АППАРАТ А.Г.СЫЧЕВА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПО УРОВНЮ ЕГО ПОСТОЯННОГО ПОТЕНЦИАЛА Российский патент 1997 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в любых ее отраслях для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала, например, для диагностики нарушений позвоночного столба и поражений периферического кровообращения.

Известно устройство для измерения потенциала и компеданса биологического объекта [1] содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, электроды, двухпозиционные ключи, дифференциальный усилитель, распределитель импульсов, запоминающий конденсатор, двухполярный детектор, фильтр нижних частот и регистратор. Основным недостатком данного устройства является невозможность измерения уровня постоянного потенциала человека в необходимых пределах.

Наиболее близким к предлагаемому является гальванический индикатор А.Г. Сычева [2] содержащий усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, имеющий неинвертирующий и дополнительный неинвертирующий входы, первый и второй входы балансировки смещения нуля, выход генератора тока, вход частотной коррекции, низкоомный и высокоомный выходы, инвертирующий и дополнительный инвертирующий входы, положительный и отрицательный выводы питания, инвертирующий и неинвертирующий входы усилителя постоянного тока через соответствующие фильтры подключены к общей шине источника питания и, соответственно, в первым выводам первого и второго входных резисторов, второй вывод первого входного резистора является входом вертекса аппарата (под входом вертекса аппарата подразумевается вход, соединенный с электродом для измерения потенциала в области центральной точки срединной линии лба), отрицательный вывод питания усилителя постоянного тока через первый конденсатор подключен к его высокоомному выходу, положительная и отрицательная шины питания подключены к подвижным контактам первой и второй контактных групп выключателя, замыкающие контакты которых подключены к одноименным выводам питания усилителя постоянного тока, дополнительные инвертирующий и неинвертирующий входы которого через соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходом генератора тока, низкоомный выход усилителя постоянного тока подключен через второй конденсатор на вход частотной коррекции усилителя постоянного тока, регистрирующий прибор и первый и второй измерительные электроды, первый из которых подключен к входу вертекса. Основными недостатками данного устройства являются относительно невысокие производительность, точность и надежность.

Техническим результатом является повышение производительности, точности и надежности диагностики за счет обеспечения одновременного подключения ко всем измеряемым точкам объекта, линейности регистрируемых величин и обеспечения контроля работы устройства. Это достигается тем, что аппарат А.Г. Сычева для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала, содержащий усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, имеющий неинвертирующий и дополнительный неинвертирующий входы, первый и второй входы балансировки смещения нуля, выход генератора тока, вход частотной коррекции, низкоомный и высокоомный выходы, инвертирующий и дополнительный инвертирующий входы, положительный и отрицательный выводы питания, инвертирующий и неинвертирующий входы усилителя постоянного тока через соответствующие фильтры подключены к общей шине источника питания, и, соответственно, к первым выводам первого и второго входных резисторов, второй вывод первого входного резистора является входом вертекса аппарата, отрицательный вывод питания усилителя постоянного тока через первый конденсатор подключен к его высокоомному выходу, положительная и отрицательная шины питания подключены к подвижным контактам первой и второй контактных групп выключателя, замыкающие контакты которых подключены к одноименным выводам питания усилителя постоянного тока, дополнительные инвертирующий и неинвертирующий входы которого через соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходом генератора тока, низкоомный выход усилителя постоянного тока подключен через второй конденсатор на вход частотной коррекции усилителя постоянного тока, регистрирующий прибор и первый и второй измерительные электроды, первый из которых подключен к входу вертекса, введены с первого по третий балластные резисторы и балластный потенциометр, третий и четвертый резисторы, резистор и потенциометр, переключатель отведений, переключатель контроля, переключатель полярности и с третьего по пятый дополнительные электроды, причем крайние выводы потенциометра балансировки нуля подключены соответственно к первому и второму входам балансировки смещения нуля усилителя постоянного тока, положительный вывод питания которого через резистор балансировки нуля соединен со средним выводом потенциометра балансировки нуля, третий и четвертый резисторы подключены между его дополнительным неинвертирующим входом и общей шиной питания и между низкоомным выходом и дополнительным инвертирующим входом усилителя постоянного тока, второй вывод второго входного резистора подключен к подвижному контакту первой группы переключателя отведений, размыкающий контакт последней группы которого подключен к входу вертекса аппарата, замыкаемые контакты с первого по четвертый переключатели отведений являются тенарными входами аппарата (под тенарными входами аппарата понимают входы, соединенные с электродами для измерения потенциала в области средней части ладони или стопы), первый вывод регистрирующего прибора подключен к размыкающему контакту первой группы и к замыкающему контакту второй группы переключателя полярности, замыкающий контакт первой группы и размыкающий контакт второй группы контактов которого соединен с вторым выводом регистрирующего прибора, подвижные контакты первой и второй групп переключателя полярности соединены с соответствующими подвижными контактами первой и второй групп переключателя контроля, размыкающие контакты которых соединены соответственно с общей шиной питания и первым выводом балластного потенциометра, средний вывод которого соединен с вторым его выводом и первым выводом первого балластного резистора, второй вывод которого соединен с низкоомным выходом усилителя постоянного тока, замыкающий контакт первой группы переключателя контроля через второй и третий балластные резисторы подключен к соответствующим подвижным контактам его третьей и четвертой групп, замыкающие контакты которых подключены соответственно к размыкающим контактам первой и второй групп выключателя, а замыкающий контакт второй группы переключателя контроля соединен с подвижным контактом его третьей группы, с третьего по пятый дополнительные измерительные электроды подключены к соответствующим теннарным входам аппарата; а также тем, что в качестве усилителя постоянного тока используется микросхема К284УД1А.

