用于研究生物效應的電擊實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于研究生物效應的電擊實驗裝置，包括指令輸入單元、電壓測量電路、信號放大電路、模數轉換器、控制器、電壓跟隨器、顯示單元、通電用電極、測定用電極，本實驗裝置采用電流方式往生物體注入電能，用電壓測量方式來檢測生物體表電壓。通過選擇開關選擇實驗條件實現生物體非致命條件下的電擊實驗，根據檢測目的及實際情況需求測量不同距離不同部位的電壓變化，通過公式,計算出該條件下的電阻值。其專門為了研究生物體的生物效應實驗而設計，能實現不同電擊條件下的生物體電阻抗的研究，且使用方便、安全。
【專利說明】用于研究生物效應的電擊實驗裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及生物效應研究領域，特別涉及一種用于研究生物效應的電擊實驗 裝直。

【背景技術】
[0002] 在生物體受到高壓電擊發(fā)生生物效應的研究中，生物體作為良性導體，其電阻抗 的變化反應生物體電場的變化，由于生物體電阻抗攜帶有豐富的生理病理信息，因此可以 通過對生物體施加高壓能量、高壓激勵的情況下來檢測生物電場的變化，進而判斷生物電 阻抗的分布規(guī)律。在生物體受到高壓電擊發(fā)生生物效應的研究中，現在還沒有一種可以實 現不同電擊條件下的生物體電阻抗研究的電擊實驗裝置。


【發(fā)明內容】

[0003] 本實用新型的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種用于研究生物效應的電 擊實驗裝置，其專門為了研究生物體的生物效應實驗而設計，能實現不同電擊條件下的生 物體電阻抗的研究，且使用方便、安全。
[0004] 本實用新型的目的是這樣實現的：用于研究生物效應的電擊實驗裝置，包括指令 輸入單元、電壓測量電路、信號放大電路、模數轉換器、控制器、電壓跟隨器、顯示單元、通電 用電極、測定用電極，所述指令輸入單元用于供用戶輸入激勵電流控制信號，并將輸入的激 勵電流控制信號傳遞給控制器，所述控制器用于根據用戶輸入的激勵電流控制信號，輸出 激勵電流信號給電壓跟隨器，所述電壓跟隨器用于將激勵電流信號放大處理后輸出給通電 用電極，通過通電用電極將激勵電流施加到生物體上；所述電壓測量電路用于通過測定用 電極采集生物體上的電壓模擬信號，并將該電壓模擬信號傳遞給信號放大電路，所述信號 放大電路用于將電壓模擬信號放大處理后傳遞給模數轉換器，所述模數轉換器用于將電壓 模擬信號轉換為數字信號輸出給控制器，所述控制器用于將電壓數字信號轉換為阻抗值通 過顯示單元輸出。
[0005] 所述電壓跟隨器的輸出端與通電用電極之間設有第一光電隔離器。
[0006] 所述電壓跟隨器包括運放A4a、電阻R1，其中，所述運放A4a的同相輸入端經電阻 Rl與控制器的輸出端電連接，運放A4a的反相輸入端與輸出端電連接，運放A4a的輸出端輸 出信號。
[0007] 所述信號放大電路的輸出端與模數轉換器的輸入端之間設有第二光電隔離器。
[0008] 所述信號放大電路包括運放Ala、運放A2a、運放A3a、變阻器R8以及若干電阻，其 中，運放Ala的同相輸入端與電壓測量電路的輸出端電連接，運放Ala的反相輸入端與變阻 器R8的一固定端連接，變阻器R8的滑動端經電阻RlO與運放Ala的輸出端連接，運放Ala 的輸出端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端分別與電阻R2的一端、運放A3a的同相 輸入端連接，電阻R2的另一端與運放A3a的輸出端連接，變阻器R8的另一固定端分別與運 放A2a的反相輸入端、電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端分別與運放A2a的輸出端、電 阻R4的一端連接，運放A2a的正相輸入端經電阻R7接地，電阻R4的另一端分別與電阻R6 的一端、運放A3a的反相輸入端連接，電阻R6的另一端接地，運放A3a的輸出端輸出信號。
[0009] 所述電壓測量電路包括高精度電阻R9,該高精度電阻R9的一端接地，該高精度電 阻R9的另一端分別與測定用電極、信號放大電路的輸入端電連接。
[0010] 所述指令輸入單元為旋鈕形式的旋轉開關。
[0011] 所述控制器為單片機。
[0012] 本實用新型的有益效果為：由于本用于研究生物效應的電擊實驗裝置包括指令輸 入單元、電壓測量電路、信號放大電路、模數轉換器、控制器、電壓跟隨器、顯示單元、通電用 電極、測定用電極。本實用新型通過選擇開關即指令輸入單元來控制電擊條件包括頻率控 制、時間控制，實現生物體非致命條件下的電擊實驗，根據檢測目的及實際情況需求測量不 同距離不同部位的電壓變化，計算出該條件下的電阻值，實現生物體非致命條件下的生物 體電阻抗的測量研究。
[0013] 本實用新型的單片機即控制器采樣指令輸入單元設置的值，從而確定輸出電流的 頻率和時間，通過PAO引腳輸出特定頻率和時間的交流電信號，經過一個電壓跟隨器增大 輸出電流，該交流電信號通過電極加載到生物體不同部位上的兩點間距離。本實驗裝置采 用電流方式往生物體注入電能，由于電流源激勵模式受未知接觸阻抗的影響較小且加到電 極的電流最大值容易控制，不致引起安全問題。本實用新型非致命性生物效應電擊裝置就 是通過對實驗動物施加不同的激勵電流，根據電流特性，低頻或高頻時電流對生物體的損 傷較明顯，同時約束電擊時間來控制生物體的損傷，進一步明確生物體遭到電擊損傷時，制 約生物體不同損傷的影響因素。
[0014] 本實用新型利用另一對電極采集生物體上該兩點間距離的電壓信號，該電壓信號 經過信號放大電路放大和光電隔離器件抑制共模信號，最終輸入到模數轉換器件中，將模 擬信號轉換為數字信號，輸入至單片機中，單片機將得到的數據通過公式計算，在顯示部分 輸出阻抗值。本裝置采用的用電壓測量方式來檢測生物體表電壓，易于計算和操作，能夠通 過顯示部分快速顯示，相對準確方便，節(jié)約人力，物力。
[0015] 本裝置能夠實現多種條件控制，本裝置是專門為了研究生物體的生物效應實驗而 設計的。本實用新型裝置作為研究電擊條件下生物效應發(fā)生機制的安全裝置，能有效避免 電擊時對人體及生物體產生的傷害，并可以設置不同的致傷條件，簡易方便，易于實驗的操 作進行。本實用新型能夠在實驗安全的條件下達到實驗的目的，同時設計小型化，集安全 性，方便性，實用性于一體，是一款用于生物體實驗研究的理想裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型的電路圖；
[0017] 圖2為本實用新型的指令輸入單元、控制器、顯示單元的電路連接示意圖；
[0018] 圖3為本實用新型的流程圖。
[0019] 附圖中，1為指令輸入單元，2為控制器，3為顯示單元，4為電壓測量電路，5為信號 放大電路，6為模數轉換器，7為電壓跟隨器，8為第一光電隔離器，9為第二光電隔離器。

