LV15278B

LV15278B - Detector of oestrus cycle

Info

Publication number: LV15278B
Application number: LVP-17-56A
Authority: LV
Inventors: Oskars VILÄŖTIS; Dmitrijs MERKULOVS; Ivans MIRONOVS; Andrejs MIRONOVS; Vita MERKULOVA
Original assignee: Elmi, Sia
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-05-20
Also published as: LV15278A

Abstract

Izgudrojums attiecas uz medicīnas un bioloģijas nozarēm, kas saistītas ar vagināliem elektriskās impedances mērījumiem zīdītājiem estrālo (estrus) ciklu norises gaitā. Piedāvātā estrālo ciklu noteikšanas detektora mērķis ir būtiski palielināt peļu un citu dzīvnieku estrus cikla noteikšanas ticamību un vienlaikus vairākkārt samazināt gan tam nepieciešamo testēšanas laiku gan laiku datu apstrādei un analīzei. Tiek piedāvāts detektors, kas nodrošina vienīgi sensora aktīvās pretestības daļas RS selektīvu noteikšanu, tā novēršot CS ietekmi uz mērīšanas rezultāta kvalitāti.The invention relates to the medical and biology industries related to vaginal electrical impedance measurements in mammals during the course of estrative (estrus) cycles. The goal of the proposed aesthetic cycle detection detector is to significantly increase the credibility of mouse and other animal estrogen detection and, at the same time, to reduce the time it takes for both data processing and analysis. A detector is provided that provides selective detection of the active resistor part RS only, thus eliminating the effect of CS on the quality of the measurement result.

Description

Izgudrojuma aprakstsDescription of the Invention

Zināmā tehnikas līmeņa analīzeAnalysis of prior art

Izgudrojums attiecas uz medicīnas un bioloģijas nozarēm, kas saistītas ar vagināliem elektriskās impedances mērījumiem zīdītāju estrālo (estrus) ciklu norises gaitā.The invention relates to the medical and biological fields related to vaginal measurement of electrical impedance during mammalian estrus (estrus) cycles.

Ir zināmi vairāki veidi zīdītāju estrālo ciklu noteikšanai un ierīces to detektēšanai. Tā, piemēram, tādu grauzēju, kā peļu un žurku mātīšu meklēšanās cikla noteikšanai izmanto gan vizuālu ārējo dzimumorgānu apsekošanu, gan citoloģisku vaginas uztriepju analīzi, gan dzimumhormonu analīzi asins plazmā, gan arī urīna un izkārnījumu analīzi. Taču pieminētos veidos iegūto rezultātu precizitāte ir visai ierobežota, to izmantošana ir darbietilpīga, prasa daudz laika un kvalificētu personālu un līdz ar to maz piemērota dzīvnieku efektīvai masveida testēšanai un skrīningam.There are several ways to detect mammalian estrous cycles and devices to detect them. For example, visual inspection of external genitalia, cytological analysis of vaginal swabs, analysis of blood hormones in blood, and urine and stools are used to determine the cycle of searching in rodents such as mice and rats. However, the accuracy of the results obtained in these ways is quite limited, labor-intensive, time-consuming and qualified, and thus not well suited for the effective mass testing and screening of animals.

Par tuvākajiem izgudrojuma analogiem uzskatāmas estrālā cikla posma noteikšanas ierīces [1, 2], kas pamatojas uz zīdītāju vaginālo gļotu elektriskās impedances (EIV) [3] saistību ar estrālo ciklu. Šādas ierīces guvušas pielietošanu, jo, salīdzinot ar vaginālo uztriepju un histoloģisko analīžu metodēm, ir relatīvi ātras un praktiski nerada zīdītāja stresa inducētas problēmas. Abās ierīcēs kā sensitīvais elements izmantots divu gredzenveida metāla elektrodu kapacitatīvais sensors, kas novietots pagarināta izolējoša materiāla cilindriska korpusa galā. Elektrodi ar kabeļa starpniecību ir pievadīti impedansometra ieejai. Katrs no abu analogo ierīču impedansometriem satur sinusoidāla 1 kHz frekvences sprieguma ģenerātoru, kura izeja ir saistīta ar sērijā pieslēgtiem sensora elektrodiem un mērīšanas rezistoru. Maiņstrāvas lielums, kas plūst aprakstītajā ķēdē ir atkarīgs no sensora ekvivaletajiem kapacitātes un aktīvās pretestības parametriem mērīšanas brīdī un pie konstantām sinusoidālā sprieguma un mērīšanas rezistora pretestības vērtībām raksturo izmeklējamā dzīvnieka EIV lielumu. Maiņstrāvas izraisītais sprieguma kritums uz mērīšanas rezistora pēc tā pastiprināšanas, filtrēšanas, detektēšanas un kalibrēšanas, izgudrojuma pirmās analogās ierīces gadījumā tiek padots rezultāta nolasīšanai uz galvanometru. Otras analogās ierīces izmērītās impedances lielums, izteikts omos, ciparu veidā tiek indicēts uz displeja. Šo mērierīci ar nosaukumu Rat Vaginal Impedance Checker MK-11 ražo firma Muromachi Kikai CO., LTD. Japānā, un tā paredzēta EIV diagnostiskiem mērījumiem, lai detektētu pārošanās posmu žurkām un pelēm.The closest analogues of the invention are devices for determining the phase of the estrous cycle [1, 2] based on the relationship between the electrical impedance (EIV) of the mammalian vaginal mucus and the estrous cycle. Such devices have gained application because they are relatively fast compared to the methods of vaginal swab and histological analysis and practically do not cause mammalian stress induced problems. Both devices use a capacitive sensor of two ring metal electrodes as a sensing element located at the end of a cylindrical body of elongated insulating material. The electrodes are connected to the impedance meter input via a cable. Each of the two impedance meters of the analog devices contains a sinusoidal 1 kHz frequency generator whose output is connected to a series of connected sensor electrodes and a measuring resistor. The amount of alternating current flowing in the circuit described depends on the equivalent capacitance and active resistance parameters of the sensor at the time of measurement and at constant values of the sinusoidal voltage and the resistance of the measuring resistor characterizes the EIV of the test animal. The ac voltage drop across the measuring resistor after amplification, filtering, detection and calibration, in the case of the first analog device of the invention, is fed to a reading on the galvanometer. The measured impedance of the other analog device, in ohms, is numerically indicated on the display. This meter, called Rat Vaginal Impedance Checker MK-11, is manufactured by Muromachi Kikai CO., LTD. Japan and is intended for diagnostic measurement of EIV to detect mating phase in rats and mice.

