Устройство для исследования механических свойств кровеносных сосудов Советский патент 1983 года по МПК A61B5/02 A61B5/05 

Изобретение относится к физиологии, а имеино к биомеханике сосудистой стенки, и может быть использовано в экспериментальной фармакологии, при изучении механических свойств сосудов, что позволяет расширить представление о физиологических меХсшизмах регуляции сосудистого тонуса и выявить некоторые причины нарушений гемодинамики при патологии.

Известно устройство для определения механических свойств образцов сосудистой стенки в виде кольцевых сег:ментов, содержащее держатель образца, приспособление для растяжения и регистратор

Однако это устройство не позволяет определить вклад напряжения гладкой ьслицы сосуда в механические свойства стенки.

Наиболее близким к изобретению по :технической сущности и достигаемому результату является устройство для д1сследования механических свойств кровеносных сосудов, содержащее термостатируемую камеру с двумя держателями образца сосуда, одним подвижным и другим неподвижным, шаговый двигатель, электрически соединенный с блоком управления шагового двигателя и

механически соединенный .через механизм привода, датчик силы с подвижным держателем образца сосуда, и блок регистрации 21.

Однако известное устройство позволяет изучать только пассивные механи-, ческие характеристики сосудистой стенки и ее гладкой мышцы и не дает возможность- исследовать изменение ме10ханических свойств сосудистой стенки при возбуждении гладких мьшц, что чрезвычайно важно для физиологических исследований формирования и поддержания или изменения сосудистого

15 тонуса..

Целью изобретения является повышение точности исследования путем одновременной регистрации изменения диа2Q метра кольцевого образца сосуда и силы противодействия изменению диаметра образца.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для исследования механических свойств кровеносных сосу25дов, содержсвдее термостатируемую камеру с двумя держателями образца сосуда, одним подвижным и другим неподвижным, шаговый двигательj электрически соединенный с блоком управления

