Устройство для исследования механических свойств мышцы

(5)5 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт физиологии Коми Научногоцентра Уральского отделения АН СССР иСвердловский городской центр научно-технического творчества молодежи(56) Авторское свидетельство СССРМ 1560094, кл. А 61 В 5/10.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЫШЦЫ(57) Изобретение относится к медицинскойтехнике - к устройствам для исследованиямеханических свойств мыщц, в частностимиокарда человека, и может быть использовано в физиологии, фармакологии и кардиологии. Использование изобретения обеспечивает исследование вклада каждого из последовательно соединенных препаратов в сократительную способность комплекса этих препаратов. Устройство содержит камеру 2 с физиологическим раствором 3, электродами 6, 7 электростимулятора 8 и последовательно соединенными исследуемыми препаратами 4 и 5, Концы комплекса препаратов соединены с датчиком 9 силы, датчиком 13 перемещения и задатчиком 15 механических деформаций. Соединенные друг с другом концы 11, 12 препаратов соединены также с другим датчиком 10 перемещения, Электронная часть устройства включает блок 40 формирования физиологи- З ческого режима нагрузок, сумматоры 35 и 37 и регистратор 33 сигналов, 2 ил.Изобретение относится к медицинской технике, к устройствам для исследования механической активности, в частности миокарда и других мышц животных и человека, и может быть использовано в физиологии, фармакологии и кардиологии. Цель изобретения - повышение достоверности результатов исследования последовательно расположенных мышц.На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - диаграммы напряжений, где А - напряжение на выходе электростимулятора; Б - напряжение на выходе датчика силы сокращения; В - напряжение на выходе датчика сокращения комплекса последовательно соединенных препаратов; Г - напряжение на выходе дат-. чика перемещения соединенных между собой концов последовательно соединенных препаратов; Д - напряжение на выходе дополнительного сумматора; Ь - максимальное укорочение комплекса последовательно соединенных препаратов; Ь О и Ь Е 5 - максимальное укорочение, соответственно, одного и другого препаратов; Ро - максимальное изометрическое усилие, развиваемое комплексом препаратов при постоянной длине, Т - время.Устройство содержит корпус 1, на котором закреплены камера 2 с физиологическим раствором 3, исследуемыми препаратами 4 и 5 и электродами 6, 7 электростимулятора 8, датчик 9 силы, датчик 10 перемещения соединенных между собой концов .11, 12 препаратов 4, 5, датчик 13 перемещения конца 14 комплекса препаратов и задатчик 15 механических деформаций,Исследуемые препараты 4, 5 соединены друг с другом последовательно концами 11, 12, соединенными также с концом 16 рычага 17, другой конец 18 которого закреплен на корпусе 1 с возможностью вращения вокруг оси 19. Препарат 4.соединен также со штоком 20 датчика 9 силы, а препарат 5 - со штоком 21 задатчика 15 механических деформаций.йток 21 соединен с катушкой 22, на которой размещена обмотка 23. Цилиндрическая катушка 22 помещена в ольцевой зазор 24 магнита 25 и закреплена диффузором 26 с возможностью перемещения вдоль оси препаратов 4, 5.Каждый из датчиков 10, 13 перемещения имеет оптронную пару (светодиоды 27, 28 и фотодиоды 29, 30), на пути светового потока которой размещены экраны 31, 32. Экран 31 жестко соединен с рычагом 17, эран 32 - со штоком 21.5 10 15 дом 39 блока 40 формирования физиологи 20 30 35 40 45 50 55 Выход датчика 13 перемещения (фото- диод 30) соединен с входом регистратора 33 сигналов, с первым входом 34 сумматора 35 и с первым прямым входом 36 сумматора 37, Выход сумматора 35 соединен с обмоткой 23 задатчика 15 механических деформаций.Выход датчика 10 перемещения (фото- диод 29) соединен с входом регистратора сигналов 33 и вторым инвертирующим входом 38 сумматора 37. Выход сумматора 37 соединен с входом регистратора 33, Сумматор 37 с прямым Зб и инверсным 38 входами работает как вычитающее устройство. Выход датчика 9 силы соединен с вхоческого режима нагрузки и входом регистратора 33.Каждый из входов 41, 42, 43, 44 блока 40 соединены с подвижным контактом соответствующего переменного резистора 4546, 47, 48;С помощью блока 40 задаются параметры сокращения - расслабления препаратов: уровень постоянной составляющей постнагрузки;уровень преднагрузки;значение переменной составляющей постнагрузки; скорость растяжения,Значения указанных параметров задаются путем установления заданного напряжения на входах 41 - 44 блока 40 с помощью резисторов 45 - 48.Выход блока 40 соединен со вторым входом 49 сумматора 35.Каждый из препаратов 4, 5 может быть размещен в отдельной камере (не показано) с отдельными электродами, соединенными с электростимулятором (при необходимости через линии задержки) для того, чтобы осуществить индивидуальное физиологическое и электрическое воздействие на каждый из препаратов. Для исследования трех последовательно расположенных препаратов вводится еще один рь 1 чаг аналогичный рычагу 7 со своим датчиком перемещения, выход которого соединен с входом регистратора 33 (не показано).Устоойство работает следующим образом.Нэ входах 41 - 44 блока 40 устанавливаются требуемые условиями эксперимента энацения параметров сокращения. Включают электростимулятор 8, с выхода которого на элект."