Система для анализа иммунологических реакций Советский патент 1986 года по МПК G01N33/53 

1.

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

Цель изобретения - сокращение времени анализа.

На 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 формирователя 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 (п+1)-ми термосопро

тивлениями; на фиг. 9 - блок-схема алгоритма уравновешивания (п+1)-го моста постоянного тока; на фиг. 10 - блок-схема алгоритма измерения кинематики иммунологических реакций. Система для анализа иммунологических реакций (фиг. 1) 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 (ЦАП) 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, микроЭВМ (оперативное запоминающее устройство 10, канал 11 ввода-вывода микроЭВМ, вход 12 установка уровня-мощности, .;вход 13 сброс.

В каждьш из мостов 1 входит датчик 14 тока через термосопротивление 15, первый полевой транзистор 16, активное сопротивление 17, второй полевой транзистор 18.

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

Ячейка коммутации второго коммутатора 3 (фиг. 3) содержит потенциално заправляемые аналоговые ключи 22- 31д интерфейсный модуль 32.

5

0

5

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

Формирователь 6 аналоговых сигналов (фиг. 5) содержит распределитель 37 импульсов, элемент И 38, триггер 39 (п+1), регистры 40-1,...,40-(п+1), () цифроаналоговые преобразователи 41-1,...,41-(п+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 следую- образом.

В качестве потенциально управляемых аналоговых ключей 19 и 20, входящих в ячейки коммутации 2-1,..., 2-(п+1) коммутатора 2, и ключей 22- 31, входящих в состав ячеек коммутации 3-1,...,3-(п+1) второго коммутатора 3, используются микросхемы типа 564 КТЗ, представляющие собой набор аналоговых ключей, управляемых потен- -циалом уровня ТТЛ. При наличии на уп- равляющем входе логической 1 аналоговый ключ замкнут, при наличии на управляющем входе логического О аналоговый ключ разомкнут.

Интерфейсные модули 21 (ячеек коммутации 2-1,...,2(п+1) коммутатора 2) и 32 (ячеек коммутации 3-1,.,., 3-(п+1) второго коммутатора 3) имеют в своем составе регистр, состояние разрядов которого программно-управ- 5 ляемо от микроэвм 10, а выход каждого разряда регистра управляет состоянием аналогового ключа, присоединенного к нему своим управляющим входом. В состав интерфейсных модулей 21 и Q 32 входят также дешифраторы адреса модулей.

Мост 1, например 1-1, постоянного тока, уравновешенный до начала регистрации иммунологической реакции, 5 представляет собой четырехплечий, уравновещенньш мост Уитстона. Одно из плечей моста представляет собой последовательно соединенные микро0

0

термосопротивления 15-1 типа МТ-54 и датчик тока 14-1. В качестве датчика 1А-1 тока используется активное сопротивление, величина которого на 1-2 порядка ниже величины микро- 1 термосопротивления, так что сопротив-. ление датчика тока практически не искажает характеристику термосопротивления .

Последовательно с указанным плечом О рационного усилителя 36, на инверсв одной ветви моста, подключенной к источнику 5 стабилизированного на- , соединен первый полевой транзистор 16, в коллекторной цепи которого находится термосопротивление 15.

Сопротивление перехода сток-исток полевого транзистора зависит от величины потенциала на его затворе, изменяя которую можно менять ток 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 зтой цели используется второй полевой транзистор 18, включенный последовательно с активным сопротивлением 17. Эта цепь образует вторую ветвь моста, подключенную к источнику 5 стабилизированного 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

На выходах обоих дифференциаль- Тных усилителей 33 и 34 напряжения ,пропорциональны входным, однако один потенциал каждого выходного напряжения соединен с корпусом. На входы

умножителя 35 аналоговых сигналов относительно корпуса поступают два аналоговых сигнала, а на его выходе напряжение пропорционально произведению величин этих аналоговых CHI- налов, а в конечном итоге пропорционально уровню мощности рассеивания на термосопротивлении 15-1. Этс- напряжение подается на прямой вход one