30 шагового двигателя и механически сое„диненный через механизм привода, дат чик силы с,подвижным держателем образца сосуда и блок регистрации, вве дены блок программированного измене. ния диаметра образца и датчик длины диаметра кольцевого образца сосуда, причем датчик длины диаметра кольце.вого образца сосуда механически соединен с механизмом привода, выходы датчика силы и датчика длины диаметра кольцевого образца сосуда соедине ны с соответствующими входами блока программированного изменения диаметра образца, а его выходы соединены со входом блока управления шаговым двигателем и входом блока регистрации. Кроме того-, блок программированно го изменения диаметра образца выполнен в виде последовательно соединенных первого масштабного усилителя, управляемого делителя и блрка сравне ния, последовательно соединенных второго масштабного усилителя, блока вычитания, усилителя и блока нелинейных комбинаций, выход которого соединен со вторым входом блока срав нения , выход которого соединен со входом блока управления шаговым двигателем, причем входы обоих масштабных усилителей соединены с выходом датчика силы, второй вход блока вычи тания соединен с выходом датчика диа метра кольцевого образца сосуда, вхо управляемого делителя и вход блока нелинейных комбинаций соединены с со ответствующими входами блока регистрации, а управляемый делитель выполнен в виде резистора, соединенного последовательно с резистором оптрона управляющий вход которого соединен с выходом дополнительно установленно го задающего генератора инфранизкочастотных сигналов. На фиг.1 представлена блок-схема устройства для исследования механических свойств кровеносных сосудов; на фиг. 2 - схема блока програюв1рованного изменения диаметра образца сосуда. Устройство для исследования механических свойств кровеносных сосудов содержит термостатируемую камеру 1, в которой находится раствор 2 с заданным химическим составом, оксигини рование которого производится через трубку 3. Выходное отверстие 4 трубки 3 расположено под держателем 5, на которой закреплен образец б, второй конец последнего крепится на держателе 7. Кронштейн 8 может вращаться вокруг оси 9. Держатель 7 жестко связан с датчиком силы 10. Перемещение кронштейна 8 обеспечивается гайкой 11 и ходовым микрометрическим винтом 12. Блок программированного изменения диаметра образца сосуда 13 соединен с входом двухканального регистратора 14 и выходами датчика силы 10 и датчика перемещвт ния 15. Шаговый двигатель 16, на валу которогб закреплен микрометрический винт 12, соединен с блоком управ ления шаговым двигателем 17. Блок программиройанного изменения диаметра образца 13 выполнен в виде после-, довательно соединенных первого масштабного усилителя 18 (фиг.2), управляемого делителя 19 и блока сравнения 20, последовательно соединенных второго маоцтабного усилителя 21, блока вычитания 22, усилителя 23 и блока нелинейных комбинаций 24, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения 20. Выход блока сравнения 20 соединен со входом блока управления шаговым двигателем 17. Входы масштабных усилителей 18 и 21 соединены с выходом датчика силы 10, а второй вход блока вычитания 22 соединен с выходом датчика диаметра кольцевого образца сосуда. Вход управляемого делителя 25 и вход блока нелинейных комбинаций 26 соединены с соответствующими входами регистратора 14. Управляемый делитель 19 выполнен в виде резистора соединенного последовательно с резистором оптрона, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного задающего генератора инфранизких частот 27. Устройство для исследования механических свойств кровеносных сосудов работает следующим образом. Вырезанный специальным штампом образец сосуда в виде колечка шириной 2 мм надевают на держатели 5 и 7 и погружают в раствор 2 заданного состава, находящийся в термостатируемой камере 1. Включают систему оксигенирования. Через трубку 3 и отверстие 4 кислород поступает в раствор 2 и поддерживает жизнеспособность образца. Затем, согласно выбранным начальным условиям и выбранному алгоритму работы, производят настройку блока программированного изменения диаметра образца сосуда 13. Сигналы с датчика силы 10 поступают на масштабные усилители 18 и 21. Далее с усилителя 18 и управляемого делителя 25 сигнал поступает на регистратор 14 и на блок сравнения 20. Сигнал с датчика перемещения 15 поступает на блок вычитания 22, на который также подается сигнал с выхода усилителя 21. Разностный сигнал с блока вычитания 22 подается на вход масштабного усилителя 23, выход которого соединен со вторым каналом регистратора 14. Сигнал с выхода усилителя 23 поступает в блок нелинейных комбинаций 24, где преобразуется согласно выбранному алгоритму работы. С выхода сигнал поступает на блок сравнения 20 и далее на блок гуправления шаговым двигателем 17, который вращением вала шагового дви гателя 16 приводит в движение кронштейн 8. Держатель 7 автоматически изменяет диаметр сосуда и соответст вующее этому диаметру развиваемое сегментом образца 6 усилие. Величин усилия и диаметр образца изменяются зависимости от начальных условий (состава среды, окружающей температуры или при стимуляции электрическ током) и записываются регистратором 14. Усилитель 21 служит для компенс ции смещения датчика силы 10. Оптро совместно с задающим генератором 27 позволяют менять во времени коэффициент усиления усилителя 28 и, таки образом, дают возможность моделировать влияние переме1нного давления. Блок программированного изменени диаметра образца сосуда 13 при иссл довании тонкостенных сосудов настра вался согласно закону Лапласа 5Р р Р 2Рек L, где F - развиваемоесегментом усили R - радиус сегмента; L - половина длины окружности; В - длина сегмента; Р - давление внутри сосуда. Предлагаемое устройство за счет введения датчика длины диаметра кол цевого сегмента сосуда и блока программированного изменения диаметра образца позволяет на основе принципов обратной связи обеспечить автома тическое регулирование состояния образца кровеносного сосуда и,тем самым, максимально приблизиться к условиям целостного организма и воспроизвести в условиях опыта большинство важнейших физиологических воздействий. Использование изобретения в экспериментальной фармакологии поз воляет быстро и точно оценивать регуляторное влияние р азличных медикаментов на сосудистые реакции организ ма, моделируя в широком диапазоне большинство переменных физиологических параметров, таких как давление, температура, реакция среды и т.д. Формула изобретения 1. Устройство для исследования механических свойств кровеносных сосудов, содержащее термостатируемую камеру с двумя держателями образца сосуда, одним подвижным и другим неподвижным, шаговый двигатель, электрически соединенный с блоком управления шаггового двигателя и механи чески соединенйый через механизм при вода, датчик силы с подвижным держателем образца сосуда и блок регистрации , отличающееся тем, что, с целью повыиения точности исследования путем одновременной регистрации изменения диаметра кольцевого образца сосуда и силы противодействия изменению диаметра образца, в него введены.блок программированного изменения диаметра образца и датчик длины диаметра кольцевого образца сосуда, причем датчик длины диаметра кольцевого образца сосуда механически соединен с механизмом привода, выходы датчика силы и датчика длины и диаметра кольцевого образца сосуда соединены с соответствующими входами блока программированного изменения диаметра образца, а его выходы соединены со входами блока управления шаговым двигателем и входом блока регистрации. 2. Устройство по П.1, отличающее с я тем, что блок программированного из «нения диаметра образца выполнен в виде последовательно соединенных первого масштабного усилителя, управляемого делителя и блока сравнения, последовательно соединенных второго масштабно-го усилителя, блока вычитания, усилителя и блока нелинейных комбинаций, выход которого соединен со вторЫм входом блока сравнения, выход которого соединен со входом блока управления шаговым двигателем, причем входы обоих масштабных усилителей соединены с выходом датчика силы, второй вход блока вычитания соединен с выходом датчика диаметра кольцевого образца сосуда, вход управляемого делителя и вход блока нелинейных комбинаций соединены с соответствующими входами блока.регистрации, а управляемый делитель выполнен в виде резистора, соединенного последовательно с резистором оптрона, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительно установленного задающего генератора инфра.низкочастотных сигналов. & Ист:6чники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Julia Т. et all. Correlation of Visco-eI astiс properties of large arteries with microscopic structure. Circulation Research, 1966, 19, 1, p. 104-121. 2.lalford I. et all. Somme visco-elastic properties of scalp brain in dura.- American Society of Mechanical . .Engi neer I ng , BHF-7, 1969, c. 1-8.