Устройство для механического воздействия на биологические ткани

 

Устройство позволяет осуществлять регулируемое по частоте, продолжительности и силе воздействие на биологические ткани при точном определении момента касания рабочим инструментом биологической ткани. В момент касания рабочим инструментогл биологической ткани движение подвижной части электромеханического преобразователя резко замедляется, вследствие чего в ее обмотке и в соединенной последовательно с ней первичной обмотке повышающего трансформатора происходит изменение тока. При этом во вторичной обмотке возникает импульс напряжения, который усиливается масщтабным усилителем и подается на триггер Шмитта. Последний генерирует прямоугольный импульс, подающийся через открытый переключатель аналоговых сигналов на регистратор и на асинхронный триггер, который переводит переключатель в закрытое состояние . Таким образом, на регистратор подается прямоуго.льный импульс, передний фронт которого соответствует моменту касания рабочим инструментом биологической ткани. Попадание на регистратор импульсов, могущих возникать в другие моменты времени, исключается. 2 ил. S (Л От Внешнего источ- w 2 1 ника запускающие. I I Ь. сигналов На регистратор на регистратор 1чЭ со ас ho На регистратор Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А2 (51) 4 А 61 В 5 05 5 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/1а регистратор

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1168196 (21) 3974159/28-14 (22) 04.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Институт физиологии им. А. А. Богомольца (72) Ю. Е. Дьяченко и В. Я. Фридлянский (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1168196, кл. А 61 В 5/05, 5/16, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ТКАНИ (57) Устройство позволяет осуществлять регулируемое по частоте, продолжительности и силе воздействие на биологические ткани при точном определении момента касания рабочим инструментом биологической ткани.

В момент касания рабочим инструментом биологической ткани движение подвижной части электромеханического преобразователя резко замедляется, вследствие чего в ее обмотке и в соединенной последовательно с ней первичной обмотке повышающего трансформатора происходит изменение тока. При этом во вторичной обмотке возникает импульс напряжения, который усиливается масштабным усилителем и подается на триггер

Шмитта. Последний генерирует прямоугольный импульс, подающийся через открытый переключатель аналоговых сигналов на регистратор и на асинхронный триггер, который переводит переключатель в закрытое состояние. Таким образом, на регистратор подается прямоугодьный импульс, передний фронт которого соответствует моменту касания рабочим инструментом биологической ткани.

Попадание на регистратор импульсов, могущих возникать в другие моменты времени, исключается. 2 ил.

1297801

Изобретение относится к медицинской технике, может быть использовано в физиологических и психоневрологических исследованиях и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1168196.

Цель изобретения — повышение точности определения момента касания рабочим инструментом биологической ткани.

На фиг. l изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений на выходе основных блоков устройства.

Устройство для механического воздействия на биологические ткани содержит коммутатор 1 режимов, кнопку 2 запуска, генератор 3 импульсов с потенциометром 4, регулируемый элемент 5 задержки с потенциометром 6, генератор 7 изменяющегося напряжения, исполнительный блок 8 с тензоэлектрическим преобразователем 9, электромеханическим преобразователем 10 и держателем 11, на котором закреплен рабочий инструмент 12, усилитель 13, пороговое устройство 14 с потенциометром 15, второй регулируемый элемент 16 задержки с потенциометром 17, повышающий трансформатор

18, масштабный усилитель 19, триггер Шмитта 20, переключатель 21 аналоговых сигналов, нерегулируемый элемент 22 задержки, асинхронный RS-триггер 23. Генератор 7 изменяющегося напряжения содержит, в свою очередь, генератор 24 линейно нарастающего напряжения, блок 25 выборки-хранения и блок 26 сброса напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом исследования торец рабочего инструмента 12 помещают над.исследуемым участком биологической ткани. С помощью коммутатора 1 выбирают режим работы устройства (внешний запуск, внутренний запуск, запуск от кнопки), а с помощью потенциометров 4, 6, 15 и 17, соответственно, устанавливают параметры работы устройства и наносимого на биологическую ткань раздражения, а именно: частоту повторения, задержку относительно запуска внешнего регистрирующего устройства, силу давления рабочего инструмента на биологическую ткань и продолжительность этого давления.

