SU1766336A1 - Устройство дл измерени физиологических показателей сельскохоз йственных животных - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к сельскому хоз йству, в частности к устройствам дл  машинного доени  коров с совме- щенной функцией контрол  их физиологического состо ни  в процессе дойки, и может испотьзоватьс  в ветеринарии . Сущность изобретени :устройство содержит доильный стакан, датчик, состо щий из источника излучени  и двух фотоприемников , укрепленный в верхней части доильного стакана, а также блок измерени  и управлени . Второй фотоприемник, воспринимающий только световой поток источника излучени , и защитный светофильтр расположены коаксиально с источником излучени . Причем, второй фотоприемник с защитным светофильтром установлен на держателе закрепленном в одной плоскости с первым фотоприемником с поющью прозрачной дл  излучени  шайбы. Датчик снабжен сменными шайбами, выполненными из материала прозрачного дл  требуемого спектра излучени , которые креп тс  к держателю и корпусу с помощью резьбового соединени ; защитный светофильтр выполнен в виде съемного кольца и изготовлен из того же материала, что и шайба. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству , в частности к устройствам дл  машинного доени  коров с совмещенной функцией контрол  их физиологического состо ни  в процессе дойки и может использоватьс  в ветеринарии (в диагностических цел х ветеринарными службами животноводческих комплексов и ферм).

Известны устройства дл  измерени  физиологических показателей человека и животных.

В описанных устройствах дл  регистрации пульса используютс  датчики, содержащие источник и приемник излучени .

Недостатком указанных устройств  вл етс  низка  точность измерени  фотопле- тизмограмм и частоты пульса вследствие

использовани  практически точечных источника и приемника излучени , не позвол ющих повысить мощность излучени  и получить более высокое соотношение сиг- н л-шум. Кроме того, точность измерени  фотоплетизмограмм будет снижена в случае колебани  мощности излучени  источника излучени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  устройстго, содержащее доильный стакан, датчик, состо щий из источника и приемника излучени  и расположенный в верхней части доильного стакана, исполнительный элемент дл  отключени  пульсаций вакуума, блок измерени  и управлени  дл 

N

о

|0

|00

СО

о

регистрации фотоплетизмограмм, пульса и температуры животного.

Устройство позвол ет контролировать три физиологических показател  животного в технологическом процессе дойки.

Недостатком данного устройства  вл етс  недостаточна  точность измерени  фотоплетизмограмм и пульса особенно при массовых обследовани х животных, наход щихс  в сложных услови х животноводче- ских ферм и комплексов, когда трудно осуществл ть посто нный контроль за состо нием поверхности исследуемой ткани в смысле чистоты, наличи  складок, пигментации покрова и др. Смещение датчика на указанный участок ткани при практически точечном источнике излучени  может привести к значительному ослаблению сигнала с фотоприемника и, следовательно, к уменьшению точности измерени . Повышение же мощности излучени  источника вызывает перегреб исследуемого участка ткани на ограниченной площади под практически точечным излучателем и сн та  при повышенной температуре исследуемого участка ткани фотоплетизмограмма не будет отражать действительной картины кровенаполнени  тканей. Кроме того, отсутствие контрол  за мощностью и стабильностью излучени  источника при наличии дестабилизирующих факторов снижает точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  физиологических показателей сельскохоз йственных животных, содержащее доильный стакан, датчик, расположенный в верхней части доильного стакана и состо щий из источника излучени  и фотоприемника, блок измерени  и управлени , входы которого соединены с фотоприемником, сигнальный выход подключен к регистраторам фотоплетизмограмм , пульса и температуры, а первый управл ющий выход св зан с входами управлени  регистраторов фотоплетизмограмм и пульса, второй управл ющий выход - с входом управлени  регистратора температуры , третий управл ющий выход - с исполнительным элементом, четвертый управл ющий выход - с управл ющим входом нормально замкнутого ключа, выход которого соединен с источником излучени , введены второй фотоприемник и регулируемый источник питани , причем второй фотоприемник св зан со входом регулируемого источника питани , выход которого соединен с сигнальным входом нормально замкнутого ключа, при этом второй

фотоприемник снабжен защитным светофильтром , причем фотоприемники и защитный светофильтр расположены коаксиально с источником излучени , а второй фотоприемник с защитным светофильтром установлены на держателе, закрепленном в одной плоскости с первым фотоприемником при помощи прозрачной дл  излучени  шайбы, кроме того, источник излучени  установлен

0 на оптической оси отражающей внутренней поверхности корпуса, выполненной в форме полусферы; датчик снабжен сменными шайбами , выполненными из материала, прозрачного дл  требуемого спектра

5 излучени , а защитный светофильтр второго фотоприемника выполнен в виде съемного кольца, выполненного из материала, про- зрачного дл  требуемого спектра излучени .

