Устройство для регистрации параметров биологически активных точек

 

Устройство для регистрации параметров биологически активных точек относится к области функциональной диагностики и предназначено для измерения параметров биологически активных точек и электрической активности биологических объектов. Устройство содержит зонд 1, взаимодействующие биологический объект 2 и контактор 4. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства. Для этого введены фильтры 3i и 32, блок 5 управления переключением, пьезопривод 6, шины 7 - опорного напряжения, 8 - выходная. 9 - общая, блок 10 обработки. В веденные блоки обеспечивают также гальваническую развязку блока регистрации устройства и измеряемого биологического объекта, что исключает изменение поляризационных зарядов на исследуемой поверхности. 2 з.п ф-лы, 3 ил. (Л С N4 х| СА) Јь О О 0U2.J

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ ЖÄÄ 1773406 А1 (5!)5 А 61 Н 39/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ меиав:й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4702319/14 (22) 18,04.89 (46) 07.11.92. Бюл. f4 41 (71) Научно-производственное объединение

"Агат" и Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) С.Д.Давыдов, А.А.Евдокимов, Н.H.Åâòèхиев, В.И,Кузьмин, А.Г.Кудрин, Ю.Л.Спирин, Н, В. Рудь и К.В. Семин (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 858771, кл. А 61 В 5/02, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ТОЧЕК (57) Устройство для регистрации параметров биологически активных точек относится к области функциональной диагностики и предназначено для измерения параметров биологически активных точек и электрической активности биологических объектов.

Устройство содержит зонд 1, взаимодействующие биологический объект 2 и контактор

4. Целью изобретения является повышение чувствительности устройства. Для этого введены фильтры 31 и 32, блок 5 управления переключением, пьезопривод 6, шины 7— опорного напряжения, 8 — выходная, 9— общая, блок 10 обработки. Введенные блоки обеспечивают также гальваническую развязку блока регистрации устройства и измеряемого биологического объекта, что исключает изменение поляризационных зарядов на исследуемой поверхности. 2 э.п. ф-лы, 3 ил.

1773406

20

40

Изобретение относится к области функциональной диагностики и предназначено для измерения параметров биологически активных точек, а также электрической активности биологических обьектов.

Известны устройства для регистрации электрических параметров биологически активных точек, содержащие первый и второй зонды, дифференциальный усилитель, схему регистрации, Недостатком аналогов является низкая чувствительность, обусловленная, во-первых, усреднением электрофизических параметров исследуемого участка поверхности и, во-вторых, формированием двойного электрического слоя на поверхности зондов, вызывающих протекание постоянных токов поляризации, определяющих нижний порог чувствительности. Известно устройство для регистрации электрических параметров биологически активных точек, которое является наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту.

Устройство содержит зонд, соединенный с компаратором. Недостатком прототипа является низкая чувствительность, обусловленная формированием двойного электрического слоя на поверхности зонда, вызывающих наличие постоянных поляризационных зарядов, определяющих нижний порог чувствительности.

Целью изобретения является повышение чувствительности, Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее зонд и компаратор, введены первый и второй фильтры, блок управления перемещением, пьезопривод, причем входы фильтров обьединены и подключены к зонду, первый и второй входы компаратора соединены соответственно к выходу первого фильтра и шине опорного напряжения, первый и второй входы блока управления перемещением подключены к выходу компаратора и выходу второго фильтра, выход блока управления перемещением подключен ко входу пьезопривода, зонд размешен на рабочей поверхности пьезопривода и выполнен в виде усеченной пирамиды с вершиной из ссгнетоактивного материала, обращенной к исследуемой поверхности, а выход первого фильтра подключен к выходной шине.

Предлагаемое устройство приведено на фиг.1.

Пример выполнения фильтра приведен на фиг.2.

Пример выполнения блока обработки приведен на фиг.3.

На фиг.1 обозначены: 1 — зонд, выполненный из сегнетоактивного материала, 2— объект контроля, 31, 32 — первый и второй фильтры, 4 — компаратор, 5 -- блок управления перемещением, 6 — пьезопривод, 7— шина опорного напря>кения, 8 — выходная шина, 9 — общая шина измеряемого объекта, 10 — блок обработки.