При поступлении запускающего электрического импульса от кнопки 2, внешнего (не показан) или внутреннего генератора 3 запускающих импульсов через коммутатор 1 на вход элемента 5 задержки в нем вырабатывается прямоугольный импульс, длительность которого регулируется потенциометром 6. Этот импульс поступает на один из управляющих входов генератора 7 изменяющегося напряжения и на вход нерегулируемого элемента 22 задержки. Передний фронт импульса служит для запуска регистратора, а задний — через время, определяемое длительностью импульса и необходимое для выхода регистратора на рабочий режим, запускает генератор 24 линейно нарастающего напряжения и нерегулируемый элемент 22 задержки, генерирующий прямоугольный им.пульс, длительность которого выбирается заведомо меньшей времени от начала движения рабочего инструмента до момента касания им биологической ткани. Этот импульс, поступая на R-вход асинхронного

RS-триггера 23, своим задним фронтом опрокидывает его, и на инверсном выходе триггера 23 появляется сигнал высокого уровня (уровень единицы), который, поступая на управляющий вход переключателя

21 аналоговых сигналов, переводит его в открытое состояние.

Линейно нарастающее напряжение, вырабатываемое генератором 24, подается на первый вход блока 25 выборки-хранения, который в это время находится в режиме выборки, так что мгновенное значение напряжения на его выходе равно напряжению на

20 первом входе. Это напряжения через первичную обмотку повышающего трансформатора 18 подается в исполнителный блок 8

55i для нанесения раздражения, а именно на электромеханический преобразователь 0 блока 8, подвижная часть которого с укрепленным на ней держателем 1 1, тензоэлектрическим преобразователем 9 и рабочим инструментом 12 под действием этого напряжения поворачивается, в результате чего рабочий инструмент приближается к исследуемому участку биологической ткани, касается ее и производит надавливание.

В момент касания рабочим инструментом

12 биологической ткани его движение и движение подвижной части электромеханического преобразователя 10 резко замедляется, в обмотке подвижной части электромеханического преобразователя и в соединенной последовательно с ней первичной обмотке повышающего трансформатора 18 происходит изменение тока вследствие возникновения ЭДС самоиндукции в обмотке подвижной части электромеханического преобразователя при изменении скорости ее движения. При этом во вторичной обмотке повышающего трансформатора 18 возникают импульсы напряжения, которые после усиления масштабным усилителем 19 поступают на вход триггера

Шмитта 20. При достижении напряжения с выхода масштабного усилителя 19 величины, соответствующей порогу срабатывания триггера Шмитта 20, на его выходе появляется прямоугольный импульс, длительность которого соответствует времени от достижения входным напряжением порога срабатывания до уменьшения этого напряжения ниже порога отпускания триггера. Прямоугольный импульс с выхода триггера Шмитта 20 подается через переключатель 21 аналоговых сигналов, который в это время находится в открытом состоянии, на один из каналов регистратора и на S-вход асинхронного

RS-триггера 23 и своим задним фронтом

1297801

Формула изобретения

50 опрокидывает его, в результате чего на инверсном выходе асинхронного RS-триггера появляется напряжение низкого уровня (уровень нуля), которое запирает переключатель 21 аналоговых сигналов.

Таким образом, переключатель 21 отпирается только во время, предшествующее моменту касания рабочим инструментом биологической ткани, и запирается сразу после касания (фиг.2), что исключает возможность попадания на регистратор импульсов, могущих возникать в моменты начала движения подвижной части электромеханического преобразователя 10 и возврата ее в исходное положение. С выхода переключателя 21 аналоговых сигналов за время рабочего цикла устройства на регистратор поступает только один короткий импульс, фронт которого соответствует моменту касания рабочим инструментом исследуемой биологической ткани.