0Известно устройство, датчик которого

содержит один источник излучени  и два фотоприемника. Однако, в отличие от известного технического решени , предложенное устройство содержит датчик в виде

5 коаксиально расположенных кольцевых излучател  и фотоприемников, при этом второй фотоприемник используетс  дл  стабилизации режима работы источника излучени .

0На фиг. 1 приведена структурна  схема

устройства, где сосок вымени в разрезе условно изображен в виде окружности, а на фиг.2 представлена конструкци  датчика устройства .

5 Устройство дл  измерени  физиологических показателей сельскохоз йственных животных содержит датчик 1, состо щий из источника излучени  2 и первого фотоприемника 3, расположенные в верхней части

0 доильного стакана в углублении сосковой резины, блок измерени  и управлени  4 дл  регистрации фотоплетизмограмм, пульса и температуры животного (указанный блок, включает следующую совокупность блоков

5 прототипа: усилитель, блок управлени , источник образцового напр жени , подстро- ечный и посто нный резисторы, операционный усилитель, делитель напр жени  из двух резисторов, фильтр нижних

0 частот, первый ключ, фоторезисторный опт- рон и соответствующие св зи между перечисленными блоками, котора  функционирует в соответствии с временными диаграммами, представленными на

5 фиг.4 описани  прототипа), входы блока измерени  и управлени  4 соединены с первым фотоприемником 3, сигнальный выход подключен к регистраторам фотоплетизмограмм 5, пульса 6 и температуры 7, в первый управл ющий выход блока 4 св зан с входами управлени  регистраторов фотоплетиз- мограмм 5 и пульса 6, второй управл ющий выход- с входом управлени  регистратора температуры 7, третий управл ющий выход - с исполнительным элементом 8, четвертый управл ющий выход - с управл ющим входом нормально замкнутого ключа 9, выход которого соединен с источником излуче- ни  2, второй фотоприемник 10, воспринимающий только световой поток источника излучени  2, регулируемый источник питани  11, причем второй фотоприемник 10 св зан с входом регулируемого источника питани  11, выход которого соединен с сигнальным входом нормально зам- кнутого ключа 9, при этом второй фотоприемник 10 снабжен защитным светофильтром 12 (см.фиг.2), причем первый 3, второй 10 фотоприемники и защитный светофильтр 12 расположены коаксиальное источником излучени  2, а второй фотоприемник 10с защитным светофильтром 12 установлены на держателе 13, закрепленном в одной плоскости с первым фотоприемником 3 с помощью прозрачной дл  излучени  шайбы 14, источник излучени  2 установлен на оптической оси отражающей внутренней поверхности корпуса 15, выполненной в форме полусферы; датчик 2 снабжен сменными шайбами 15, выполненными из материала, прозрачного дл  требуемого спектра излучени , которые креп тс  к держателю 13 и корпусу 15 с помощью резьбового соединени ; защитный светофильтр 12 выполнен в виде съемного кольца и изготовлен из того же материала, что и шайба 14.

Датчик может быть укомплектован набором шайб 14 и защитных светофильтров 12, которые позвол ют использовать его в различных диапазонах излучени . Шайба 14 позвол ет надежно изолировать внутреннюю поверхность корпуса 15, источник излучени  2 и второй фотоприемник 10 с защитным светофильтром 12 от конденсации пота, влаги, гр зи и обеспечивает удобство чистки и дезинфекции рабочей поверхности датчика. Дл  вывода проводников от источников излучени  2 и второго фотоприемника 10 в держателе 13 и корпусе датчика 15 предусмотрены узкие каналы (фиг.2).