Lai gan šī mērīšanas ierīce tādos rādītājos kā, piemēram, mērīšanas ērtības, autonoma barošana, portativitāte pārspēj jau pieminēto analogu [1] un uzskatāma par izgudrojuma prototipu, ierīces aprakstā [4] firma sniedz svarīgu, brīdinošu norādi, ka MK-11 tipa peļu zondes gan ir pieejamas firmā pēc pieprasījuma, bet peļu testa rezultātus nevar garantēt. Tas vērtējams kā galvenais ierīces trūkums, jo pele (mus musculus) līdzās ar žurku ir svarīgs bioloģisks objekts pašreizējos pētījumos dažādās medicīnas un bioloģijas jomās. To daļēji var izskaidrot ar relatīvo genomu līdzību gan pelēm, gan cilvēkiem (99% to gēni ir līdzīgi), kā arī to galveno fizoloģisko sistēmu līdzību (sirds un asinsvadu, nervu, endokrīno sistēmu, imūnās sistēmas, un citas). Turklāt peles kā svarīga objekta nozīmi biomedicīnas pētījumos nosaka efektīvu tehnoloģiju klātbūtne modificējot peles genomu, salīdzinoši īso peles reproducēšanas periodu, un salīdzinoši zemas izmaksas šo dzīvnieku uzturēšanai. Estrus cikla noteikšana pelei ir galvenais posms dažādās tehnoloģijās, kas saistītas ar peles genoma bioinženieriju un manipulācijām ar peles embrijiem. Pele ir dzīvnieks, kam visa gada laikā notiek daudzi estrālie cikli, pie kam katrs no tiem ilgst apmēram 4-5 dienas. Konkrētas cikla stadijas identificēšana ir ļoti svarīgs uzdevums dažādās biomedicīnas pētījumu jomās, jo šis rādītājs stipri ietekmē pētījuma gala rezultātu.Although this measuring device outperforms the already mentioned analogue [1] and is considered a prototype of the invention in terms of measuring convenience, autonomous power supply, portability, the company gives an important warning in the description of the device that the MK-11 mouse probes both are available on request, but the results of the mouse test cannot be guaranteed. This is seen as a major drawback of the device, since the mouse (mus musculus) is an important biological object alongside the rat in current research in various fields of medicine and biology. This can be partly explained by the relative similarity of the genomes in both mice and humans (99% of their genes are similar), as well as their basic physiological systems (cardiovascular, nervous, endocrine, immune, etc.). In addition, the importance of the mouse as an important subject in biomedical research is determined by the presence of efficient technologies for modifying the mouse genome, the relatively short period of mouse reproduction, and the relatively low cost of maintaining these animals. Detecting the estrus cycle in the mouse is a key step in various technologies related to mouse genome bioengineering and manipulation of mouse embryos. The mouse is an animal that undergoes many estrous cycles throughout the year, each lasting approximately 4-5 days. Identifying a particular stage of the cycle is a very important task in different areas of biomedical research, as this indicator strongly influences the end result of the research.

Bez jau pieminētā izvēlētā prototipa galvenā trūkuma, viena EIV stabila mērījuma veikšanai [1] ir nepieciešams relatīvi ilgs laiks, līdz 5 sekundēm, kas masveida apjoma mērīšanas apstākļos ne vien jūtami pagarina kopā patērēto laiku, bet vienlaicīgi paaugstina sāpju stresa rosināšanas iespējas testētajā dzīvniekā, tādējādi ietekmējot mērīšanas rezultātu. Kļūst arī sarežģīta un laikietilpīga atsevišķu testa rezultātu reģistrācija un individuāla piekārtošana testējamam dzīvniekam, kas ievērojami apgrūtina un paildzina to tālāko savstarpējo salīdzināšanu, apstrādi un analīzi.In addition to the main disadvantage of the prototype selected, one EIV stable measurement [1] requires a relatively long time, up to 5 seconds, which not only significantly increases total time spent in bulk, but at the same time increases the ability to induce pain in the test animal, affecting the measurement result. It also becomes difficult and time consuming to record individual test results and customize the test animal, which significantly complicates and prolongs further comparisons, processing and analysis.

Izgudrojuma mērķis un būtībaPurpose and substance of the invention

Piedāvātā estrālo ciklu noteikšanas detektora mērķis ir būtiski samazināt aprakstīto analogo ierīču trūkumus un nodrošināt peļu un žurku estrus cikla noteikšanas ticamību.The purpose of the proposed estral cycle detection detector is to substantially reduce the drawbacks of the described analog devices and to provide reliability for ester cycle detection in mice and rats.

