Устройство для измерения электрических параметров биологических мембран Советский патент 1981 года по МПК A61B5/00 

Р1зобретеиие относится к медицинской технике и может быть использовано в диагностических целях при биологических исследованиях. Известно устройство для измерения электрических параметров биологических мембран, содержащее ячейку с потенциальным, токовым и индифферентным электродами, усилитель, регистратор тока и потенциала, генератор силовых импульсов, генератор частоты модуляции, переключатель режимов, причем индифферентный электрод через измеритель тока соединен с регистратором тока, потенциальный электрод через усилитель соединен с регистратором потенциала, генератор частоты модуляции через переключатель ре. жимов соединен с токовым электродом 1. Однако известное устройство не обеспечивает необходимую скорость нарастания потенциала на биологической мембране, например, при измерении быстрых натриевых токов на теплокровных, и надежной фиксации потенциала на гладких мышцах. Целью изобретения является уменьшение времени установления фиксированного потенциала на биологической мембране. Для достижения поставленной цели устройства для измерения электрических параметров биологических мембран, содержащее ячейку с потенциальным, токовым и индифферентным электродами, усилитель, регистраторы тока и нотенциала, генератор опорных импульсов, генератор частоты модуляции, переключатель режимов, причем индифферентный электрод через измеритель тока соединен с регистратором тока, потенциальный электрод через усилитель соединен с регистратором потенциала, генератор частоты модуляции через переключатель режимов соединен с токовым электродом, дополнительно имеет компаратор, бифазный модулятор, генератор импульсов частоты модуляции и два канала формирования управляющих сигналов, каждый из которых включает фазовый разделитель, фильтр, детектор и электронный коммутатор, соединенные последовательно, а также источники постоянного напряжения, отрицательной и положительной полярности, соединенные с электронными коммутаторами, при этом выход электронного коммутатора каждого из каналов формирования управляющих сигналов через переключатель режимов соединен с токовым электродом, один из входов фазового разделителя каждого из каналов формирования управляющих сигналов соедииен с выходом генератора импульсов

частоты модуляции, выход последнего также соединен с бифазным модулятором, кроме того, входы компаратора соединены с выходами усилителя и генератора онорных импульсов, выход компаратора через бифазиый модулятор соединен с вторым входом фазового разделителя каждого из каналов формирования управляюи их сигналов.

На чертеже изображено устройство для измерения электрических параметров биологических мембран.

Устройство содержит ячейку / с потенинальным, токовым и индифферентным электродами 2, 3, 4, усилитель 5, работаЮН1ИЙ в повторителя потенпиала, регистратор 6 тока, регистратор 7 потенциала, измеритель 8 тока, генератор 9 серии опорных импульсов, включающий делитель 10, соединенный с генератором // импульсов управления, генератор 12 импульсов тока, переключатель 13 режима, компаратор 14, бифазный модулятор 15, генератор 16 импульсов частоты модуляции, а также два канала формирования управляющих сигналов, включающие последовательно соединенные фазовые разделители 17, 18, фильтры J9, 20, детекторы 21, 22 и электронные коммутаторы 23, 24, источники 25, 26 постоянного напряжения соответственно положительной и отрицательной полярпости.

В режиме фиксации потенциала (переключатель 13 режима в положении Л) при включении генератора 9 опорных пмпульсов на один из входов компаратора 14 поступает опорное иапряжение L.,,, превышающее во время заряда емкости мембраны напряжение /1м, подаваемое с мембраны через усилитель 5 на второй вход компаратора. Компаратор 14 вычисляет разность опорного сигнала и сигнала с мембраны.

При , выходное напряжение компаратора М поступает на одпн из входов бифазного модулятора /5. На другой его ВХОД поступают импульсы модулирующей частоты с генератора 16 имиульсов частоты модуляции, причем частоту импульсов выбирают высокой, так что в в промежутке временн нарастания фиксированного потенциала на мембране укладывается не менее 10-20 импульсов модулирующей частоты.