После касания рабочим инструментом 12 ткани тензоэлектрический преобразователь

9 начинает выдавать напряжение, пропорциональное силе давления рабочего инструмента на ткань. Это возрастающее напряжение усиливается усилителем 13 напряжения и подается на один из входов порогового устройства 14 с регулируемым порогом срабатывания, представляющего собой компаратор напряжения. Когда усиленное напряжение от тензоэлектрического преобразователя 9 достигает уровня напряжения, установленного с помщью потенциометра 15, шкала которого проградуирована в единицах еилы с учетом диаметра торца рабочего инструмента, на выходе порогового устройства 14 возникает перепад напряжения, который подается на вход элемента 16 задержки с управляемой потенциометром 7 длительностью и на генератор 24 линейно нарастающего напряжения и выключает его.

Одновременно элемент 16 задержки, в котором устанавливается время экспозиции достигнутого давления рабочего инструмента на ткань, вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого соответствует времени экспозиции.

Этот импульс поступает на блок 26 сброса напряжения и своим передним фронтом вызывает срабатывание аналогового ключа, отключающего через второй вход блока 25 выборки-хранения от генератора 24 линейно нарастающего напряжения. Блок 25 выборки-хранения переходит в режим хранения, поэтому напряжение, достигнутое к этому моменту на выходе генератора 24 линейно нарастающего напряжения, сохраняется в блоке 25 и продолжает поступать на электромеханический преобразователь 10 в исполнителный блок 8. Задний фронт импульса, выработанного элементом 16 задержки, вызывает срабатывание второго аналогового ключа в блоке 26, разряжающего через третий вход запоминающего конденсатора в блоке 25 выборки-хранения, в результате чего напряжение на его выходе, а следовательно, и на электромеханическом преобразователе 10 падает до нуля. Экспозиция давления рабочего инструмента на биологическую ткань заканчивается, и нодвижная часть электромеханического преобразователя вместе с рабочим инструментом под действием возвратной пружины, являющейся одним из элементов электромеханического преобразователя 10, возвращается в исходное положение. Этим рабочий цикл заканчивается, и устройство готово к следующему запуску.

На выходе блока 21 вырабатывается короткий прямоугольный импульс, передний фронт которого соответствует моменту касания рабочим инструментом биологической ткани, что намного повышает точность определения момента касания, а следовательно, и точность измерения латентного периода при исследовании рефлексов. Кроме того, формируемый в момент касания импульс может быть использован для запуска дополнительных устройств, например частотомерахронометра или измерителя временных интервалов при автоматизации исследований.

Повышающий трансформатор 18 имеет коэффициент трансформации порядка 1:100 и выполнен на тороидальном сердечнике из пермаллоя.

Устройство для механического воздействия на биологические ткани по авт. св. № 1168196, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения момента касания рабочим инструментом биологической ткани, в него дополнительно введены повышающий трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой электромеханического преобразователя, масштабный усилитель, триггер

Шмитта, переключатель аналоговых сигналов, нерегулируемый элемент задержки и асинхронный RS-триггер, при этом вход масштабного усилителя соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, а выход через триггер Шмитта подключен к сигнальному входу переключателя аналоговых сигналов и к входу S-асин хронного RS-триггера, к R-входу которого подключен выход нерегулируемого элемента задержки, а выход соединен с управляющим входом переключателя аналоговых сигналов, вход нерегулируемого элемента задержки подключен к выходу первого регулируемого элемента задержки, а выход переключателя аналоговых сигналов соединен с одним из кана чов регистратора

1297801

13

1Ч

27

Момент касинил

Фиг. 2

Составитель А. Фальцман

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Заказ 728/4 Тираж 596 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4