На фиг,2 обозначены; 11 — элемент задержки, 12 — перемно>китель, 13 — интегратор.

На фиг.3; 14 — первый сумматор, 15 — вторая линия задер>кки, 16— второй сумматор, 17- первый дифференциатор, 18 — третья линия задержки, 19 — третий сумматор, 20 — второй дифференциатор

Зонд 1 соединен со входами первого и второго фильтров Зь 32 и размещается на расстоянии 10 — 15 А над исследуемой поверхностью обьекта 21 контроля. Выход первого фильтра 31 подключен к первому входу компаратора 4. Выход второго фильтра 3z подключен ко второму входу блока 5 управления перемещением. Второй вход компаратора 4 подключен к шине 7 опорного напряжения. Выход компаратора 4 подключен к первому входу блока 5 управления перемещением. Выход блока 5 управления перемещением подключен ко входу пьезопривода 6. На рабочей поверхности пьезопривода 6 размещен зонд 1. Выход первого фильтра 31 подключен к первому входу блока 10 обработки, ко второму входу которого подключен выход второго фильтра 32, Выход блока 10 обработки подключен к выходной шине 8.

Обьединенный вход элемента задержки

11 и второй вход аналогового перемножителя 12 является входом фильтра 3. Второй вход аналогового перемножителя 12 подключен к выходу элемента задер>кки 11. Выход аналогового перемножителя t2 подключен к входу интегратора 13, выход которого является выходом фильтра 3.

Первый и второй входы первого сумматора 14 являются входами блока 10 обработки, Второй вход первого сумматора 14 объединен с входом третьей линии задержки 18 и вторым входом третьего сумматора

19. Выход первого сумматора подключен к входу второй линии задержки 15 и второму входу второго сумматора 16. Выход второй линии задер>кки 15 подключен к первому входу второго сумматора 16. Выход второго сумматора подключен к входу первого дифференциатора 17 и является первым выводом выходной шины 8, Выход первого дифференциатора является вторым выводом выходной шины 8. Выход третьей линии задержки 18 подключен к первому входу третьего сумматора 19. Выход третьего сумматора 19 является третьим выводом выход1773406 ной шины 8 и подключен к входу второго дифференциатора 20, выход которого является четвертым выводом выходной шины 8.

Заявляемое устройство работает следующим образом, В начальный момент времени зонд размещается на расстоянии более 1 мкм от исследуемой поверхности биологически активной точки. Далее, вследствие наличия нулевого уровня сигнала на входе компаратора 4U1, меньше уровня опорного напряжения 0>л, на шине опорного напряжения, на выходе компаратора 4 действует нулевой логический уровень, что вызывает формирование на выходе блока 5 управления перемещением линейно возрастающего напря>кения, вызывающего перемещение зонда 1 по направлению к исследуемой поверхности 2, При достижении зазора между зондом 1 и исследуемой поверхностью 2

10-15 А вследствие взаимодействия электронных подсистем острия зонда 1 и поверхности 2 возникают осцилляции доменных границ сегнетоэлектрического материала (вследствие доменной неустойчивости). Частота этих колебаний фиксирована и определяется параметрами сегнетоэлектрического материала (для кристаллов длиной 1 мм и диаметром острия меньше 20 А эта частота соответствует величине 660 кГц). Амплитуда этих колебаний определяет состояние электронной подсистемы (потенциал биологически активной точки). Регистрация амплитуды на заданной частоте осуществляется первым фильтром

3, Регистрация амплитуды может быть осуществлена, например, фильтром 3, состоящим из элемента задер>кки 11, аналоговым перемножителем 12 и интегратором

13. Исходный сигнал, поступающий на первый вход перемножителя 12 через элемент задер>кки 11, время задержки гз которого определяет частоту пропускания фильтра

3 f ð = 1/ t з 1 и непосредственно на второй вход перемножителя 12 перемножается и усредняется интегратором 13.