【具體實施方式】
[0020] 參照圖1至圖2,用于研究生物效應的電擊實驗裝置，包括指令輸入單元1、電壓測 量電路4、信號放大電路5、模數轉換器6、控制器2、電壓跟隨器7、顯示單元3、通電用電極 PU測定用電極P2,所述指令輸入單元用于供用戶輸入激勵電流控制信號，并將輸入的激勵 電流控制信號傳遞給控制器，所述控制器用于根據用戶輸入的激勵電流控制信號，輸出激 勵電流信號給電壓跟隨器，形成激勵電流源。本實用新型的激勵電流源為高輸出阻抗的電 流源。本實用新型的控制器能夠產生高壓高頻電流及高壓低頻電流。所述電壓跟隨器用于 將激勵電流信號放大處理后輸出給通電用電極，通過通電用電極將激勵電流施加到生物體 上；所述電壓測量電路用于通過測定用電極采集生物體上的電壓模擬信號，并將該電壓模 擬信號傳遞給信號放大電路，所述信號放大電路用于將電壓模擬信號放大處理后傳遞給模 數轉換器，所述模數轉換器用于將電壓模擬信號轉換為數字信號輸出給控制器，所述控制 器用于將得到的數據通過顯示單元輸出。本實施例的顯示單元采用數碼管。當然本實用新 型的顯示單元也可采用LED顯示器等。
[0021] 所述電壓跟隨器的輸出端與通電用電極之間設有第一光電隔離器8,抑制共模信 號。
[0022] 所述電壓跟隨器包括運放A4a、電阻R1，其中，所述運放A4a的同相輸入端經電阻 Rl與控制器的輸出端電連接，運放A4a的反相輸入端與輸出端電連接，運放A4a的輸出端輸 出信號。
[0023] 所述信號放大電路5的輸出端與模數轉換器6的輸入端之間設有第二光電隔離器 9,抑制共模信號。
[0024] 所述信號放大電路包括運放Ala、運放A2a、運放A3a、變阻器R8以及若干電阻，其 中，運放Ala的同相輸入端與電壓測量電路的輸出端電連接，運放Ala的反相輸入端與變阻 器R8的一固定端連接，變阻器R8的滑動端經電阻RlO與運放Ala的輸出端連接，運放Ala 的輸出端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端分別與電阻R2的一端、運放A3a的同相 輸入端連接，電阻R2的另一端與運放A3a的輸出端連接，變阻器R8的另一固定端分別與運 放A2a的反相輸入端、電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端分別與運放A2a的輸出端、電 阻R4的一端連接，運放A2a的正相輸入端經電阻R7接地，電阻R4的另一端分別與電阻R6 的一端、運放A3a的反相輸入端連接，電阻R6的另一端接地，運放A3a的輸出端輸出信號。
[0025] 所述電壓測量電路包括高精度電阻R9,該高精度電阻R9的一端接地，該高精度電 阻R9的另一端分別與測定用電極、信號放大電路的輸入端電連接。高精度電阻R9,用于測 量樣品的電阻。原理為：假設樣品電阻為Rs，高精度電阻為化，P1電極電壓為V1，P 2電極電 壓為V2,那么有以下關系：

