Устройство для измерения электропроводности биологических жидкостей Советский патент 1991 года по МПК A61B5/53 A61B5/05 

Изобретение относится к биологии и может быть использовано, например, в животноводстве для измерения электропроводности цервикального секрета рогатого скота с целью определения по величине электропроводности оптимального времени осеменения, а также в медицине для ранней диагностики беременности или для определения фазы полового цикла.

Целью изобретения является повышение точности измерений и уменьшение трудоемкости процедуры.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг.2 - конструкция датчика с подсоединенным к нему механическим воздушным насосом.

Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения со стабилизированным напряжением, выход которого через кнопочный выключатель 2 Измерение подключен к среднему (общему) электроду 3 датчика 4; нижний (измерительный) электрод 5 подсоединен к входу усилителя, выполненного в виде операционного усилителя 6, один из входов которого соединен сопротивлением обратной связи 7 с его выходом, второй вход усилителя подсоединен к общей шине, а выход - к геркону 8; верхний (сигнальный) электрод 9 датчика 4 подсоединен к входу порогового элемента 10, выход которого через таймер 11 соединен с управляющим входом реле (геркона) 8; механический или электромеханический привод 12, сопряженный с выключателем 2, подсоединен к насосу 13, соединенному с полостью измерительной ячейки датчика 4; геркон соединяет выход усилителя с выпрямителем 14, последовательно соединенным с АЦП 15 и цифровым индикатором 16.

Стержень 17 датчика выполнен из электроизолирующего материала. Электроды 3, 5 и 9 в измерительной ячейке датчика 4 соединительными проводами 18 через разъем 19 подключены к корпусу прибора и к измерительному узлу. Насос 20 функционирует через канал 21 (полностью) в стержне датчика, патрубок 22 соединяется с насосом 20, содержащим мембрану 23, подсоединенный к ней шток 24 и рычаг 25 (типа спускового курка), сопряженный с кнопочным включателем 2.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий конец датчика 4 приводится в соприкосновение со слизистой поверхностью органов животного, на которой содержится цервикальный секрет, после чего оператор воздействует на шток 24, который приводит в действие насос 20. содержащий внутри измерительной ячейки датчика 4 разряжение, при этом рычаг 25 воздействует на шток 24, который растягивает мембрану 23, создавая разряжение внутри патрубка 22, и одновременно включает кнопочный выключатель 2, который подключа- .ет выход генератора 1 к электроду 3. Вследствие разряжения в полости ячейки

цервикальный секрет засасывается внутрь ячейкой и замыкает межэлектродные промежутки. В момент замыкания межэлектродного промежутка 3-9 на входе порогового элемента 10 появится электрический сигнал, под воздействием которого пороговый элемент 10 сработает и включит таймер 11, который на определенное время замкнет контакты геркона 8, тем самым окончательно замкнется измерительная цепь (генератор 1 - датчик 4 - операционный усилитель 6 - с сопротивлением обратной связи 7 и далее) и по уровню проводимости межэлектродного промежутка (3-5) в цепи узла обработки электрических

сигналов будет измерена величина электропроводности секрета, которая после длительной обработки индицируется, например, в цифровом виде, индикатором 16 в единицах электропроводности (симене).

Так как измерение электропроводности производится только в момент соприкосновения секрета с верхним (сигнальным) электродом 9, то этим обеспечиваются стабильные условия перемыкания секретом измерительного межэлектродного промежутка 3-5, не зависящие от силы прижатия датчика к слизистой поверхности, исключаются ситуации неполного замыкания электродного промежутка 3-5, сохраняется постоянным объем измеряемой жидкости, благодаря чему и достигается высокая точность и уменьшение трудоемкости измерений.

При работе с крупным рогатым скотом длину датчика выбирают около 500 мм, диаметр стержня 5-7 мм, внутренний диаметр

измерительной ячейки на рабочем конце датчика 1,5-3.0 мм, что обеспечивает хорошее проникновение цервикального секрета в ячейку при небольших разряжениях. Первый (нижний) электрод датчика может

быть установлен на расстоянии 1-2 мм от торца датчика, расстояния между электродами, выполненными, например, в виде круглых металлических шайб с круглыми же отверстиями, около 1 мм; толщина электродов около 1 мм.

Объем под диафрагмой, с помощью которой создается разряжение в канале, определяется размерами рабочего участка канала, в котором установлены электроды, и может составлять около 1 см3 Следует отметить, что система понижения давления в измерительной ячейке датчика может быть выполнена различным образом, в том числе и на основе электромеханического привода, например, в виде двухканального кнопочного включателя (второй канал предназначен для включения измерительной схемы) и соленоида, сердечником которого является шток, прикрепленный к диафрагме воздушного насоса.