Izgudrojumu paskaidro šādi attēli:The following figures illustrate the invention:

.zīm. Ierīces elektriskā blokshēma;p. Electrical diagram of the device;

2. zīm. Ierīces funkcionālā shēma ar ārējiem termināliem: laptopu, planšeti, mobilo telefonu un specializētas datu apmaiņas ierīci;Fig. 2 Functional diagram of the device with external terminals: laptop, tablet, mobile phone and specialized data exchange device;

3. zīm. Ierīces algoritma shēma;Fig. 3 Device algorithm diagram;

4. zīm. Estrus cikli.Fig. 4 Estrus cycles.

Detektors satur divu elektrodu kapacitatīvo sensoru, kura viens elektrods pieslēgts ciparanalogā pārveidotāja CAP2 izejai un otrs savienots ar sprieguma diferenciālā pastiprinātāja DU neinvertējošo ieeju un mērīšanas rezistora R vienu galu, kam otrs gals savienots ar DU invertējošo ieeju, bet DU izejas pieslēgtas analogciparu pārveidotāja ACP ieejām. Lai garantētu peļu estrus cikla noteikšanas augstu ticamību, piedāvātais detektors papildus satur atbalsta (references) sprieguma avotu Uref un centrālo procesoru CP, kura ieeja pieslēgta ACP izejai, bet tā vadības izejas atbilstoši pieslēgtas:The detector contains a two-electrode capacitive sensor, one electrode connected to the CAP2 output of the digital converter and the other connected to the non-inverting input of a voltage differential amplifier and one end of the measuring resistor R connected to the inverting input of the DU In order to guarantee high reliability of the mouse ester cycle detection, the proposed detector additionally contains a reference voltage source Uref and a CPU CPU, the input of which is connected to the ACP output, but its control outputs are connected accordingly:

- DU pastiprinaāšanas koeficienta uzstādes ieejai;- DU input gain setting input;

- CAP2 ieejai, sinusoidālā izejas sprieguma Usin sintezēšanai;- CAP2 input for synthesis of sinusoidal output voltage Usin;

- CAP1 izejas sprieguma Uo uzstādes ieejai, CAP2 sprieguma Usin līdzstrāvas komponentes kompensācijai DU ieejā;- CAP1 output voltage Uo installation input, CAP2 voltage Usin DC component compensation at DU input;

- sprieguma avota Uref izejas sprieguma uzstādes ieejai, kura izeja, savukārt pieslēgta blokiem ACP, CAP1 un CAP2.- the output voltage setting input of the voltage source Uref, the output of which is connected to the ACP, CAP1 and CAP2 blocks.

Centrālā procesora CP datu izejas saistītas ar INDIKATORU un I/O INTERFEISU.CPU outputs of CPU are connected to INDICATOR and I / O INTERFACE.

Estrālo ciklu detektora darbība pārošanās laika fāzes (estrus cikls) indicēšanai dzīvniekiem pamatojas uz zīdītāja vaginas sienu elektriskās pretestības secīgu, periodisku noteikšanu estrālo ciklu laikā, izmantojot divu elektrodu kapacitatīvo sensoru (zondi). Detektorā kā sensitīvais elements izmantots divu gredzenveida metāla elektrodu kapacitatīvs sensors (Fig. 2), kas konstruktīvi ir izvietots pagarināta izolējoša materiāla cilindriska korpusa galā, ko mērīšanas laikā ievieto zīdītājā vaginā. Sensora elektriskos parametrus mērīšanas laikā var raksturot (Fig. 1) ar tā ekvivalentās aktīvās pretestības Rs un ekvivalentās kapacitātes Cs paralēlu slēgumu, kura pilnās, kompleksās pretestības maiņstrāvai, vai citiem vārdiem, impedances kvadrātiskā vērtība: Z² = Rs²+ Xs², kur impedance satur gan aktīvo pretesību Rs, gan tās reaktīvo pretestību Xs Sensora barošanai izmantots nemainīgas frekvences un amplitūdas sinusoidals spriegums ar amplitūdu Usin, ko diskrētā veidā šajā gadījumā sintezē mikrokontrolerī integrētais pārveidotājs CAP2. Šis spriegums rosina strāvu I ierīces ieejas ķēdē, kas plūst gan caur sensora aktīvo pretestību Rs, gan caur reaktīvo pretestību, kuras absolūtais lielums Xs = l/(mCs), bet ω = lirf ir leņķiskā frekvence [rad/s] maiņspriegumam ar frekvenci f, izteiktu hercos. Līdz ar to, estrālā cikla posma noteikšanas ierīces, kas pamatojas uz zīdītāju vaginālo gļotu elektriskās impedances mērījumiem[l,2], mērījumā ietver gan mērāmās vides aktīvās elektriskās pretestības lielumu, ko reprezentē Rs , gan reaktīvās pretestības lielumu, ko pārstāv kapacitāte Cs. To rada, piemēram, bilipīdu šūnu membrānu kapacitatīvie efekti, audu saskarsmes un struktūras īpatnības, estrogēnu aktivitāte, asins plūsma dzīvnieku audos un citi [4]. Mūsu prakse un iegūto rezultātu analīze parāda, ka norādītā reaktīvās komponentes klātbūtne mērījuma rezultātā samazina tā saistību ar estrālo ciklu, kādēļ krīt mērījumu ticamība, atkārtojamība un drošums. Lai būtiski mazinātu norādītos estrālo ciklu noteikšanas prtotipa ierīces trūkumus, piedāvātais detektors izveidots tā, ka nodrošina vienīgi sensora aktīvās pretestības daļas Rs selektīvu noteikšanu, tā novēršot Cs ietekmi uz mērīšanas rezultāta kvalitāti.The operation of the ester cycle detector to indicate the mating time phase (estrus cycle) in animals is based on the sequential, periodic determination of the electrical resistance of the mammalian vaginal wall during the estrogen cycle using a dual electrode capacitive sensor (probe). The detector uses as a sensing element a capacitive sensor of two ring-shaped metal electrodes (Fig. 2), which is constructively located at the end of a cylindrical body of elongated insulating material which is inserted into the suckling vagina during measurement. The electrical parameters of the sensor during the measurement can be characterized (Fig. 1) by the parallel circuit of its equivalent active resistance Rs and equivalent capacitance Cs, whose total, total impedance AC, or in other words, the square of impedance: Z ² = Rs ² + Xs ² impedance contains both active resistance Rs and its reactive resistance Xs A constant frequency and amplitude sinusoidal voltage with Usin amplitude is used to power the sensor, which in this case is synthesized in a microcontroller integrated converter CAP2. This voltage generates a current in the input circuit of the I device, which flows through both the sensor active resistance Rs and the reactance with absolute value Xs = l / (mCs), but ω = lirf is the angular frequency [rad / s] for alternating voltage with frequency f , expressed by the hertz. Consequently, devices for measuring the phase of the estrous cycle based on the measurement of the electrical impedance of mammalian vaginal mucus [1,2] include both the magnitude of the active electrical resistance of the medium being represented by Rs and the magnitude of the reactance represented by capacitance Cs. This is due, for example, to the capacitational effects of bilipid cell membranes, tissue contact and structural features, estrogen activity, blood flow in animal tissues, and others [4]. Our practice and analysis of the results obtained show that the presence of a reactive component as a result of the measurement reduces its association with the estrogen cycle, which results in a decrease in the reliability, repeatability and reliability of the measurements. In order to substantially alleviate the stated drawbacks of the prototype device for the detection of astral cycles, the proposed detector is designed to provide only a selective determination of the active resistance portion Rs, thereby eliminating the effect of Cs on the quality of the measurement result.

