用于研究生物效应的电击实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于研究生物效应的电击实验装置，包括指令输入单元、电压测量电路、信号放大电路、模数转换器、控制器、电压跟随器、显示单元、通电用电极、测定用电极，本实验装置采用电流方式往生物体注入电能，用电压测量方式来检测生物体表电压。通过选择开关选择实验条件实现生物体非致命条件下的电击实验，根据检测目的及实际情况需求测量不同距离不同部位的电压变化，通过公式,计算出该条件下的电阻值。其专门为了研究生物体的生物效应实验而设计，能实现不同电击条件下的生物体电阻抗的研究，且使用方便、安全。
【专利说明】用于研究生物效应的电击实验装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及生物效应研究领域，特别涉及一种用于研究生物效应的电击实验 装直。
【背景技术】
[0002] 在生物体受到高压电击发生生物效应的研究中，生物体作为良性导体，其电阻抗 的变化反应生物体电场的变化，由于生物体电阻抗携带有丰富的生理病理信息，因此可以 通过对生物体施加高压能量、高压激励的情况下来检测生物电场的变化，进而判断生物电 阻抗的分布规律。在生物体受到高压电击发生生物效应的研究中，现在还没有一种可以实 现不同电击条件下的生物体电阻抗研究的电击实验装置。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种用于研究生物效应的电 击实验装置，其专门为了研究生物体的生物效应实验而设计，能实现不同电击条件下的生 物体电阻抗的研究，且使用方便、安全。
[0004] 本实用新型的目的是这样实现的：用于研究生物效应的电击实验装置，包括指令 输入单元、电压测量电路、信号放大电路、模数转换器、控制器、电压跟随器、显示单元、通电 用电极、测定用电极，所述指令输入单元用于供用户输入激励电流控制信号，并将输入的激 励电流控制信号传递给控制器，所述控制器用于根据用户输入的激励电流控制信号，输出 激励电流信号给电压跟随器，所述电压跟随器用于将激励电流信号放大处理后输出给通电 用电极，通过通电用电极将激励电流施加到生物体上；所述电压测量电路用于通过测定用 电极采集生物体上的电压模拟信号，并将该电压模拟信号传递给信号放大电路，所述信号 放大电路用于将电压模拟信号放大处理后传递给模数转换器，所述模数转换器用于将电压 模拟信号转换为数字信号输出给控制器，所述控制器用于将电压数字信号转换为阻抗值通 过显示单元输出。
[0005] 所述电压跟随器的输出端与通电用电极之间设有第一光电隔离器。
[0006] 所述电压跟随器包括运放A4a、电阻R1，其中，所述运放A4a的同相输入端经电阻 Rl与控制器的输出端电连接，运放A4a的反相输入端与输出端电连接，运放A4a的输出端输 出信号。
[0007] 所述信号放大电路的输出端与模数转换器的输入端之间设有第二光电隔离器。
[0008] 所述信号放大电路包括运放Ala、运放A2a、运放A3a、变阻器R8以及若干电阻，其 中，运放Ala的同相输入端与电压测量电路的输出端电连接，运放Ala的反相输入端与变阻 器R8的一固定端连接，变阻器R8的滑动端经电阻RlO与运放Ala的输出端连接，运放Ala 的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R2的一端、运放A3a的同相 输入端连接，电阻R2的另一端与运放A3a的输出端连接，变阻器R8的另一固定端分别与运 放A2a的反相输入端、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端分别与运放A2a的输出端、电 阻R4的一端连接，运放A2a的正相输入端经电阻R7接地，电阻R4的另一端分别与电阻R6 的一端、运放A3a的反相输入端连接，电阻R6的另一端接地，运放A3a的输出端输出信号。
[0009] 所述电压测量电路包括高精度电阻R9,该高精度电阻R9的一端接地，该高精度电 阻R9的另一端分别与测定用电极、信号放大电路的输入端电连接。
[0010] 所述指令输入单元为旋钮形式的旋转开关。
[0011] 所述控制器为单片机。
[0012] 本实用新型的有益效果为：由于本用于研究生物效应的电击实验装置包括指令输 入单元、电压测量电路、信号放大电路、模数转换器、控制器、电压跟随器、显示单元、通电用 电极、测定用电极。本实用新型通过选择开关即指令输入单元来控制电击条件包括频率控 制、时间控制，实现生物体非致命条件下的电击实验，根据检测目的及实际情况需求测量不 同距离不同部位的电压变化，计算出该条件下的电阻值，实现生物体非致命条件下的生物 体电阻抗的测量研究。