На выходе бифазного модулятора /5 пмпульсы модулирующей частоты различны но фазе на 180° в зависимости от поляриости сигнала, поданного на его вход. Например, если сигнал на входе бнфазного моду; ятора 15, соединенного с выходом компаратора 14, положителен, то фаза модулирующего напряжения на его -выходе 0°. С выхода бифазного модулятора 15 импу,гьсы модулирующей частоты поступают иа входы двух фазовых разделителей /7 и 18, один из которых пропускает снтнал с фазой 0°, а другой - 180°.

Если , на выходе бифазпого модулятора 15 будет сигнал с фазой 0°. Он пройдет через фазовый разделитель 17, фильтр 19 и детектор 21. Сигнал, выделенный па нагрузке детектора 21, открывает электронный коммутатор 23, в результате

чего выходное напряженне источника 25 ностоянного напряжения положительной полярности будет приложено к бнологической мембране посредством токового электрода 3, имеющего сопротивление .т

Если на входах комнаратора 14 сигнал с мембраны /7,,, будет превыщать нанряжегше опорного генератора и„„ (Ьм Uon), то соответственно на выходе бифазного модулятора 15 будут импульсы модулируюней частоты с фазой 180°. Сигнал проходит через фазовый разделитель 18, фильтр 20, детектор 22 и открывает электронный коммутатор 24. В этом случае к мембране приложено выходное напряжепне источника 26 постоянного напряжения отрицательной полярности.

Если сигналы на входах компаратора отличаются менее, чем на заданную величину AU, на выходе бифазного модулятора 15 сигнал отсз тствует, фазовые разделители 17, 18 закрыты, а следовательно и нанряженне на входах электронных коммутаторов 23, 24 отсутствует, и они закрыты. Как только потенциал на мембране изменится на величину Af/ в любую сторону, введенные блоки вновь начинают вырабатьгаать заправляющий сигнал, который открывает один из электронных коммутатором 23 или 24, тем самым но,здерживая напряжение на мембране равным П П -+- П

- м - - он CiiL/.

Величину AU выбирают из условий требуемой точности поддерл ания фиксированного потенциала на мембране в пределах 0,5-2% от UonУстройство для измерения электрических параметров . биологических мембран позволяет снизить в 3-7 раз время установления фиксированного потенциала на биологической мембране.

Формула изобр-етения

Устройство для измерения электрических параметров биологических мембран, содержащее ячейку с потенциальным, токовым II индифферентным электродами, уснлнтель, регистраторы тока и потенциала, генератор опорных импульсов, генератор частоты модуляции, переключатель режимов, причел индифферентный электрод через измеритель тока соединен с регистра. тором тока, потенциальный электрод через

усилитель соедннен с регистратором нотенциала, генератор частоты модуляции через переключатель режимов соединен с токовым электродом, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени установления фиксированного потенциала на биологической мембране, оно имеет компаратор, биофазный модулятор, генератор импульсов частоты модуляции и два канала формирования управляющих сигналов, каждый из которых включает фазовый разделитель, фильтр, детектор и электронный коммутатор, соединенные последовательно, а также источники постоянноного напряжения отрицательной и положительной полярности, соединенные с электронными ком-мутаторами, при этом выход электронного коммутатора каждого из каналов формирования управляющих сигналов через переключатель режимов соединен с токовым электродом, один из входов фазового разделителя каждого из каналов формирования управляющих сигналов соединен с выходом генератора импульсов частоты модуляции, выход последнего соединен также с бифазным модулятором, кроме того, входы компаратора соединены с выходами усилителя и генератора опорных импульсов, выход компаратора через бифазный модулятор соединен с вторым входом фазового разделителя каждого из каналов формирования управляющих сигналов.

15

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство

СССР № 586899, кл. А 61 В 5/04, 1976.