Исключение образования двойного электрического слоя зонд 1 — поверхность 2 достигается, во-первых, бесконтактным зондированием, и во-вторых, введением цепи блокировки ионного массопереноса, что также может вызвать образование . поляризованных зарядов на поверхности 2. Указанная цель блокировки Образована вторым фильтром 32. Работает цепь следующим образом. При ионном массопереносе (а также при механическом контакте зонда с поверхности) в зонде возбуждаются ударные акустические колебания на частоте акустического резонанса (для SBSl длиной 1 мм резонансная частота составляет 5,5 мГц)„ которые выделяются фильтром Зг, подают5 ся на второй вход блока 5 и вызывают режим реверсивного перемещения пьезопривода по направлению от поверхности 2, что обусловливает формированный режим блокировки ионного массопереноса и таким

10 образом блокировку паразитного возбуждения биологически активной то .ки.

Блок обработки 10 осуществляет сравнение исходного и сдвинутого сигнала по времейи на различные интервалы т, вы15 числяя сдвиговую функцию

a(t)=Mt/f (t+ г )- f(t)/ где M< — среднее по.времени, (На основе анализа экстремумов а (t) и

da(t)/dt определяются критические и сверх20 критические режимы локальных областей (в

A диапазоне размеров) биологически активных точек), Блок 10 обработки ведет, во-первых, обработку полного сигнала, индуцируемого

25 биологически активной точкой 2 (цепь первый сумматор 14 — второй элемент задержки

15 — второй сумматор 16 — дифференциатор

17), причем первый сумматор 14 выполняет функцию восстановления исходного сигна30 ла, индуцируемого биологически активной точкой 2; во-вторых, обработку сигналов блокировки массопереноса, осуществляемого BTopb)M фильтром 32, что позволяет Выделить критические режимы эмиссии

35 активных ионов биологически активных точек (цепь третий элемент задержки 18 — третий сумматор 19 — второй дифференциатор

20). Выбор величины задержки элементов

15 и 18 производится исходя из известных

40 критических параметров биологически активных точек (например, 12, 18, 22 и 43 мс), Предусмотрен также режим — определение критических задержек. Для этого цепи выходной шины объединены по выходу эле45 ментом ИЛИ и подключены к счетному входу счетчика (на чертеже не показано}.

Элементы задержки 15, 18 представляют собой многоотводные линии задержки, На каждом этапе анализа переключением вы50 водов элементов 15 и 18 изменяют их время задержки, при этом обнуляют счетчик, Далее по максимальному коду на счетчике судят о критической задержке. Далее значения a(t) и da(t)/dt поступают на выход55 ную шину.

Формула изобретения

1, Устройство для регистрации параметров биологически активных точек, содержащее электрод, соединенный с первым и

1773406

Составитель К.Семин

Техред M.Моргентал

Редактор

Корректор З,Лончакова

Заказ 3881 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 вторым фильтрами. выход первого из которых соединен с компаратором, а также блок обработки и регистратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в него введен пьезопривод, совмещенный с электродом, выполненным в виде зонда из сегнетоактивного материала, блок управления перемещением зонда. выходом подключенный к пьеэоприводу, первым входом — к выходу компаратора, а вторым входом — к выходу второго фильтра и через блок обработки — к регистратору, 2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый из фильтров выполнен в виде последовательно соединенных элемента задержки. умножителя, второй вход которого подключен к входу первого элемента задержки, и интегратора.

3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок обработки выполнен в виде последовательно соединенных первого сумматора, второго сумматора, параллельно

5 входам которого включен второй элемент задержки, вход которого соединен с выходом первого сумматора. и первый дифференциатор, также последовательно соединенные третий сумматор и второй

10 дифференциатор, а также третий элемент задержки. включенный между входами третьего сумматора, входом соединенный с одним из входов первого сумматора, входы которого являются входами блока обработ15 ки, при этом выходы второго и третьего сумматоров, а также выходы первого и второго дифференциаторов являются выходами блока обработки.