Pārveidotājs CAP1 sintezē līdzspriegumu Uo, kas pieslēgts mērīšanas pretestībai R, lai kompensētu to līdzsprieguma komponēti, ko papildus satur spriegums Usin, sakarā ar mikrokontrolera un līdz ar to arī pārveidotāja CAP2 vienpolāro barošanu. Tādejādi strāva I uz rezistora R izraisa sinusoidāla maiņsprieguma kritumu ar amplitūdu Ur, kas ir atkarīgs no sensora impedances (pilnās pretestības maiņstrāvai) vērtības un tiek pievadīts diferenciālā sprieguma pastiprinātāja DU (ar uzstādāmu sprieguma pastiprināšanas koeficientu) ieejām, kura izejas savukārt pieslēgtas analogciparu pārveidotājam ACP un turpmākā iegūtā analogā signāla apstrāde notiek ciparu formā. Tam nolūkam šo signālu pievada mikrokontrollerī integrētā centrālā procesora CP ieejai un tiek pildītas ieprogrammēta algoritma noteiktas funkcijas un iegūtie rezultāti tiek uzkrāti mikrokontrollera centrālā procesora CP atmiņas blokā.The converter CAP1 synthesizes a direct voltage Uo connected to a measuring resistor R to compensate for the DC component additionally contained in the Usin voltage due to the unipolar supply of the microcontroller and hence the converter CAP2. Thus, the current I on the resistor R causes a sinusoidal alternating voltage drop with amplitude Ur, which is dependent on the value of the sensor impedance (AC impedance) and is supplied to the inputs of the differential voltage amplifier DU (with adjustable voltage amplification factor) further processing of the resulting analogue signal is in digital form. For this purpose, this signal is fed to the CP input of the CPU integrated in the microcontroller and the functions defined by the programmed algorithm are executed and the obtained results are stored in the CP memory block of the CPU of the microcontroller.

Caur sensora aktīvo pretestību Rs plūstošās sinusoidālās strāvas un to ierosinošā sprieguma Usin fāzes ir vienādas, bet reaktīvās strāvas caur Cs fāze tās apsteidz par leņķi 90°. Līdz ar to ir iespējams, izmantojot fāžu jutīgu sinhronas detektēšanas principu, sensora Rs vērtību mērīt atsevišķi , pie kam Cs lielums uz mērīšans rezultātu praktisku ietekmi nerada. Sinhronā detektēšana balstīta uz sinusa un kosinusa funkciju ortogonalitāti. Piedāvātajā ierīcē selektīva aktīvās pretestības Rs mērīšanu nodrošina ar modificētu sinusoidāla pusviļņa sinhrodetektoru [5] , kas realizēts ieprogrammēta algoritma veidā centrālajā procesorā CP un parādīts Fig. 3. Kā redzams no algoritma shēmas, līdz ar ierīces pieslēgšanu elektriskai barošanai (Sākums) CAP1 izejā tiek uzstādīts nobīdes spriegums Uo, kas kompensē Usin ģenerējošā CAP2 izejas sprieguma vidējās vērtības līdzsprieguma nobīdi (CAP1 nobīdes sprieguma Uo ievade).The sinusoidal currents flowing through the active resistor Rs and their Usin phases of the excitation voltage are the same, but the reactive currents through the Cs phase overtake them by 90 °. Therefore, it is possible to measure the sensor Rs separately using the phase sensitive principle of synchronous detection, whereas the value of Cs has no practical effect on the measurement results. Synchronous detection is based on the orthogonality of sine and cosine functions. In the proposed device, the measurement of the selective active resistance Rs is provided by a modified sinusoidal half-wave synchronous detector [5] implemented in the form of a programmed algorithm in the CPU CP and shown in Figs. 3. As can be seen from the algorithm diagram, when the device is connected to the power supply (Home), a shear voltage Uo is set at the output of CAP1, which compensates for the DC offset of the average value of the Usin generating CAP2 output voltage (input of shear voltage Uo).

