Устройство для исследованияэлЕКТРичЕСКиХ ХАРАКТЕРиСТиК биОлО-гичЕСКиХ ТКАНЕй Советский патент 1981 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицине кой технике, а именно к устройствам для функциональной диагностики. Известно устройство для исследования электрических характеристик биологических тканей, которое содержит ячейку с потенциальным, токовым и индифферентным электродами, при этом потенциальный электрод последовательно соединен с повторителем потенциала, дифференциальным усилите лем, и токовым электродом, регистри рующий прибор,соединенный через изм ритель тока с индифферентным электро дом, генератор опорных сигналов, соединенный со вторым входом дифференциального усилителя рД. Недостатком данного устройства является низкая точность стабилизации напряжения на объекте, что в конечном итоге приводит к низкой точности измерений, а также к низкой устойчивости устройства. Устойчивост устройства и точность стабилизации напряжения на объекте определяют как электрическими параметрами у ройства, так и характеристиками меняемых электродов. В процессе измерений сопротивление электрод меняется, нарушается условие кри ческого затухания и устройство м жет перейти в автоколебательный жим, что, как правило, приводит повреждению биологического объек При работе в режиме, далеком от тического затухания, снижается точность отслеживания командного сигнала. Кроме того, для обеспеч ния высокой точности стабилизации напряжения на объекте величину к .фициента усиления устройства QTp МЯТС.Я увеличить, а так как в pea ных операционных усилителях, на рых построено устройство, с рост усиления уменьшается частота ере амплитудно-частотной характеристики то это приводит к снижению устой ивости, быстродействия устройства

следовательно, к снижению и точности измерения электрических параметров объекта.

Цель изобретения - повышение стабильности и точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен преобразователь напряжение-ток, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход - с TOKoiвыи электродом.

На чертеже изображена структурная схема устройства для исследования электрических характеристик биологических тканей.

Устройство содержит ячейку 1 с потенциапьньми электродами 2, токовым электродом 3, индифферентным электродом 4, повторитель 5 потенциала, входы которого соединены с потенциальными электродами, дифференциальный усилитель 6, преобразователь 7 напряжение-ток, выход которого соединен с токовым электродом, генератор 8 опорного напряжения , регистрирующий прибор 9 напряжения и регистрирующий прибор 10 тока. Выход повторителя 5 потенциала соединен с регистрирующим прибором 9 и с первым входом дифференциального усилителя 6,. Второй вход дифференциального .усилителя 6 соединен с генератором 8, а выход с регистрирунядим прибором 10 тока и входом преобразователя 7 иапряжениеток. Индифферентный электрод 4 заземлен.

Устройство работает следующим образом.

Б ячейку, заполненную токопроводящим физиологическим раствором, помещают биологический объект (нервная мыпечиая или какая-либо другая клетка и через полупроницаемую мембрану ограничивающую клетку, внутрь нее вводят потенциальный и токовы1{ электроды 2 и 3. При подаче с генератора 8 сигнала в цепи возникает ток, образуя разность потенциалов на мембране клетки, которая измеряется повторителем 5 потенциала. Результат измерения поступает на регистрирующий прибор 9 и один из входов дифференциального усилителя 6, на второй вход которого поступает сигнал с генератора 8. Напряжение ошибки (разность между напряжением мембраны и опорным напряжением), усиленное дифференциальным усилителем 6, поступает на регистрирующий прибор IО

тока и преобразователь 7 напряжение-ток, который с коэффициентом преобразования а преобразует напряжение, поступающее на его ёход, в ток, проходящий через токовый электрод 3, мембрану биологического объекта и индифферентный электрод 4, причем этот ток, пропорциональный сигналу ошибки, не зависит от электрических параметров токового электрода и биологического объекта.

Дифференциальное уравнение, которому подчиняется процесс измерения, осуществляемый устройством, позволяет оценить особенности устройства в части устойчивости, быстродействия и точности измерения параметров объекта. Вычисления, проведенные известнымметодом.приводят к следующему выражению

(:t:t/% Vu c)c-4.c

где W - коэффициент передачи устрой. ства по напряжению с постоянной времени С ; .,ы постоянная времени биологичеО М

кого объекта;

- сопротивление мембраны; 6iv) - емкость мембраны; УС комнатный сигнал; VM напряжение на мембране.

f м

где О/ - коэффициент преобразования напряжение-ток.

Следовательно, услОйие критического затухания для описываемого устройства

t Л y 4 К AKoC.

f л л V А tX Jt JI

C2.)

В устройстве точность отслеживания мембраной командного сигнала зависит от произведения К.оС и повышать точность можно, увеличивая коэффициент преобразования (Л-напряжение-ток, величина которого не зависит от f . Как следует из уравнения (.2) , увеличение ( способствует не только повышению точности устройства, но и расширению частотного диапазона сигналов, для которьгх выполняется критерий критического затзосания, т.е. повьииению быстродействия. Коэффициент