оды 6, 7 подаются импульсное напряжение А (фиг, 2). В момент времени 1 в ответ на воздействие импульса возбуждения препараты 4, 5 начинают развивать механическое напряжение, суммарное значе ние которого в виде напряжения с выхода датчика 9 силы сокращения записывается в регистраторе 33 (Б, фиг. 2) и поступает навход 39 блока 40 формирования физиологического режима нагрузок, Пока величина нарастающего напряжения на выходе 39 блока 40 ниже величины заданного на входе 41 блока 40 уровня постоянной составляющей постнагрузки, на выходе блока 40 напряжение равно нулю и увеличение механического напряжения комплекса препаратов 4, 5 происходит при постоянной длине комплекса, т,е. перемещения штока 21 не происходит, напряжение на выходе датчика 13 перемещения, а значит и на входах 34 сумматора 35 и 36 сумматора 37 равно нулю.С выхода датчика 10 перемещения концов 11, 12 препаратов 4, 5 поступает напряжение на регистратор 33 (Г, фиг. 2) и на инвертирующий вход 38 сумматора 37. Так как на входе 36 сумматора 37 в это время напряжение равно нулю, то на его выходе возникает напряжение (Д, фиг. 2), соответствующее напряжению Г, но противоположное по знаку,Напряжение Г прямо пропорционально величине укорочения препарата 4, напряжение В - величине изменения длины комплекса препаратов 4 и 5, а напряжение Д, равное их разности (В - Г), соответствует изменению длины препарата 5,В момент времени 11 (фиг, 2), по достижении напряжением Б на входе 30 блока 40, установленного на входе 41 блока 40, уровня постоянной постнагрузки на выходе блока 40 появляется нарастающее напряжение, поступающее на вход 49 сумматора 35, на выходе которого начинает действовать увеличивающееся напряжение, вызывающее рост тока в обмотке 23 задатчика 15 механических деформаций. В результате взаимодействия магнитного поля обмотки 23 с магнитным полем постоянного магнита 25 катушка 22 со штоком 21 начинает перемещаться влево под действием механического напряжения комплекса препаратов 4 и.5, На выходе датчика 13 перемещения возникает напряжение (В, фиг, 2), поступающее на регистратор 33, прямой вход 36 сумматора 37 и вход 34 сумматора 35, Напряжение В практически повторяет напряжение на выходе блока 40. Цепь обратной связи (выход измерителя 13 - вход 34 сумматора 35 - обмотка 23) введена для повышения точности обработки штоком 21 управляющего напряжения с выхода блока 40.По достижении комплексом препаратов 4, 5 в момент времениИ (фиг. 2) максимального укорочения Л 1, присущего исследуемому комплексу, в данном случае при общей нагрузке 0,5 Ро (диаграмма Г, момент времени И 1, фиг. 2), механическое напряжение комплекса препаратов начинает умен 5 10 1520253035 ао 45 Формула изобретения Устройство для исследования механических свойств мышцы, содержащее камеру с питательным раствором, электростимулятор с размещенными в камере электродами, задатчик механических деформаций, первый датчик перемещения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и является одним из выходов устройства, второй вход первого сумматора соединен с выходом формирователя сигналов физиологического режима нагрузок, вход которого соединен с одним из выходов устрой 50 55 шаться, При этом напряжение на выходе блока 40 поддерживается постоянным (В, период И 1-И, фиг, 2), что обеспечивает расслабление препаратов 4, 5 при постоянной длине.В момент времечи И, когда развиваемое комплексом препаратов уменьшающееся усилие сравняется с величиной заданного на входе 42 блока 40 уровня преднагруэки, напряжение на выходе блока 40 начинает уменьшаться до исходного с заданной на входе 44 скоростью, В момент времени Ч цикл сокращение - расслабление заканчивается,При появлении на выходе электростимулятора 8 следующего импульса напряжения начинается вновь сокращение препаратов 4, 5, цикл повторяется. После записи заданного числа циклов электростимулятор 8 выключают,На диаграмме Г оказывается зафиксированным процесс сокращения - расслабления (изменения длины) препарата 4, на диаграмме Д - препарата 5.Из сравнения диаграмм В, Г и Д в периоды времени- и И 1- И, когда общая длина последовательно соединенных препаратов 4, 5 остается постоянной, видно, что длина каждого из препаратов изменяется. Это определяется их контрактильными (сократительными) свойствами и состоянием мышечной ткани каждого из препаратов и отражает их физическое состояние. Максимальное сокращение препарата 5 (Л 15, Д,фиг. 2, момент времени И 1) меньшее соответствующего сокращения препарата 4 (Л4, Г). Это свидетельствует о том, что вклад препаратов 4 и 5 в сакратимость комплекса различный, а именно - препарат 4 обладает большей сократимостью, препарат 5 - меньшей. Это, в частности, соответствует реальной ситуации, когда рядом с нормальным участком миокарда (препарат 4) находится ослабленный, ишемиэированный участок (препарат 5),1637761 Б 0.5 Р Составитель Н.Панфиловедактор В.Ковтун Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревс Тираж 446 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 881 ВНИИроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ства, и выход первого сумматора соединен с выходом задатчика механических деформаций, датчик силы, выход которого является одним из выходов устройства, второй сумматор, выход которого соединен с одним из выходов устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов исследования последовательно расположенных мышц, в него введены второй датчик перемещения, выход которого соединен с одним из выходов устройства и первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с первым входом 5 первого сумматора, выходом первого датчи ка перемещения и с одним из выходов устройства, выход датчика силы соединен с входом формирователя сигналов физиологического режима.10