Lai noteiktu aktīvās pretestības komponenti Rs mēra strāvu, kas plūst cur šo komponenti laika intervālā, kas atbilst sesoru ierosinošā sinusoidālā sprieguma pusviļņa garumam.To determine the active resistance component, Rs measures the current flowing through this component at a time interval corresponding to the half-wavelength of the excitation sinusoidal voltage.

Katrs sinusoidas periods vienmērīgi sadalīts atsevišķos punktos N, kuri paredzēti ACP izejas datu nolasīšanai. Apskatāmajā gadījumā periods tiek, piemēram, sadalīts M=256 punktos. Tiek atiestatīts perioda punktu skaitītājs A=1 (Atiestatīt A=l) un veidota pāreja uz bezgalīgu programmas ciklu.Each sinusoidal period is evenly divided into individual points N for reading ACP output data. In the present case, for example, the period is divided into M = 256 points. The period score counter A = 1 is reset and a transition to an infinite program cycle is made.

Periods sākas ar aiztures taimera palaišanu starp punktiem N (Sākt sinusoidas perioda fragmenta taimera aizturi). Tiek veikts nolasījums cin no ACP izejas (ACP nolasījums аД. Saskaņā ar punkta N numuru, no elektroniskās tabulas nolasa Usin =sin(A) un ievada to CAP2, (No elektroniskās tabulas nolasīt U = sinķV) un ievadīt to to CAP2). Nolasījumu ūn vērtības tiek 128 128 summētas un uzkrātas saskaņā ar formulu: А = ^a_N (Uzkrāt A = ^a_N). Palielinās punkta N y=l A = 1 kārtas numurs Л' = N + 1, (7V=W+1). Ja N nav vienāds ar 256, ir sagaidāms aiztures taimera nobeigums starp punktiem N, (Beigt sinusoidas perioda fragmenta taimera aizturi), un process virzās uz programmas cikla sākumu. Ja N=256, tiek atiestatīts N=1, (Atiestatīt Л—1).The period begins with the start of the delay timer between points N (Start the sine period fragment timer delay). Reads cin from the ACP output (ACP reading аД. According to the number N, reads Usin = sin (A) from the electronic table and enters it into CAP2, (reads from the electronic table U = sinVV) and enters it into CAP2). The U values of the readings are summed and accumulated according to the formula: А = ^ a _N (Accumulate A = ^ a _N ). The sequence number of the point N y = l A = 1 Л '= N + 1, (7V = W + 1) increases. If N is not equal to 256, the delay timer is expected to end between points N, (End Sinusoidal Fragment Timer Delay) and the process moves to the beginning of the program cycle. If N = 256, N = 1 is reset, (Reset Л-1).

Skaitliskais lielums A noteikts mērīšanas laika intervālā, vienādā ar ierīces sensora ierosināšanas sinusoidāla sprieguma pusperiodu un ta vērtība ir proporcionālā videjotas strāvās lielumam, kas perioda laikā plūst caur sensora ekvivalentajiem elementiem Rs un Cs, un ir vienāda ar vērtību A/M, kur mūsu piemēra gadījumā M=256.The numerical value A is determined over the measurement time interval equals the half-life of the sensor's excitation sinusoidal voltage and is proportional to the magnitude of the video current flowing through the sensor equivalent elements Rs and Cs during this period and equals A / M, M = 256.

Lai izmērītās strāvas vērtība A būtu proporcionāla vidējotai strāvai, kas mērīšanas laikā plūst vienīgi caur mērāmā parauga aktīvo pretestību, mērīšanas laika intervāla sākuma punktu attiecināti nosaka eksperimentāli, izgatavotās ierīces gala pārbaudes laikā. Šim nolūkam paralēli sensora elektrodu spailēm pieslēdz kalibrācijas rezistoru (ar, piemēram 2 kOm pretestību) un pārmaiņus ārēji pievieno un atvieno kondensatoru (ar, piemēram, 20 nF kapacitāti) un, mainot mērīšanas intervāla sākuma laiku, atrod tādu atbilstošu tā vērtību, pie kuras kondensatora pieslēgšana praktiski nemaina strāvas mērījuma As lielumu. Mērīšanas intervāla sākuma punkta vietu, pie kuras kondensatora pieslēgšana nemaina strāvas mērījuma vērtību uzskata par noteiktu un to reģistrē mikrokontrollera atmiņas blokā.In order that the measured current value A is proportional to the average current flowing through the active resistance of the sample to be measured, the starting point of the measuring time interval is determined experimentally during the final test of the manufactured device. For this purpose, connect a calibration resistor (with a resistance of, for example, 2 kOm) parallel to the terminals of the sensor electrodes and alternately connect and disconnect the capacitor (e.g. with a capacitance of 20 nF) and find the corresponding value at changing the start time the connection practically does not change the value of the current measurement As. The starting point of the measuring interval at which the connection of the capacitor does not change the current measurement value is considered to be fixed and is recorded in the memory of the microcontroller.

Tiek veikta ar sensoru mērāmās aktīvās pretestības Rs noteikšana, vadoties no atbilstošajiem iepriekšējā darbībā noteikto aktīvo strāvu pārstāvošo lielumu As un izgatavotās ierīces gala pārbaudes laikā mikrokontrollera ATMIŅAS BLOKĀ elektroniskas tabulas veidā ierakstītajiem ierīces kalibrēšanas datiem. Šim nolūkam paralēli sensora elektrodu spailēm pieslēdz pretestību magazīnu un pie atbilstoši izvēlēto precīzo pretestību lielumiem fiksē izmērītās aktīvās strāvas komponentei poporcionālās strāvas As vērtības kam seko šo datu ievadīšana pieminētajā ATMIŅAS BLOKĀ; līdz ar to ierīce ir sagatavota mērāmo pretestību aktīvās komponentes Rs selektīvai noteikšanaiThe active resistivity Rs measured by the sensor is determined based on the corresponding calibration data of the device in the previous step representing the active current As and the final calibration of the manufactured device in the memory of the microcontroller. For this purpose, parallel to the terminals of the sensor electrodes, a resistance resistor is connected and the values of the output current As, followed by the input of this data in the mentioned MEMORY UNIT, are recorded to the exact resistance values selected according to the selected current; the device is thus prepared for the selective determination of the active component Rs of the measured resistances

Iegūtie Rs dati, saskaņā ar darbības algoritma beigu bloka norādēm, tiek analizēti, viduēti, un izvadīti uz ierīces indikatoriem un I/O INTERFEISU.The obtained Rs data are analyzed, averaged, and output to the device indicators and I / O INTERFACE according to the operating block end block instructions.