В качестве источника излучени  2 может использоватьс , например, миниатюрна  лампа накаливани  типа СМН6-80 или светодиод типа АЛ 119, первый 3 и второй 10 фотоприемники выполнены в виде колец из фоточувствительного материала. Защитный светофильтр 12 служит дл  ослаблени  падающего на второй фотоприемник 10 потока излучени  с целью выбора его режима работы на линейном участке энергетической характеристики и кроме того  вл етс 

в определенной степени защитным элементом от теплового перегрева.

Известно, что изменение протекающего по источнику излучени  тока, в значитель0 ной степени вли ет на излучаемую им мощность . Например, дл  инфракрасного светодиода АЛ 119 увеличение тока на 10% приводит к возрастанию мощности излуче- ни  почти на 15%, а дл  ламп накаливани 

5 изменение напр жени  питани  на 10% приводит к изменению потока излучени  более чем на 40%. Кроме того, у источника света во врем  эксплуатации параметры, ха- рактеризуюшие излучение, измен ютс  за

0 счет процессов старени . Дл  стабилизации режима работы источника излучени  2 и введен второй фотоприемник 10, который реагирует на отклонени  потока излучени  источника 2 от заданной нормы. Сигнал с

5 этого фотоприемника 10 используетс  дл  стабилизации мощности излучени .

Требуемый спектр излучени  определ етс  выбором измер емого гемодинамиче- ского показател . При использовании,

0 например, участка спектра 0,6 - 0.7 мкм наибольшее поглощение излучени  наблюдаетс  дл  артериальной крови; ь области с длиной волны около 0,81 мкм поглощение излучени  оксигемоглобином и восстанов5 ленным гемоглобином крови одинаково. Дл  этой области спектра можно применить , например, светофильтры КС-18, ФС-6 и др. Применение защитного светофильтра 12 из того же материала, что и шайба 14,

0 обусловлено контролем мощности излучени  источника 2 в требуемом диапазоне спектра.

Устройство работает следующим образом .

5 Подключают напр жение сети, в результате узлы блока измерени  и управлени  4 устанавливаютс  в исходное состо ние. При этом на источник излучени  2 подаетс  питание от регулируемого источника питани 

0 11 через нормально замкнутый ключ 9. Доильный стакан надевают на сосок вымени коровы. Вследствие того, что часть излучени  источника 2, отразившись от внутренних слоев ткани, попадает на первый

5 фотоприемник 3, в нем образуетс  резкий перепад фототока, который используетс  в блоке 4 дл  формировани  временных интервалов , обеспечивающих: 1) отключение на врем  измерени  пульсаций вакуума с помощью исполнительного элемента 8 (третий управл ющий выход); 2) съем фотопле- тизмограммы и измерение пульса с

помощью блоков 5 и 6 (сигнальный и первый управл ющий выходы); 3)отключение источника излучени  2 через нормально замкнутый ключ 9 (четвертый управл ющий выход); 4) измерение температуры тела животного (сигнальный и второй управл ющий выходы ). Таким образом функционирование блоке измерени  и управлени  4 идентично работе соответствующей совокупности блоков прототипа.

В процессе съема фотоплетизмограммы и измерени  пульса поток излучени  от источника излучени  2, отража сь от внутренней поверхности корпуса 15, проходит через шайбу 14, укрепленную на держателе 13, и равномерно засвечивает исследуемую ткань в заданном спектре излучени . Поток излучени , частично поглоща сь и частично рассеива сь ткан ми тела пбступает на первый фотоприемник 3, сигнал с которого используетс  дл  сн ти  фотоплетизмограммы ( первый и второй входы блока изме- рени  и управлени  4). Второй фотоприемник 10, воспринима  часть потока излучени  от источника излучени  2, реагирует на изменени  этого потока, возникающие под действием различных дестабилизирующих факторов, например, изменени  напр жени  питани . Сигнал со второго фотоприемника 10 поступает на вход регулируемого источника питани  11, который измен ет свои параметры таким образом, чтобы обеспечить стабилизацию режима работы источника излучени  2 в заданном диапазоне спектра, который пропускает защитный светофильтр 12. При этом сигнал регулировки передаетс  через нормально замкнутый ключ 9.

