Пристрій для вимірювання електричного опору біологічної рідини

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в урологии, нефрологии, в частности для определения почечной недостаточности, а также в кондуктометрии для измерения удельной электрической проводимости растворов электролитов контактными четырехэлектродными датчиками. Известно кондуктометрическое устройство [1] с использованием дифференциального метода измерения, содержащее синхронный детектор, дифференциальный усилитель, два датчика. Недостатком данного устройства является сложность автоматизации процесса калибровки, низкая точность измерения. Известны кондуктометрические устройства [2] для измерения электрической проводимости кондуктометрического датчика в составе эталона удельной электрической проводимости. Основным узлом системы является многоконтурная измерительная цепь со смешанным (статическим и астатическим) регулированием. Эти приборы обеспечивают высокую точность и помехоустойчивость, однако, наличие громоздких регулирующи х элементов и систем уравновешивания существенно усложняет конструкцию этих приборов. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство [3] для измерения электрического сопротивления биологической жидкости, содержащее задающий генератор напряжения, измерительный датчик с двумя потенциальными и двумя токовыми электродами, первый из токовых электродов подключен к первому выходу задающего генератора напряжения, а второй - к преобразователю ток-напряжение, второй вывод которого соединен с общим проводом устройства, а также последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь и блок вывода информации. Недостаток устройства заключается в том, что его выполнение требует больших аппаратурных затрат. Задачей изобретения является создание такого устройства, в котором путем введения четырех двухпозиционных аналоговых электронных ключей, применения в качестве задающего генератора напряжения генератора прямоугольных импульсов, а также использования в качестве преобразователя ток-напряжение калиброванного резистора обеспечивается упрощение устройства. Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения электрического сопротивления биологической жидкости, содержащее задающий генератор напряжения, измерительную ячейку с двумя потенциальными и двумя токовыми электродами, первый из токовых электродов подключен к первому выходу задающего генератора напряжения, а второй - к преобразователю ток-напряжение, второй вывод которого соединен с общим проводом устройства, а также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок вывода информации, согласно изобретению, введены четыре двухпозиционных электронных ключа, входы управления которых соединены между собой и подключены ко второму выходу задающего генератора напряжения, неподвижный нормально-замкнутый контакт первого ключа соединен с неподвижным нормально-разомкнутым контактом второго ключа и первым потенциальным электродом, неподвижный нормально-замкнутый контакт второго ключа соединен с неподвижным нормально-разомкнутым контактом первого ключа и вторым потенциальным электродом, неподвижный нормально-замкнутый контакт третьего ключа соединен с неподвижным нормально-разомкнутым контактом четвертого ключа и вторым токовым электродом, неподвижный нормально-замкнутый контакт четвертого ключа и неподвижный нормальноразомкнутый контакт третьего ключа соединены с общим проводом устройства, подвижные контакты первого и второго ключей подключены к дифференциальным входам для опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя, а подвижные контакты третьего и четвертого ключей подключены к дифференциальным входам для преобразуемого напряжения аналого-цифрового преобразователя. Кроме того, задающий генератор напряжения является генератором прямоугольных импульсов. В качестве преобразователя ток-напряжение применен калиброванный резистор. Функцию преобразователя ток-напряжение (ПТН) выполняет образцовая мера сопротивления, функцию синхронного детектора (СД) - четыре двухпозиционных аналоговых ключа, функцию управления СД выполняет задающий генератор напряжения, а функцию дифференциального усилителя (ДУ) - АЦП с дифференциальными входами для входного и опорного напряжений. Требуемый результат достигается благодаря совмещению генератором напряжения функций источника питания и формирователя сигнала управления для синхронных детекторов. Кроме того, использование АЦП с дифференциальными входами позволяет отказаться от ДУ и предельно упростить СД, в качестве которого используются четыре двухпозиционных аналоговых ключа. Указанное выполнение позволяет упростить устройство. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства. На фиг. 2 -принципиальная схема. Предлагаемое устройство содержит задающий генератор 1 напряжения, измерительную ячейку 2 с парой тоновых 3, 4 и парой потенциальных 5, 6 электродов, калиброванный резистор 7, четыре двухпозиционных электронных ключа 8, 9. 10, 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, устройство 13 вывода информации. Выход задающего генератора 1 напряжения подключен к первому токовому электроду 3 измерительной ячейки 2, второй токовый электрод 4 которой соединен с одним из выводов калиброванного резистора 7, второй вывод этого резистора подключен к нормально-разомкнутому контакту ключа 10 и нормально-замкнутому контакту ключа 11, к генератору и к общей шине. Подвижные контакты двухпозиционных электронных ключей 8, 9, 10, 11 подключаются к соответствующим выводам АЦП 12, неподвижный нормально-замкнутый контакт ключа 8 соединен с неподвижным нормально-разомкнутым контактом ключа 9 и подключен к потенциальному выводу 5 измерительной ячейки 2, неподвижный нормально-разомкнутый контакт ключа 8 соединен с нормальнозамкнутым контактом ключа 9 и подключен к потенциальному выводу 6 измерительной ячейки 2, нормальнозамкнутый контакт ключа 10 подключен к нормально-разомкнутому контакту ключа 11 и токовому электроду 4 измерительной ячейки 2. Входы управления ключей объединены и подключены к выходу управления генератора. Выход АЦП 12 подключен к устройству вывода информации 13. На схеме, приведенной на фиг. 2, источник питания - это генератор биполярных импульсов, реализованный в виде мультивибратора ДД1 (микросхема 564 ЛА7) и аналоговых ключей ДА1 (микросхема К59ОКН7), которые через соответствующие фильтры R3С3 и R2C2 подключаются ко входам АЦП ДА4 (микросхема К572 ПВ5). Предлагаемое устройство работает следующим образом. Под действием приложенного напряжения в измерительной ячейке 2 протекает ток I, который создает напряжение Ux между электродами 5 и 6: Ux = IRx, где Rx - сопротивление столба жидкости между потенциальными выводами. Функция преобразования переменного напряжения в постоянное реализуется при помощи аналоговых ключей, непосредственно на входах АЦП. Происходит это следующим образом. При положительной полуволне напряжения U x входы АЦП подключаются, например, к выводам 5 и 6 измерительной ячейки 2, а при отрицательной полуволне эти же входы подключаются к выводам 6 и 5. Аналогично происходит и с напряжением U o на образцовой мере Ro: Uo = IoRo. АЦП выдает цифровое значение, пропорциональное отношению напряжений на измерительном Uиз и U опорном Uоп входах и соответственно равное: N = из , где N - выходной код АЦП. U оп Если на измерительный вход подается напряжение Uиз (т. е. Uиз = Ux), а на опорный вход АЦП - напряжение Uo (т. е. Uоп = U o), то устройство измеряет сопротивление: N = Rx/Ro . Если на измерительный вход подается напряжение Uo (т. е. Uиз = Uo), а на опорный вход АЦП - напряжение Ux (т. е. Uоп = Ux), то устройство измеряет проводимость раствора Gx = I/R x; N = Ro × G x.