Устройство для исследования механических свойств мышцы

 

Изобретение относится к медицинской технике - к устройствам для исследования механических свойств мышц, в частности миокарда 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 б, 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 физиологического режима нагрузок, сумматоры 35 и 37 и регистратор 33 сигналов. 2 ил. 10 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 В 5/103

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657731/14 (22) 17.01.89 (46) 30.03.91. Бюл. ¹ 12 (71) Институт физиологии Коми Научного центра Уральского отделения АН СССР и

Свердловский городской центр научно-технического творчества молодежи (72) В.С.Мархасин, Ф.А.Бляхман и Х,M.Нафиков (53) 615.475 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1560094, кл. А 61 В 5/10. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЫШЦЫ (57) Изобретение относится к медицинской технике — к устройствам для исследования механических свойств мышц, в частности миокарда человека, и может быть использо„„ ДЛ„, 1637761 А1 вано 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 физиологического режима нагрузок, сумматоры 35 и 37 и регистратор 33 сигналов, 2 ил.

1637761

Изобретение относится к медицинской технике, к устройствам для исследования механической an.ивности, 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;  — напряжение на выходе датчика сокращения комплекса последовательно соединенных препаратов; à — напряжение на выходе дат-. чика перемещения соединенных между собой концов последовательно соединенных препаратов; Д вЂ” напряжение на выходе дополнительного сумматора; AL максимальное укорочение комплекса последовательно соединенных препаратов; Л L4 и Л L5— максимальное укорочение, соответственно, одного и другого препаратов; Ро — максимальное изометрическое усилие, развиваемое комплексом препаратов при постоянной длине, Т вЂ” 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 воэможностью вращения вокруг оси 19. Препарат 4.соединен также со штоком 20 датчика 9 силы, а препарат 5 — со штоком 21 задатчика 15 механических деформаций.

Бток 21 соединен с катушкой 22, на которой размещена обмотка 23. Цилиндрическая катушка 22 помещена в кольцевой зазор 24 магнита 25 и закреплена диффузором 26 с возможностью перемещения вдоль оси препаратов 4, 5.

Каждый из датчиков 10, t3 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,7, экран 32 — со штоком 21.

10

15 дом 39 блока 40 формирования физиологи20

Выход датчика 13 перемещения (фотодиод 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 (фотодиод 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 36 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 45, .46, 47, 48;

С помощью блока 40 задаются параметры сокращения — расслабления препаратов: уровень постоянной составляющей постнагрузки;уровень преднагруэки;значение переменной составляющей постнагрузки; скорость растяжения, Зна гения 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 рь1чаг аналогичный рычагу 7 со своим датчиком перемещения, выход которого соединен с входом регистратора 33 (не показано).

Устройство работает следующим образом.

Мэ входах 41 — 44 блока 40 устанавливаются требуемые условиями эксперимента эна- ения 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 на

1637761

20

30

35 ао

55 вход 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  — величине изменения длины комплекса препаратов 4 и 5, а напряжение Д, равное их разности ( — Г), соответствует изменению длины препарата 5, В момент времени ll (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 времени! !! (фиг. 2) максимального укорочения b, L, присущего исследуемому комплексу, в данном случае при общей нагрузке 0,5 Ро (диаграмма Г, момент времени !!!, фиг. 2), механическое напряжение комплекса препаратов начинает умен шаться. При этом напряжение на выходе блока 40 поддерживается постоянным (В, период !!!-!Ч, 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 V 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 вЂ” препарата 5.

Из сравнения диаграмм В, Г и Д в периоды времени I - !! и III IV, 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 5, Д, фиг. 2, момент времени ill) меньшее соответствующего сокращения препарата 4 (Л I p, 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).

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 устрой1637761

I f

f l

1 fl 6

Составитель Н.Панфилов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор В.Ковтун

Заказ 881 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

crea, 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.