После окончани  процесса измерени  со второго управл ющего выхода блока 4 снимаетс  сигнал, выключающий исполнительный элемент 7, что приводит к восстановлению пульсаций вакуума. С этого момента начинаетс  дойка, котора  продолжаетс  в течение заданного времени, например , 4 мин. По окончании процесса дойки выключаетс  напр жение сети, что приводит к окончанию работы устройства.

В результате регистраторами фотопле- тизмограмм, пульса и температуры будут зафиксированы измеренные физиологические показатели животного.

Повышение точности измерени  в предложенном устройстве достигаетс  за счет увеличени  потока излучени  на исследуемую ткань, а, следовательйо, и увеличени  потока излучени  от ткани на фотоприемник 4 при равномерном засвечивании исследуемой поверхности ткани благодар  сферической внутренней поверхности датчика (фиг.2).

Благодар  предложенной конструкции датчика его контакт с загр зненной поверхностью , складкой кожи или участком с пигментацией кожного покрова не вызовет значительного изменени  потока излучени , падающего на исследуемую ткань, поскольку поверхность излучени  не  вл етс 

0 точечной, как в прототипе, где указанный аномальный участок кожи может практически полностью перекрыть поток источника излучени  и существенно уменьшить сигнал с датчика, а значит, и точность измерени .

5 При данной конструкции датчика увеличение мощности излучени  источника 2, что в первую очередь необходимо при исследовании сельскохоз йственных животных вследствие загр знени  кожи, ее пигментаци  и

0 др., не приводит к нагреву исследуемого участка ткани, что может исказить информацию , снимаемую с датчика, и не вызывает болезненных ощущений у животного Ктому же попадание точечного источника излуче5 ни  в зону биологически активной точки может привести к непредсказуемому результату измерени .

Стабилизаци  режима работы источника излучени  в заданном диапазоне спект0 ра за счет регулировки его мощности излучени  при воздействии различных дестабилизирующих факторов также повышает точность измерени .

Кроме того, использование съемных

5 шайб и защитных светофильтров с заданной полосой пропускани  позвол ет не только повысить точность измерений именно в требуемом диапазоне частот, но и делает пред- ложенноеустройствоболее

0 универсальным, позвол ющим проводить съем информации в узких спектральных диапазонах и в результате перекрывать широкую полосу частот.

Claims (3)

1. Положительный эффект от использова5 ни  предложенного устройства выразитс  в повышении точности и достоверности получаемой информации, используемой дл  оценки физиологического состо ни  сельскохоз йственных животных в услови х жи0 вотноводческих ферм и комплексов. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  физиологических показателей сельскохоз йственных животных, содержащее доильный

   5 стакан, датчик, расположенный в верхней части доильного стакана и состо щий из источника излучени  и фотоприемника, блок измерени  и управлени , входы которого соединены с фотоприемником, сигнальный выход подключен к регистраторам фотоплетизмограмм , пульса и температуры, а первый управл ющий выход св зан с входами управлени  регистраторов фотоплетизмог- рамм и пульса, второй управл ющий выход - с входом управлени  регистратора температуры , третий управл ющий выход - с исполнительным элементом, четвертый управл ющий выход - с управл ющим входом нормально замкнутого ключа, выход которого соединен с источником излучени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены второй фотоприемник и регулируемый источник питани , причем второй фотоприемник св зан с входом регулируемого источника питани , выход которого соединен с сигнальным входом нормально замкнутого ключа, при этом второй фотоприемник снабжен защитным светофильтром , причем фотоприемники и защит- ныйсветофильтр расположены

   коаксиально с источником излучени , а второй фотоприемник с защитным светофильтром установлен на держателе, закрепленном в одной плоскости с первым фотоприемником при помощи прозрачной дл  излучени  шайбы, кроме того, источник излучени  установлен на оптической оси отражающей внутренней поверхности корпуса , выполненной в форме полусферы.
2. 2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что датчик снабжен сменными шайбами , выполненными из материала, прозрачного дл  требуемого спектра излучени .
3. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что защитный светофильтр фото приемника выполнен в виде съемного кольца, выполненного из материала, прозрачного дл  требуемого спектра излучени .

   L;

   /

   Фиг.1

   2/0jЈ