ныи вход которого подается напряжение, пропорциональное заданной мощности рассеивания, от входа 12 установка уровня мощности. Вход 57 опе- рационного усилителя 36 присоединен к затвору первого полевого транзистора 16-1. Таким образом реализова- на схема стабилизации мощности, выделяемой в термосопротивлешш 15,

После установки величины рассеиваемой мощности термосопротивлепием 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 двоичный код, который в форш1рователе 6 аналоговых сигналов преобразуется в аналоговую величину, равную входной па аналого-цифровом преобразователе, и вьщается на вход 53 коммутатора 3, После этого в коммутаторе 3 размыкаются аналоговые ключи 22-25 и 27 и замыкается аналоговьй 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 свои- ми выходами 60 и 61 подключается через коммутатор 2 к измерительной диагонали моста, например 1-1, постоянного тока. Вход 52 схемы через замкнутый аналоговый ключ 30 второго коммутатора 3 подключается к затвору второго полевого транзистора 18, Дифференциальньш усилитель 42 усиливает разрюсть потенциалов с измерительной диагонали моста, и на его выходе один из потенциалов этой разности находится на корпусе, а второй поступает на инверсный вход операционного усилителя 43, прямой вход ко-

торого соединен с корпусом. Таким образом реализована схема балансировки моста в нуль напряжения на его измерительной диагонали. После этого замыкается аналоговьгй ключ 29 второ- го 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- вателя 9, которьй преобразует аналоговый сигнал js двоичный код, которьй 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 нг муиологической реакции, необходи- МО замкнуть аналоговьш ключ 31 ячейки ко№1утации и от цифроаналого- вого преобразователя 8 на вход 49, а значит, и на затвор полевого тран- зистора 18-1 выдается аналоговый сигнал, величиной измеренной при балансировке моста и запомненной в двоичном коде в оперативном запоминающем устройстве микроэвм 10. При этом сигнал с измерительной диагона- ли моста 1-1 через коммутатор 2, диффepeнLI aльнL й усилитель 42 схемы 7 балансировки мостов поступает на вход 50 и через замкнутьй аналоговый ключ 28 ячейки 3-1 коммутации.посту- пает на выход 51 и от него - на вход аналого-цифрового преобразователя 9. После проведения измерения аналоговые ключи 31 и 28 ячейки 3-1 комму- ,тации размыкаются.

В форм -2рователе 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 щ фрового преобразователя 9. По сигалу СБРОС обнуляются также все ячейки распределителя 37 импульсов. В конце первого интервала преобразования аналого-цифровой преобразователь 9 въщает импульс КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, который проходит через элемент И 38 и появляется на пер- :вом выходе распределителя 37 импуль- (сов и на входе записи регистра 40-1. Д ак как к этому моменту на информа

s

0 5 о Q

5

5

ционных входах регистров 40-1,..., 40-(п+1) находится двоичный код с выхода аналого-цифрового преобразователя 9, то он запишется только в регистр 40-1. С приходом следующих импульсов и соответствуюшд-ix им двоичных кодов происходит запись их последовательно во все регистры.

Система для анализа иьмунологичес- ких 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,.,.,IB-Cn+l) для установки его в режим, соответствующий уравновешиванию соответствующего моста постоянного тока.

Под кодом параметра понимается код величины аналогового сигнала с измерительной диагонали моста постоянного тока во время регистрации термосопротивлением хода им1 1упологической реакции.

Управление устройствами АЦП 9 и ЦАП 8 осуществляется программно-аппаратным путем (например, AIJJI - блок интерфейсный Искра 015-11, ЦАИ блок интерфейсный Искра 015-10 из состава микроэвм типа Искра-1256),

В блок-схеме алгоритма ИЗЖР (фиг. 10) введены блоки для задания интервапа времени TJ в течение которого проводится измерение кинетики иммунологических реакций по (п-ь1)-м каналу.