На чертеже приведена принципиальная схема аппарата А.Г. Сычева для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала.

Аппарат содержит усилитель постоянного тока 1 с дифференциальными входами 2 1 и 2 2 соответственно инвертирующим, отрицательным и положительным выводами 2 3, 2 4 питания, дополнительным инвертирующим и неинвертирующим входами 2 5 и 2 6, выводом генератора тока 2 7, низкоомным выходом 2 - 8, выходом 2 9 частотной коррекции, выходом 2 10, 2 11 балансировки смещения нуля, высокоомным выходом 2 12, выводами 2 13 и 2 14 соответственно экрана и корпуса; фильтры 3, 4, входные резисторы 5, 6, переключатель отведений 7 с группами контактов 8 1 8 4, выходные гнезда 9 1 9 5, резистор 10 и потенциометр 11 балансировки нуля, с первого по четвертый резисторы 12 ⁸ 15 соответственно, первый и второй конденсаторы 16 и 17, первый балластный резистор 18 и балластный потенциометр 19, второй и третий балластные резисторы 20 и 21, переключатель 22 контроля, переключатель 23 полярности, регистрирующий прибор 24, выключатель 25, положительная, общая и отрицательная шины 26, 27, 28 источника питания 29, измерительные электроды 30 34.

Усилитель постоянного тока 1 с дифференциальным входом предназначен для линейного усиления разности потенциалов снятой между двумя точками организма человека. Усилитель может быть собран, например, на микросхеме К284УД1А с симметричным входом и выходным сопротивлением не менее 10⁹ Ом.

Фильтры 3 и 4 и входные резисторы 5 и 6 служат для подачи снимаемых с объекта постоянных напряжений на инвертирующий и неинвертирующий входы 2 1 и 2 2 усилителя 1, а также для фильтрации низкочастотной составляющей входных напряжений.

Переключатель отведений 7 служит для переключения точек съема напряжения на объекте и позволяет производить съем информации от четырех отведений:
правой верхней конечности,
левой верхней конечности;
вертекс-тенары первой нижней конечности,
левой нижней конечности.

Сопротивление изоляции переключателя отделений 7 в разомкнутом состоянии и сопротивление изоляции входных гнезд должно быть, например, больше входного сопротивления усилителя, и составляет не менее 10• Ом. Переключатель 7 может содержать 4 группы контактов 8 1 8 4, причем вывод переключающего контакта первой группы 8 1 является первым выводом переключателя отведений, замкнутый контакт первой группы 8 1 соединен с переключающим контактом второй группы 8 2, замкнутый контакт которой подключен к переключающему контакту третьей группы 8 3, замкнутый контакт которой соединен с переключающим контактом четвертой группы, замкнутый контакт которой является вторым выводом переключателя отведений, замыкаемые контакты соответственно групп 8 1 8 4 являются выводами переключателя соответственно с второго по пятый.

Входные гнезда 9 1 9 5 служат для подключения измерительных электродов 29 33 и являются входами устройства соответственно с первого по пятый.

Резистор 10 и потенциометр 11 балансировки нуля служат для балансировки смещений нуля усилителя.

С первого по четвертый резисторы 12 15 служит для введения обратной связи и обеспечения линейности усилителя при коэффициенте усиления, например, порядка 5, что достигается, например симметричным соединением резисторов 13 и 14 к источникам полевого транзистора усилителя и введением масштабных высокоточных резисторов 12 и 15.

Первый и второй конденсаторы 16 и 17 обеспечивают ограничение полосы пропускания усилителя и стабильность при глубокой отрицательной обратной связи соответственно на высокоомном и низкоомном выходах 2 12 и 2 8.