【權利要求】
1. 一種用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：包括指令輸入單元、電壓測 量電路、信號放大電路、模數轉換器、控制器、電壓跟隨器、顯示單元、通電用電極、測定用電 極，所述指令輸入單元用于供用戶輸入激勵電流控制信號，并將輸入的激勵電流控制信號 傳遞給控制器，所述控制器用于根據用戶輸入的激勵電流控制信號，輸出激勵電流信號給 電壓跟隨器，所述電壓跟隨器用于將激勵電流信號放大處理后輸出給通電用電極，通過通 電用電極將激勵電流施加到生物體上；所述電壓測量電路用于通過測定用電極采集生物體 上的電壓模擬信號，并將該電壓模擬信號傳遞給信號放大電路，所述信號放大電路用于將 電壓模擬信號放大處理后傳遞給模數轉換器，所述模數轉換器用于將電壓模擬信號轉換為 電壓數字信號輸出給控制器，所述控制器用于將電壓數字信號轉換為阻抗值通過顯示單元 輸出。
2. 根據權利要求1所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述電壓 跟隨器的輸出端與通電用電極之間設有第一光電隔離器。
3. 根據權利要求1或2所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述 電壓跟隨器包括運放A4a、電阻R1，其中，所述運放A4a的同相輸入端經電阻R1與控制器的 輸出端電連接，運放A4a的反相輸入端與輸出端電連接，運放A4a的輸出端輸出信號。
4. 根據權利要求1所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述信號 放大電路的輸出端與模數轉換器的輸入端之間設有第二光電隔離器。
5. 根據權利要求1或4所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述 信號放大電路包括運放Ala、運放A2a、運放A3a、變阻器R8以及若干電阻，其中，運放Ala 的同相輸入端與電壓測量電路的輸出端電連接，運放Ala的反相輸入端與變阻器R8的一固 定端連接，變阻器R8的滑動端經電阻R10與運放Ala的輸出端連接，運放Ala的輸出端與 電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端分別與電阻R2的一端、運放A3a的同相輸入端連接， 電阻R2的另一端與運放A3a的輸出端連接，變阻器R8的另一固定端分別與運放A2a的反 相輸入端、電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端分別與運放A2a的輸出端、電阻R4的一端 連接，運放A2a的正相輸入端經電阻R7接地，電阻R4的另一端分別與電阻R6的一端、運放 A3a的反相輸入端連接，電阻R6的另一端接地，運放A3a的輸出端輸出信號。
6. 根據權利要求1所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述電壓 測量電路包括高精度電阻R9,該高精度電阻R9的一端接地，該高精度電阻R9的另一端分別 與測定用電極、信號放大電路的輸入端電連接。
7. 根據權利要求1所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述指令 輸入單元為旋鈕形式的旋轉開關。
8. 根據權利要求1所述的用于研究生物效應的電擊實驗裝置，其特征在于：所述控制 器為單片機。
【文檔編號】G01N27/02GK204142669SQ201420510850
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】李曉霞, 陳菁, 劉海, 康建毅, 段朝霞, 李冠樺 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學第三附屬醫(yī)院