Piedāvātajā aktīvās pretestības Rs mērīšanas Atxmegal6A4U, kura korpusā bez centrālā procesora un vadāmu pastiprinājumu, divi CAP, kā arī mikrokontrollera sprieguma avots. Augstā ierīces elementu integrācijas ierīce izmantots mikrokontroleris atmņas bloka iekļauti vēl ACP ar analogajām ķēdēm kopējs atbalsta pakāpe sniedz iespēju palielināt operativitātes pakapi, un parocīgumu, veicot ar to manuālas zīdītāja estrālo ciklu noteikšanas procedūras, ļaujot to konstruktīvi izveidot kā autonomu, kompaktu rokā ērti turamu garenas kapsulas veida korpusā ievietotu instrumentu ar vienā tā galā nostiprinātu sensoru (Fig.2). CAP2 izejā (Fig.1) sintezētā sensora sinusoidālā maiņsprieguma frekvence sensora barošanai ir 1 kHz.The proposed active resistor Rs measuring Atxmegal6A4U, with a housing without CPU and controllable gain, two CAPs as well as a microcontroller voltage source. High device element integration device utilized microcontroller memory block also incorporates ACP with analog circuits common degree of support for increased operational efficiency and ease of manual mammalian estrous cycle detection procedures, allowing it to be constructively designed as an autonomous, compact hand-held elongated capsule type instrument with a sensor mounted at one end (Fig.2). The sinusoidal ac voltage of the sensor synthesized at the output of CAP2 (Fig.1) for supplying the sensor is 1 kHz.

Sensors izgatavots no ķīmiski izturīga, nerūsoša AISI316 markas tērauda; kā izolējošais un sensora konstrukcijas elements lietots kompozītais materiāls wave. Sensors sastāv no diviem 1.82 mm diametra elektrodiem, kuru vadošās daļas garums ir 1.2 mm, attālums starp elektrodiem 1.0 mm, bet sensora daļas kopējais garums 14 mm. Maksimālās maiņstrāvas lielums caur peles vaginu nepārsniedz 1 mikroampēm. Aktīvās pretestības Rs mērīšanas diapazons ir no 0.1 līdz 50.0 kOm, ar izšķiršanas spēju 0.1 kOm. Izstrādātā sensora diametra izmēri ir ap divām reizēm mazāki salīdzinājumā ar prototipa zondi MP-35 Mouse Probe [2], un , pateicoties mazajai termiskajai inercei, nodrošina vienam mērījumam nepieciešamā laika samazinājumu no 5 sekundēm [3] līdz 1 sekundei . Eksperimentālie pētījumi parādīja, ka, salīdzinājumā ar prototipu, panākta augsta mērījumu ticamība un atkārtojamība dažādās testējamo dzīvnieku līnijās. Augstie sakritības rādītāji daļēji skaidrojami ar tikai 1 sekundi ilgstošo mērīšanai nepieciešamo laiku un īpaši niecīgo caur dzīvnieka vaginas daļu plūstošās maiņstrāvas vērtību, kas ir mazāka par 1 mikroampēru, līdz ar ko testēšanas procedūra, piemēram, pelēm praktiski tām neizraisa nedz sāpju sajūtas ne psiholoģisku stresu pat nervozāko eksemlāru vidū.Sensor made of chemically resistant stainless steel grade AISI316; composite wave material is used as an insulating and sensor construction element. The sensor consists of two 1.82 mm diameter electrodes with a conductive part length of 1.2 mm, a distance between the electrodes of 1.0 mm and a total length of the sensor part of 14 mm. The maximum AC current through the mouse vagina does not exceed 1 microamp. The active resistance Rs has a measuring range of 0.1 to 50.0 kOm, with a resolution of 0.1 kOm. The diameter of the developed sensor is about twice as small as that of the prototype MP-35 Mouse Probe [2], and due to its low thermal inertia, it reduces the time required for one measurement from 5 seconds [3] to 1 second. Experimental studies have shown that, compared to the prototype, high reliability and repeatability of the measurements in different test animal lines was achieved. The high coincidence is partly explained by the time needed for measuring only 1 second and the extremely small AC current flowing through the part of the animal's vagina, which is less than 1 micrometer, so that virtually no pain or psychological stress is caused to the mice among the most nervous exemlars.