Частота переменного синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором, выбрана в оптимальном диапазоне частот 200-500 кГц, в котором становятся несущественными искажающие влияния емкостей переходов электрод - .идкосгь, время нарастания и убывания электрического поля между электродами датчика оказывается значительно меньше характерного времени нарастания ЭДС поляризации контактной поверхности электродов, что позволяет применить дешевые электроды из нержавеющей стали.

В качестве таймера может быть использован ждущий мультивибратор, отрегулиро- ванный на интервал времени, требуемый для проведения измерения электропроводности (десятки-сотни миллис). Пороговая схема регулируется таким образом, чтобы ее срабатывание происходило при эамыка- нии сигнального межэлектродного промежутка 5-9 цервикальным сектором, имеющим минимальную проводимость

.Определение коэффициента передачи, связывающего измеряемые значения электропроводности секрета с его удельной электропроводностью, осуществляется путем калибровочных измерений электропроводности стандартных растворов, свойства которых контролируются с по- мощью высокоточных лабораторных кондуктометров.

Питание электронной схемы предложенного устройства осуществляется от аккумуляторного источника питания, размещенного непосредственно в корпусе прибора. Корпус прибора выполнен с учетом эргономических требований, обеспечивающих удобства работы, например, в виде рукоятки пистолетного типа. Основ- ные элементы электронной схемы могут быть изготовлены на основе стандартных микросхем.

Таким образом, совокупность отличительных признаков предложенного устройства позволяет проводить высокоточные измерения удельной электропроводности биологических жидкостей, в том числе цервикального секрета человека или животного In situ, без его предварительного извлечения, чем и достигается поставленная цель.

Формула изобретения

1,Устройство для измерения электропроводности биологических жидкостей, содержащее контактный датчик, общий электрод которого через выключатель соединен с генератором переменного напряжения, а измерительный электрод связан с усилителем, подключенным к последовательно соединенным выпрямителю, аналого- цифровому преобразователю и цифровому индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и уменьшения трудоемкости процедуры, рабочий конец датчика снабжен измерительной ячейкой, внутри которой установлены общий и измерительный электроды и введен дополнительный сигнальный электрод, причем внутренняя полость ячейки соединена с воздушным насосом, снабженным приводом, сопряженным с управляющим органом выключателя, сигнальный электрод подключен к блоку автоматического управления узлом измерения электропроводности, состоящему из порогового элемента, вход которого соединен с сигнальным электродом, а выход через таймер связан с управляющим входом реле, соединяющего выход усилителя с входом выпрямителя.

2,Устройство по п. 1. отличающее с я тем. что измерительная ячейка датчика выполнена в виде цилиндрической полости, открытой на рабочем конце датчика, внутри которой установлены на равном расстоянии друг от друга и от рабочего конца датчика три электрода, причем вход порогового элемента связан с сигнальным электродом наиболее удаленным от рабочего конца датчика, кроме того, электроды выполнены в виде шайб с отверстиями, образующие которых размещены на внутренней поверхности полости ячейки, соединенной каналом с камерой воздушного насоса.

3,Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что воздушный насос выполнен в виде патрубка с гибкой мембраной, связанной штрком с рычагом, сопряженным с управляющим органом выключателя.

IS

Фиг. 2

Изобретение относится к биологии и может быть использовано, например, в животноводстве для измерения электропроводности цервикального секрета животных, а также в медицине для ранней диагностики беременности или для определения фазы полового цикла. Цель изобретения - повышение точности измерений и уменьшение трудоемкости процедуры. Для достижения указанной цели рабочий конец датчика 4 снабжен измерительной ячейкой, внутри которой установлены измерительные 3, 5 и сигнальные 9 электроды, причем внутренняя полость ячейки соединена с насосом 13, снабженным приводом, сопряженным с управляющим органом выключателя. Сигнальный электрод 5 подключен к блоку автоматического управления узлом измерения электропроводности, состоящего , например, из порогового элемента 10, вход которого подключен к сигнальному электроду 9, а выход через таймер 11 соединен с управляющим входом реле 8, например, геркона, соединяющего выход операционного усилителя 6 с входом выпрямителя 14. Измерительная ячейка датчика 4 выполнена в виде цилиндрической полости определенного диаметра, открытой на рабочем конце датчика, внутри которой установлены на равных расстояниях один от другого и от рабочего конца датчика электроды 3, 5 , 9, причем вход порогового элемента 10 подсоединен к электроду 9, наиболее удаленному от рабочего конца датчика 4. Электроды 3, 5, 9 выполнены в виде шайб с отверстиями, образующие которых совпадают с образующими внутренней полости ячейки, соединенной каналом с камерой воздушного насоса. Насос 13 выполнен в виде патрубка с гибкой мембраной, связанной штоком с рычагом, сопряженным с управляющим органом включателя. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.