Термосонротивления, включенные в первые п мостов постоянного тока, измеряют те шюпроводиость сред, в которых 1здет иммунологическая реакция, а термосопротивление, включенное в (n+.J) мост постоянного тока, измеряет теплопроводность физраствора, т.е. среды, в которой не идет иммунологическая реакция.

Информац11я, получаемая с (n-f-1)ro моста постоянного тока, позволяет производить коррекцию по изменению температуры внешней среды на показания первых п термодатчиков. Ътгоритм коррекции реализуется чисто программным путем, поэтому он не приводится.

В системе реализованы автоматические установки величины рассеивания

.мощностей (n+1) микротермосопротивле- ниями и установка нулей (п+1) мостов постоянного тока (балансировка мостов). При одном канале измерения это экономит 3-5 мин, а при общая экона г мня времени подготовительных операций составит 300-500 мин, что позволит значительно повысить производительность системы.

10

При изменении режима подогрева термосопротивления в таком же порядке сокращается время подготовительных операций.

которого соединены с выходами п мос тов, и регистратор, отличающаяся тем, что, с целью сокращ ния времени анализа, она содержит последовательно соединенные схему балансировки мостов, вход которой соединен с выходом коммутатора, вто рой коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и формирователь аналоговых сигналов, выходы которог соединены с второй группой входов второго коммутатора, схему стабилизации мощности, вход и выход которой соединены соответственно с перКроме того, устранение человечес- 15 вым выходом и третьим входом второкого фактора при проведении подготовительных операций позволяет повысить достоверность анализа иммунологических реакций.

Формула изобретения

Система для анализа иммунологических реакций, содержащая п мостов постоянного тока, коммутатор, входы

го коммутатора и которая содержит второй вход установки уровня мощности, цифроаналоговьш преобразователь, вьсход которого соединен с чет- 20 вертым входом второго коммутатора, и микроэвм, которая соединена с коммутаторами цифроаналоговым преобразователем, аналого-цифровым преобразователем и формирователем аналоговы сигналов.

которого соединены с выходами п мостов, и регистратор, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени анализа, она содержит последовательно соединенные схему балансировки мостов, вход которой соединен с выходом коммутатора, второй коммутатор, аналого-цифровой преобразователь и 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, цифроаналоговьш преобразователь, вьсход которого соединен с чет- вертым входом второго коммутатора, и микроэвм, которая соединена с коммутаторами цифроаналоговым преобразователем, аналого-цифровым преобразователем и формирователем аналоговых сигналов.

УстмоВш напряжена} по Входу 12 ИстаиоВкл уровня нощности системы

Выдача сигнала по Sf-oA/ fj Cfpoc систены

l pi/iumb {nt mfpHoaainituK S uuneSyeNiiie. сыборотки с doSaSfiSnutH антигенов

Устан.

Фи1.6

Установка palnm тщнхта pacceuSoHunlnt f} тсрносопро тиеленияни

а з

дадду.

I Фаг.з

Ура но{еиш5ание (n+ihW Mffc/naS постоянного тока.

Ш1,Ж

f jHfpCHue ifUHtfniiKu nnHijHonoiu tcmx peaxvu

OffpuSofnxa usHipumftbHOU. utfffopf amiu

вшод Л Фиг. 7

иг.в

СКонец

Фиг.9

( измер

Занкнить киючи 19,10 ячейки. KOHHijfncuiuu 2-н

J

Заимить K/IIWU 23,31 gveuxu конмутаиии 3-N

Фиг.Ю

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, цифро- аналоговый преобразователь 8, аналого-цифровой преобразователь 9, микроэвм 10, канал 11 ввода-вывода микроэвм, вход 12 установка уровня- мощности, 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)

Редактор А. Долинич

Составитель Е, Капитанов

Техред Л.Олейник Корректор Е. Рошко

Заказ 4910/41 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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