Устройство для измерения электропроводности биологических жидкостей

СОК)3 СОВГ ГСКИХ СО (ИАИ(:)ИЧГ СКИХ РГСПУБ.1 ИК 2 9)(яи А 61 В 5/О ПИСА ИЗОБРЕТЕН ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1516089, кл. А 61 О 7/02, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ(57) Изобретение относится к биологии иможет быть использовано, например, в животноводстве для измерения злектропроводности цервикального секрета животных,а также в медицине для ранней диагностикибеременности или для определения фазыполового цикла. Цель изобретения - повышение точности измерений и уменьшение трудоемкости процедуры. Длядостижения указанной цели рабочий конец датчика 4 снабжен измерительнойячейкой, внутри которой установлены измерительные 3 и 5 и сигнальные 9 электроды,причем внутренняя полость ячейки соединена с насосом 13, снабженным приводом,ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТ ЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР 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 установле- З ны на равных расстояниях один от другого и от рабочего конца датчика электроды 3, 5 и 9, причем вход порогового элемента 10 подсоединен к электроду 9, наиболее удаленному от рабочего конца датчика 4. Электроды 3, 5 и 9 выполнены в виде шайб с отверстиями, образующие которых совпадают с образующими внутренней полости 0 ячейки, соединенной каналом с камерой воздушного насоса. Насос 13 выполнен в видеевай патрубка с гибкой мембраной, связанной штоком с рычагом, сопряженным с управляющим органом включателя. 2 э,п, ф-лы, 2 ил, 0чИзобретение 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 разьем 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, кото 10 15 50 55 20 25 30 35 40 45 рый 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 (сименс). 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 обьем измеряемой жидкости, благодаря чему и достигается высокая точность и уменьшение трудоемкости измерений. При работе с крупным рогатым скотомдлину 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 см Следуетз.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 к нопочн ого е кг.ю чете л я (вто рой ка нал 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 диапазона частот 200-500 кГц, в котором становятся несущественными искажающие елияния емкостей переходов электрод - .идкость, время нарастания и убывания электрического поля между электродами дагчика 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, отрегулированный на интервал времени, требуемый для проведения измерения электропровод- ности (десятки-сотни миллис). Пороговая схема регулируется таким образом, чтобы ее срабатывание происходило при замыкании 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 помощью 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. Основные элементы электронной схемы могут быть изготовлены на основе стандартных микросхем. Таким образом, совокупность отличительных признаков предложенного устройства позволяет проводитьвысокоточные измерения удельной элект 5 ропроводности биологических жидкостей,в том числе цервикального секрета человека или животного и зв, без его предварительного извлечения, чем и достигаетсяпоставленная цель.10 Формула изобретения1. Устройство для измерения электропроводности биологических жидкостей,содержащее контактный датчик, общийэлектрод которого через выключатель сое 15 динен с генератором переменного напряжения, а измерительный электрод связан сусилителем, подключенным к последовательно соединенным выпрямителю, аналогоцифровому преобразователю и цифровому20 индикатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерений и уменьшения трудоемкости процедуры, рабочий конец датчика снабженизмерительной ячейкой, внутри которой ус 25 тановлены общий и измерительный электроды и введен дополнительныйсигнальный электрод, причем внутренняяполость ячейки соединена с воздушным насосом, снабженным приводом, сопряжен 30 ным с управляющим органом выключателя,сигнальный электрод подключен к блокуавтоматического управления узлом измерения электропроеодности, состоящему изпорогового элемента, вход которого соеди 35 нен с сигнальным электродом, а выход через таймер связан с управляющим входомреле, соединяющего выход усилителя с входом выпрямителя.2, Устройство поп, 1, отл ича ющее 40 с я тем, что измерительная ячейка датчикавыполнена в виде цилиндрической полости.открытой на рабочем конце датчика, внутрикоторой установлены на равном расстоянии друг от друга и от рабочего конца45 датчика три электрода, причем входпорогового элемента связан с сигнальным электродом наиболее удаленнымот рабочего конца датчика, кроме того,электроды выполнены в виде шайб с50 отверстиями, образующие которыхразмещены на внутренней поверхности полости ячейки, соединенной каналом с камерой воздушного насоса.3, Устройство по и. 1, от лича ю ще е 55 с я тем, что воздушный насос выполнен в видепатрубка с гибкой мембраной, связаннойштоком с рычагом, сопряженным с управляющим органом выключателя,1671267 г 7 остэвитель А,Рыжихехред М.Моргентал Коррект Демчик оизводсгвенно-издательский комбинат "Патент". г. Уж л, Гагарина, 101 едактор О,Хрипакаэ 2782ВНИИПИ Гос Тираж 436 Подписноедарственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/Ь