[0013] 本实用新型的单片机即控制器采样指令输入单元设置的值，从而确定输出电流的 频率和时间，通过PAO引脚输出特定频率和时间的交流电信号，经过一个电压跟随器增大 输出电流，该交流电信号通过电极加载到生物体不同部位上的两点间距离。本实验装置采 用电流方式往生物体注入电能，由于电流源激励模式受未知接触阻抗的影响较小且加到电 极的电流最大值容易控制，不致引起安全问题。本实用新型非致命性生物效应电击装置就 是通过对实验动物施加不同的激励电流，根据电流特性，低频或高频时电流对生物体的损 伤较明显，同时约束电击时间来控制生物体的损伤，进一步明确生物体遭到电击损伤时，制 约生物体不同损伤的影响因素。
[0014] 本实用新型利用另一对电极采集生物体上该两点间距离的电压信号，该电压信号 经过信号放大电路放大和光电隔离器件抑制共模信号，最终输入到模数转换器件中，将模 拟信号转换为数字信号，输入至单片机中，单片机将得到的数据通过公式计算，在显示部分 输出阻抗值。本装置采用的用电压测量方式来检测生物体表电压，易于计算和操作，能够通 过显示部分快速显示，相对准确方便，节约人力，物力。
[0015] 本装置能够实现多种条件控制，本装置是专门为了研究生物体的生物效应实验而 设计的。本实用新型装置作为研究电击条件下生物效应发生机制的安全装置，能有效避免 电击时对人体及生物体产生的伤害，并可以设置不同的致伤条件，简易方便，易于实验的操 作进行。本实用新型能够在实验安全的条件下达到实验的目的，同时设计小型化，集安全 性，方便性，实用性于一体，是一款用于生物体实验研究的理想装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的电路图；
[0017] 图2为本实用新型的指令输入单元、控制器、显示单元的电路连接示意图；
[0018] 图3为本实用新型的流程图。
[0019] 附图中，1为指令输入单元，2为控制器，3为显示单元，4为电压测量电路，5为信号 放大电路，6为模数转换器，7为电压跟随器，8为第一光电隔离器，9为第二光电隔离器。
【具体实施方式】
[0020] 参照图1至图2,用于研究生物效应的电击实验装置，包括指令输入单元1、电压测 量电路4、信号放大电路5、模数转换器6、控制器2、电压跟随器7、显示单元3、通电用电极 PU测定用电极P2,所述指令输入单元用于供用户输入激励电流控制信号，并将输入的激励 电流控制信号传递给控制器，所述控制器用于根据用户输入的激励电流控制信号，输出激 励电流信号给电压跟随器，形成激励电流源。本实用新型的激励电流源为高输出阻抗的电 流源。本实用新型的控制器能够产生高压高频电流及高压低频电流。所述电压跟随器用于 将激励电流信号放大处理后输出给通电用电极，通过通电用电极将激励电流施加到生物体 上；所述电压测量电路用于通过测定用电极采集生物体上的电压模拟信号，并将该电压模 拟信号传递给信号放大电路，所述信号放大电路用于将电压模拟信号放大处理后传递给模 数转换器，所述模数转换器用于将电压模拟信号转换为数字信号输出给控制器，所述控制 器用于将得到的数据通过显示单元输出。本实施例的显示单元采用数码管。当然本实用新 型的显示单元也可采用LED显示器等。
[0021] 所述电压跟随器的输出端与通电用电极之间设有第一光电隔离器8,抑制共模信 号。
[0022] 所述电压跟随器包括运放A4a、电阻R1，其中，所述运放A4a的同相输入端经电阻 Rl与控制器的输出端电连接，运放A4a的反相输入端与输出端电连接，运放A4a的输出端输 出信号。
[0023] 所述信号放大电路5的输出端与模数转换器6的输入端之间设有第二光电隔离器 9,抑制共模信号。
[0024] 所述信号放大电路包括运放Ala、运放A2a、运放A3a、变阻器R8以及若干电阻，其 中，运放Ala的同相输入端与电压测量电路的输出端电连接，运放Ala的反相输入端与变阻 器R8的一固定端连接，变阻器R8的滑动端经电阻RlO与运放Ala的输出端连接，运放Ala 的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R2的一端、运放A3a的同相 输入端连接，电阻R2的另一端与运放A3a的输出端连接，变阻器R8的另一固定端分别与运 放A2a的反相输入端、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端分别与运放A2a的输出端、电 阻R4的一端连接，运放A2a的正相输入端经电阻R7接地，电阻R4的另一端分别与电阻R6 的一端、运放A3a的反相输入端连接，电阻R6的另一端接地，运放A3a的输出端输出信号。
