мостов постоянного тока, измеряют теплопроводчость сред, в которых идет иммунологическая реакция, а термосопротивление, включенное в (n+3) мост постоянного тока, измеряет теплопроводность физраствора, т.е, среды, в которой не идет иммунологическая реакция.

Информация, получаемая с (n+1) -ro моста постоянного тока, позьоляет производить коррекцию по изменению температуры внешней среды на показания первых и термодатчиков. Алгоритм коррекции реализуется чисто програминым путем, поэтому он пе приводится.

B системе реализованы автоматические установки величины рассеивания

1257521 мощностей (п+1) микротермосопротивлениями и установка нулей (и+1) мостов постоянного тока (балансировка мостов). щ

При одном канале измерения это эконо- и мит 3-5 мин, а при п=100 общая эконо.. и мия времени подготовительных опера- б ций составит 300-500 мин, что позвоЛит значительно повысить производи- р тельность системы.

Формула

ВкИ

f2

2(с- ——

Ус2нансоки t:attpsxettup м

Ю2оф 17 усланоЮка нро22нй нс(иносоги систены

Фиг.. 2

22

22 и

ВАоана сигнат ас &аф

fJ ссосс сиснгени

Ф6 у 5Þ-(tt

Дггрудим (п 1) трио attt cog

g йссее5уеные сыборс 2н(и с

ЫаЫнсен ан222игенос спан стан(, л-а ра ннк мои<нюы рассеи us(tti tt нгернсыро222н&ени2гни г.с и

ЯМнооедис2ание 1 21+ t J- гo нсплао асстеннсес нгам

Фиг.S

Фиг.5

Фиг. 7

При изменении режима подогрева термосопротивления в таком же порядке сокращается время подготовительных операций, 1(роме того, устранение человечес- 15 кого фактора при проведении подго( товительных операций позволяет повысить достоверность анализа иммунологических реакций.

20 изобретения

Система для анализа иммунологических реакций, содержащая и мостов постоянного тока, коммутатор, входы оторого соединены с выходами и мосов, и регистратор, о т л и ч а ю— а я с я тем, что, с целью сокращеия времени анализа, она содержит оследовательно соединенные схему алансировки мостов, вход которой оединен с выходом коммутатора, втоой коммутатор, аналого-цифровой преобразователь н формирователь аналоговых сигналов, выходы которого соединены с второй группой входов второго коммутатора, схему стабилизации мощности, вход и выход которой соединены соответственно с первым выходом и третьим входом второго коммутатора и которая содержит второй вход установки уровня мощности, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с четвертым входом второго коммутатора, и микроЗВМ, которая соединена с коммутаторами цифроаналоговым преобразователем, аналого-цифровым преобразователем и формирователем аналоговых сигналов.

1257521

1257521

Составитель Е. Капитанов

Редактор А. Долинич Техред Л.Олейник . Корректор E- Рошко

Заказ 4910/41 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие,г,ужгород,ул.Проектная, 4