Первый балластный резистор 18 и потенциометр 19 используются в качестве добавочного сопротивления к регистрирующему прибору 24 и служат для калибровки прибора 24 при настройке устройства.

Второй и третий балластные резисторы 20 и 21 служат для проверки напряжения источника питания 29 и калибровки прибора 24.

Переключатель 22 контроля предназначен для контроля напряжения источника питания и для подключения регистрирующего прибора к выходу усилителя постоянного тока. Переключатель 22 может быть выполнен, например в виде пакетного переключателя, имеющего четыре группы контактов.

Переключатель 23 полярности предназначен для переключения полярности подключения регистрирующего прибора и может быть выполнен, например в виде пакетного переключателя, имеющего две группы контактов.

Регистрирующий прибор 24 предназначен для измерения напряжения и может быть выполнен в виде стрелочного гальванометра магнитоэлектрической системы с нулем слева и со шкалой, отградуированной в милливольтах.

Выключатель 25 предназначен для подключения источника питания либо к усилителю постоянного тока, либо к цепи контроля. Выключатель 25 может быть выполнен, например в виде пакетного переключателя, имеющего две группы контактов.

Измерительные электроды 30 34 предназначены для съема уровня постоянного потенциала с объекта и могут быть выполнены, например из стекла с электрическим сопротивлением не более 2 ⁴ 10± Ом.

Аппарат А.Г. Сычева для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала настраивается и работает следующим образом.

Переключатель отведений соединяется с измерительными электродами. Практически уровень входных напряжений, снимаемых с человека с помощью электродов, лежит в пределах 25 мВ 60 мВ. Поэтому электроды не должны давать самостоятельной разности потенциалов. Исходя из этого, для регистрации уровня постоянного потенциала предлагается использовать стеклянные электроды, нестабильность потенциала которых за 8 ч работы не более 0,5 мВ. При этом подбирается пара электродов по принципу нейтрализации собственных потенциалов: выходные концы электродов включаются в усилитель постоянного тока так, как для измерения разности потенциалов у человека. Электроды устанавливают на одну площадку с нанесенной на нее изоэлектрической пастой. После этого включают питание усилителя постоянного тока. Стрелка на шкале регистрирующего прибора должна оставаться в положении нуль. Затем входные концы электродов меняют местами и повторяют измерение. Стрелка на шкале прибора должна также показать нуль. При получении других значений электроды использовать нельзя. Следует восстановить работоспособность электродов или подобрать таким же образом другую пару. Следует отметить, что в данном устройстве нельзя использовать металлические электроды, широко применяемые в других приборах, так как они могут исказить уровень постоянного потенциала, снимаемого с человека, за счет возникновения собственного электродного потенциала в непредсказуемый отсчет времени.

Для удобства при настройке устройства используется резистор 18 и потенциометр 19, включенные последовательно. При калибровке на вход устройства подается постоянное напряжение 100 мВ. Вращая ось потенциометра 19, изменяют его сопротивление до тех пор, пока стрелка регистрирующего прибора 24 устанавливается на цифре 100 (полная шкала прибора). Этим достигается соответствие между значениями входных напряжений и показаниями стрелочного прибора.

Установка нуля прибора производится перед началом работы, и во время работы постепенно 2 раза в минуту вращением ручки потенциометра 11 при отключенных входах устройства.

Во время эксплуатации устройства производится периодический контроль напряжения источника питания. Для этого переключатель 22 контроля переводится в положение "контроль" и при этом стрелка регистрирующего прибора должна устанавливаться на цифре 100 (полная шкала прибора).

Измерение уровня постоянного потенциала человека производится следующим образом: конечности, т.е. руки и ноги человека (их тенары) устанавливаются в гнезда площадок, сделанных, например из пенопласта. В гнездах находится, например, многослойная марля, пропитанная токопроводящей пастой. Гнезда соединяются канавкой с измерительными электродами 30 34, находящимися на этих же площадках. Электроды 31 34 подключены к входным гнездам 9 2 9 - 5. На вертексе располагается электрод 30, подключенный к входному гнезду 9 1 вертекса устройства. Регистрация уровня постоянного потенциала производится дискретно при последовательном замыкании групп контактов 8 1 8 4 переключателя отведений 7 в состоянии оперативного покоя и после информационной нагрузки. При этом, переключая с помощью переключателя отделений 7 правые и левые, верхние и нижние конечности, поочередно вводят в устройство соответствующие уровни постоянного потенциала человека, снятие с помощью электродов 30 34.