[0025] 所述电压测量电路包括高精度电阻R9,该高精度电阻R9的一端接地，该高精度电 阻R9的另一端分别与测定用电极、信号放大电路的输入端电连接。高精度电阻R9,用于测 量样品的电阻。原理为：假设样品电阻为Rs，高精度电阻为化，P1电极电压为V1，P 2电极电 压为V2,那么有以下关系：
【权利要求】
1. 一种用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：包括指令输入单元、电压测 量电路、信号放大电路、模数转换器、控制器、电压跟随器、显示单元、通电用电极、测定用电 极，所述指令输入单元用于供用户输入激励电流控制信号，并将输入的激励电流控制信号 传递给控制器，所述控制器用于根据用户输入的激励电流控制信号，输出激励电流信号给 电压跟随器，所述电压跟随器用于将激励电流信号放大处理后输出给通电用电极，通过通 电用电极将激励电流施加到生物体上；所述电压测量电路用于通过测定用电极采集生物体 上的电压模拟信号，并将该电压模拟信号传递给信号放大电路，所述信号放大电路用于将 电压模拟信号放大处理后传递给模数转换器，所述模数转换器用于将电压模拟信号转换为 电压数字信号输出给控制器，所述控制器用于将电压数字信号转换为阻抗值通过显示单元 输出。
2. 根据权利要求1所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述电压 跟随器的输出端与通电用电极之间设有第一光电隔离器。
3. 根据权利要求1或2所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述 电压跟随器包括运放A4a、电阻R1，其中，所述运放A4a的同相输入端经电阻R1与控制器的 输出端电连接，运放A4a的反相输入端与输出端电连接，运放A4a的输出端输出信号。
4. 根据权利要求1所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述信号 放大电路的输出端与模数转换器的输入端之间设有第二光电隔离器。
5. 根据权利要求1或4所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述 信号放大电路包括运放Ala、运放A2a、运放A3a、变阻器R8以及若干电阻，其中，运放Ala 的同相输入端与电压测量电路的输出端电连接，运放Ala的反相输入端与变阻器R8的一固 定端连接，变阻器R8的滑动端经电阻R10与运放Ala的输出端连接，运放Ala的输出端与 电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端分别与电阻R2的一端、运放A3a的同相输入端连接， 电阻R2的另一端与运放A3a的输出端连接，变阻器R8的另一固定端分别与运放A2a的反 相输入端、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端分别与运放A2a的输出端、电阻R4的一端 连接，运放A2a的正相输入端经电阻R7接地，电阻R4的另一端分别与电阻R6的一端、运放 A3a的反相输入端连接，电阻R6的另一端接地，运放A3a的输出端输出信号。
6. 根据权利要求1所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述电压 测量电路包括高精度电阻R9,该高精度电阻R9的一端接地，该高精度电阻R9的另一端分别 与测定用电极、信号放大电路的输入端电连接。
7. 根据权利要求1所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述指令 输入单元为旋钮形式的旋转开关。
8. 根据权利要求1所述的用于研究生物效应的电击实验装置，其特征在于：所述控制 器为单片机。
【文档编号】G01N27/02GK204142669SQ201420510850
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】李晓霞, 陈菁, 刘海, 康建毅, 段朝霞, 李冠桦 申请人:中国人民解放军第三军医大学第三附属医院