Lai samazinātu mērījumu nolasīšanas laiku, izpildot testēšanas kontrolprocedūras vienas sugas un vienas eksperimentālās līnijas dzīvniekiem, detektors ir apgādāts ar indikatoru, kas pieslēgts centrālā procesora izejai un indicē tekošā mērījuma datus gan ciparu, gan arī krāsainu gaismu kodētu joslu veidā un operatoram ātri un vizuāli uzskatāmi norāda uz vienu no, piemēram, četriem atbilstošā mērījuma mērīšanas diapazoniem un novietots detektora sensoram pretējā korpusa galā (Fig.2). I/O INTERFEISA funkciju izpildei lietots Bluetooth PANASONIC PAN1721 modulis. Lai automātiski un īsā laikā varētu reģistrēt testējamo dzīvnieku, detektors satur bezvadu KODU LASĪTĀJA ierīci RFID (rīderi), kas fiksē testējamā zīdītāja ķermenī implantētā mikročipa identifikācijas datus.To reduce readout time by performing test control procedures on one species and one experimental line, the detector is equipped with an indicator that is connected to the CPU output and displays current measurement data in both digital and colored light coded bands and provides the operator with a quick and visual reference. to one of, for example, four measuring ranges of the appropriate measurement and located at the opposite end of the detector sensor housing (Fig.2). Bluetooth PANASONIC PAN1721 module is used for I / O INTERFEISA functions. To automatically and quickly record the test animal, the detector includes a wireless CODE READER device, RFID, which records the identification data of the microchip implanted in the body of the test mammal.

Ar mērķi palielināt piedāvātās ierīces funkcionālās iespējas un to skaitā reģistrēt, uzkrāt un sniegt datus par līdz 4000 un vairāk uzskaitītajiem, identificētajiem un testētajiem dzīvniekiem, ērtai šo datu tālākai salīdzināšanai ar iepriekšējo mērījumu rezultātiem un to apstrādei, detektors satur ATMIŅAS BLOKU, un ar centrālā procesora CP un I/O INTERFEISA starpniecību iegūtie dati ir pieejami ārējām ierīcēm (USART,USB, Bluetooth, WiFi).The detector contains a MEMORY unit and, with the aim of increasing the functional capabilities of the proposed device, including recording, storing and providing data on up to 4000 and more animals listed, identified and tested, for easy further comparison with previous measurement results and their processing. Data obtained through CP and I / O INTERFEIS is available to external devices (USART, USB, Bluetooth, WiFi).

Ikkatra testējamā dzīvnieka estrālā cikla izmeklējums sākas ar bezvadu kodu nolasīšanas ierīces RFID, kas implantēta dzīvnieka ķermenī, mikročipa identifikācijas datu nolasīšanu. Šie dati tiek ievadīti mikrokontrolera ATMIŅAS BLOKĀ, vai kādā no ārējiem termināliem (laptopa, planšetes, mobilā telefona vai specializētas datu apmaiņas ierīces ), kur glabājās iepriekš veikto šī un citu laboratorijas dzīvnieku izmeklējumu rezultāti. Identifikācijas faktu apliecina ierīces gaismas diožu indikatori. Automātiski tiek fiksēti tekošais laiks un mērīšanas datums. Uz ārējā termināļa ekrāna grafisku diagrammu veidā (pretestība Rs -- laiks) parādās iepriekš veikto mērījumu rezultāti, kas uzskatāmi ļauj vizualizēt estrus ciklu dinamiku. Tam seko jau iepriekš aprakstītā pētāmā dzīvnieka estrus cikla noteikšanas procedūra un mērījuma rezultāta indikācija gan uz ierīces indikatoriem gan termināla displeja. Iegūtos datus automātiski ieraksta mikrokonrollera ATMIŅAS BLOKĀ vai terminālī.The examination of the estrous cycle of each animal under test begins with the identification of the microchip identification data of the wireless code reader RFID implanted in the animal's body. These data are entered into the memory of the microcontroller, or to any external terminal (laptop, tablet, cellular telephone or specialized data exchange device) that has stored the results of previous tests of this and other laboratory animals. The fact of identification is confirmed by the LED indicators of the device. The current time and the measurement date are automatically recorded. The results of the previous measurements are displayed on the external terminal in the form of graphical diagrams (resistance Rs - time), which allows visualizing the dynamics of the ester cycles. This is followed by the estrogen cycle determination procedure of the test animal described above and the measurement result indication both on the instrument indicators and on the terminal display. The resulting data is automatically stored in the memory unit or terminal of the microcontroller.

Attēlā Fig.4 parādītajā diagrammas piemērā sniegtie mērīšanas rezultāti iegūti izmantojot izstrādātās ierīces eksperimentālu maketu. Tie uzskatāmi, 19 dienu garumā, reprezentē peles estrus ciklu E norises gaitu , kas sakrīt ar atbilstošajām izmērītajām sensora pretestības Rs maksimālajām un vērtībām.The measurement results of the diagram in Figure 4 are obtained using an experimental layout of the developed device. They represent, for 19 days, the course of the mouse ester cycle E, which coincides with the corresponding measured peak resistances Rs and values.

Tika veikta virkne pētījumu, kuros atkārtoti iegūta sensora aktīvās pretestības Rs maksimālo vērtību 100% sakritība ar praktiski vienlaicīgi noteiktajiem citoloģiskajiem vaginālo uztriepju analīžu datiem, kas norāda uz dzīvnieka estrus ciklu.A series of studies have been performed which repeatedly obtained a 100% concordance of the maximum active resistance Rs of the sensor with virtually simultaneously determined cytological data from the vaginal swab specimens indicating the estrogen cycle of the animal.