Данное устройство предназначено для эксплуатации как в закрытых помещениях, так и в полевых условиях. Как показали исследования, образец данного устройства стабильно работает при атмосферном давлении 760±20 мм рт. ст. при температуре окружающего воздуха от 0^o0,5 до 50C и относительной влажности до 95%
Литература
1. SU, авторское свидетельство N 1607810, кл. A 61 H 39/02, 1988.

Сычев А.Г. Щербакова Н.И. Барышев Г.И. Костенко В.В. Методика регистрации квазиустойчивой разности потенциалов с поверхности головы. Физиология человека. 1980, т. 6 N 1, с. 178 180.

Использование: в медицине. Сущность изобретения: для обеспечения повышения производительности, точности и надежности диагностики за счет одновременного подключения ко всем измеряемым точкам объекта, линейности регистрируемых величин и обеспечения контроля работы аппарат содержит усилитель постоянного тока с дифференциальными инвертирующим и неинвертирующим входами, фильтры, входные резисторы, переключатель отведений с группами контактов, входные гнезда, резистор и потенциометр балансировки нуля, с первого по четвертый резисторы соответственно, первый и второй конденсаторы, первый балластный резистор и балластный потенциометр, второй и третий балластные резисторы, переключатель контроля, переключатель полярности, регистрирующий прибор, выключатель, положительную, общую и отрицательную шины источника питания, измерительные электроды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Аппарат для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала, содержащий усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, имеющий неинвертирующий и дополнительный неинвертирующий входы, первый и второй входы балансировки смещения нуля, выход генератора тока, вход частотной коррекции, низкоомный и высокоомный выходы, инвертирующий и дополнительный инвертирующий входы, положительный и отрицательный выводы питания, инвертирующий и неинвертирующий входы усилителя постоянного тока через соответствующие фильтры подключены к общей шине источника питания, и соответственно к первым выводам первого и второго входных резисторов, второй вывод первого входного резистора является входом вертекса аппарата, отрицательный вывод питания усилителя постоянного тока через первый конденсатор подключен к его высокоомному выходу, положительная и отрицательная шины питания подключены к подвижным контактам первой и второй контактных групп выключателя, замыкающие контакты которых подключены к одноименным выводам питания усилителя постоянного тока, дополнительные инвертирующий и неинвертирующий входы которого через соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходом генератора тока, низкоомный выход усилителя постоянного тока подключен через второй конденсатор на вход частотной коррекции усилителя постоянного тока, регистрирующий прибор и первый и второй измерительные электроды, первый из которых подключен к входу вертекса, отличающийся тем, что введены с первого по третий балластные резисторы и балластный потенциометр, третий и четвертый резисторы, резистор и потенциометр балансировки нуля, переключатель отведений, переключатель контроля, переключатель полярности и с третьего по пятый дополнительные электроды, причем крайние выводы потенциометра балансировки нуля подключены соответственно к первому и второму входам балансировки смещения нуля усилителя постоянного тока, положительный вывод питания которого через резистор балансировки нуля соединен со средним выводом потенциометра балансировки нуля, третий и четвертый резисторы подключены соответственно между дополнительным неинвертирующим входом усилителя постоянного тока и общей шиной питания и между низкоомным выходом и дополнительным инвертирующим входом усилителя постоянного тока, второй вывод второго входного резистора подключен к подвижному контакту первой группы переключателя отведений, размыкающий контакт последней группы которого подключен к входу вертекса аппарата, замыкающие контакты с первого по четвертый переключателя отведений являются тенарными входами аппарата, первый вывод регистрирующего прибора подключен к размыкающему контакту первой группы и к замыкающему контакту второй группы переключателя полярности, замыкающий контакт первой группы и размыкающий контакт второй группы контактов которого соединены с вторым выводом регистрирующего прибора, подвижные контакты первой и второй групп переключателя полярности соединены с соответствующими подвижными контактами первой и второй групп переключателя контроля, размыкающие контакты которых соединены соответственно с общей шиной питания и с первым выводом балластного потенциометра, средний вывод которого соединен с вторым его выводом и первым выводом первого балластного резистора, второй вывод которого соединен с низкоомным выходом усилителя постоянного тока, замыкающий контакт первой группы переключателя контроля через второй и третий балластные резисторы подключены к соответствующим подвижным контактам его третьей и четвертой групп, замыкающие контакты которых подключены соответственно к размыкающим контактам первой и второй групп выключателя, а замыкающий контакт второй группы переключателя контроля соединен с подвижным контактом его третьей группы, с третьего по пятый дополнительные измерительные электроды подключены к соответствующим тенарным входам аппарата. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве усилителя постоянного тока использована микросхема К284УД1А.