Izmantotie informācijas avoti:Used information sources:

1. Taradach, C., 1982. Monitoring of the oestrus cycle in the rat by measurement of vaginal impedance. Arch. Toxicol. Suppl. 5: 184—186;1. Taradach, C., 1982. Monitoring the oestrus cycle in the rat by measurement of vaginal impedance. Arch. Toxicol. Suppl. 5: 184-186;

2. Rat vaginal impedance checker MK-11 (Muromachi Kikai, Tokio, Japan);2. Rat vaginal impedance checker MK-11 (Muromachi Kikai, Tokyo, Japan);

3. Shinichi Iwasaki and Koki Inoue, 2015. Maternal-infant separation impedes changes in feeding behavior during estrous cycle of rats. Exp.Anim. 64(4), 383-390;3. Shinichi Iwasaki and Koki Inoue, 2015. Maternal-infant separation impedes changes in feeding behavior during the estrous cycle of the rats. Exp.Anim. 64 (4), 383-390;

4. Wm. Cameron and Shumei S.Guo., 1997. Bioelectrial Impedance:A History, Reserch Issues, and Recent Consensus. Entering Technologies for Nutrition Research. Pp. 169-192;4. Wm. Cameron and Shumei S.Guo., 1997. Bioelectrial Impedance: A History, Reserch Issues, and the Recent Consensus. Entering Technologies for Nutrition Research. Pp. 169-192;

5. Vilitis 0., Shipkovs P. and Merkulovs D. 2013. Determination of two-liquid mixture composition by assessing dielectric parameters. 1. Precise measuring system. Latv. J. Phys. Techn. Sci., 4, 62-73.5. Vilitis 0., Shipkovs P. and Merkulovs D. 2013. Determination of two-liquid mixture composition by evaluation of dielectric parameters. 1. Precise measuring system. Latv. J. Phys. Techn. Sci., 4, 62-73.

Claims

1. An estrous cycle detector for determining the mating time phase (estrus cycle) in animals based on sequential determination of the electrical resistance of a mammalian vaginal wall by a dual electrode sensor (probe) during an estrous cycle, comprising a dual electrode capacitive SENSOR, digital analog converter CAP2, differential amplifier DU resistor R, analog-to-digital converter ACP, INDICATOR and BATTERY, with one of the SENSOR electrodes connected to the output of the digital converter CAP2 and the other connected to the non-inverting input of the voltage differential amplifier and the opposite end of the resistor R an analog-to-digital converter for ACP inputs, further comprising a reference voltage source Uref and a central processing unit CP with a dedicated memory block and an input connected to the ACP output, but with its control outputs respectively connected:

- DU input gain setting input;

- CAP2 input for synthesis of sinusoidal output voltage Usin;

- an input voltage of U1 of the output voltage Uo of the CAP1 for compensating the DC component of the voltage2 Usin of the DU input;

- the output voltage setting input of the voltage source Uref, the output of which is connected to the ACP, CAP1 and CAP2 blocks, but the CPU outputs of the CPU are connected to the INDICATOR and I / O INTERFACE.

An ester cycle detector according to claim 1, characterized in that the sensor diameter of the device is reduced to 1.85 mm along the entire length of the sensor and is formed in the form of a capsule.

The ester cycle detector according to the preceding claims, characterized in that, for the purpose of automatically and quickly registering the mammal under test, the detector comprises a wireless code reader for reading the identification data of the microchip implanted in the body of the mammal being tested.

An ester cycle detector according to the preceding claims, characterized in that the detector further comprises a MEMORY UNIT and a connection to external devices (USART, USB, Bluetooth, WiFi).

An ester cycle detector according to any one of the preceding claims, characterized in that the detector comprises an INDICATOR connected to the CP output of the central processing unit and indicating current measurement data in both digital and colored light coded indicator, which

9 points to one of, for example, four measuring ranges for the corresponding measurement and is located at the opposite end of the detector sensor housing.

A method for detecting estrogen cycles by a detector according to any one of claims 1 to 5, comprising the following steps:

- initially, a shear voltage Uo is set at the CAP output, which compensates for the DC offset of the average value of the output voltage of the Usin generating CAP2;

- to determine, the current flowing through the measuring impedance R is fed from the ACP output to the CPU integrated in the microcontroller, which performs certain functions of a programmed algorithm and accumulates the obtained results in the CP memory unit, thereby resetting the period measuring point counter A = l , and a transition to an infinite program cycle is made, in addition, each period of the sensor-excited sinusoidal voltage is evenly divided into separate points N for reading ACP output data, e.g., in this case, the period is divided by M = 256 points points N and reads the output from the ACP output, and reads (in accordance with the number N) from the electronic table (IZsw ^ sinfA) and enters CAP2; values of a.v readings

128 are summed and accumulated according to the formula: A = a _N \ increases the sequence number N of the point N

W = 1 = N + 1, moreover, if A is not 256, the delay timer between points N is expected to stop and the process moves to the beginning of the program cycle; if N = 256 is reset to N = 1, the numerical value A is determined over the measurement time interval equals the half-life of the sinusoidal voltage Usin of the device sensor excitation and its value is proportional to the average current flowing through the sensor equivalent elements Rs and Cs and is numerically equal to AIM ', the detection resistance of the detector sensor Rs, where:

- the starting point of the current measurement time interval with respect to the initial phase of the sensor excitation sinusoidal voltage is initially precisely defined and set; for this purpose, connect a calibration resistor parallel to the terminals of the sensor electrodes with a resistance of, for example, 2 kOm and alternately connect and disconnect a capacitor with a capacitance of, for example, 20 nF and find a corresponding value changing the start time of the measuring current measurement As value;

- this value of time is recorded and permanently recorded in the memory unit of the microcontroller, so that the value of the detected current As is proportional to the average current flowing through the active resistance component of the sample being measured and practically independent of the sensor capacity;

- the device is calibrated once and its data entered into the memory of the microcontroller in the form of an electronic table; For this purpose, a resistance resistor is connected in parallel to the sensor electrode terminals and records the values of the output current As to the corresponding active resistor values, and this data is entered into a microcontroller MEMORY block in an electronic table so the device is prepared for ;

- for the determination of Rs, the value of the post-current current, As, for the active current, is fixed, based on which the value of the corresponding active resistance component Rs is found from the device calibration data table of the CPU CP;

- outputs the determined active resistance component Rs from the CP to the indicators and the I / O INTERFACE.