Устройство для выделения слуховых вызванных потенциалов Советский патент 1986 года по МПК A61B5/12 

го формирователей импульсов запуска И срыва соответственно, а другие уп- рййляемые входы каждого триггера ,свя завы с выходом первого и второго инверторов также соответственно, вход инвертора первой цепи подключен к выходу второго формирователя импульсов запуска и срьгоа, вход инвертора второй цепи к выходу первого формирователя импульсов запуска и срыва, выходы первого и второго формирователей импульсЪв запуска и срыва подключены соответственно к первому и второму

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам .обнаружения и выделения с диагности- ческими целями биоэлектрических сигналов головного мозга человека, и мо жет быть использовано для регистрации слуховых вызванных потенциалов.

Цель изобретения - подавление уровня фоновой биоэлектрической активности,

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на- фиг.2 - функциональная схема формирования прямоугольных импульсов положительных нуль-переходов сигналов; на фиг.З - то же, отрицательных нуль цёреходов сигналов; на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие работу, устройства; на фиг.З - типичный вид автокорреляционной функции R(utJ Х-ритма, вьщеленного в диапазоне частот 8-12 Гц (пример).

Устройство для вьщеления вызванных потенциалов содержит тракт 1 акустической стимуляции, включающий управляемый положительными импульсами генератор 2 электрических сигналов звуковой частоты, соединенный с преобразователем 3 электрических сигналов в акустичес- кие, тракт 4 приема сигналов биоэлектрической активности мозга, включающий последовательно соединенные электрод 5, усилитель 6, полосовой фильтр 7, ключ 8, накопитель 9 . и тракт 10 компенсации сигналов помех, В состав тракта 10 включены

входам генератора электрических сиг налов звуковых частот.

2. Устройство по п.1, о т л и - ч а..ю щ е е с я тем, что схема формирования прямьугольных импульсов по- южительных нуль-переходов сигналов состоит из последовательно, соединенных двустороннего ограничителя и од- новибратора, а в схеме формирования прямоугольных импульсов отрицательных нуль-переходов сигналов между ограничителем и одновибратором дополнительно включен инвертор.

формирователь I1 тактовых импульсов полосовой фильтр 12, ключи 13 - 15, схемы 16 и 17 формирования прямо- угольных импульсов положительных и отрицательных нуль-переходов сигнала, формирователи 18 и 19 импульсов запуска и срыва и ждущий мультивибратор 20. С ключами 14 и 15 связаны схемы 21 и 22 управления, каждая из которых имеет в своем составе триггер 23(24) и инвертор 25(26). Кроме того, необходимым для работы является обычный индифферентный электрод 27.

Полоса пропускания фильтра 7 выбирается в пределах О ,,2-30 Гц для того, чтобы обеспечивалась возмож- ность наиболее эффективного вьщеления длиннолатентных слуховых вызванных потенциалов. Полоса пропускания фильтра 12 составляет всего 8-12 Гц так как он предназначен для вьщеления всего лишь одной компоненты фо-г новой активности, а именнооС-ритма, частота которого составляет 10±2,3 Гц Своим входом фильтр 12 подключен к усилителю 6 тракта 4, а выходом - к ключу 13, Ключи предназначены для пропускания сигналов (в данном случае - реализаций сигналов биоэлектрической активности) в строго определенные интервалы времени. В обычном состоянии эти ключи закрыты. Открываются они импульсами заданной длительности, постзшающими с блоков 20 - 24 соответственно. При характеристике технической сущности реше31

ния в формуле изобретения ключи 8, 13, 14 и 15 условно названы первым, вторым, третьим и четвертым ключом. Схемы 16 и 7 предназначены для формирования в определенный момент времени прямоугольных импульсов заданной длительности (примеры схемного решения их приведены на чертежах Фиг.2 и 3). В состав схемы 16 вхо- . дят последовательно соединенные двух сторонний ограничитель 28 и одновиб- ратор 29. В состав схемы 17 входят последовательно соединенные двухсторонний ограничитель 30, инвертор 31 и одновибратор 32, Двухсторонние жесткие ограничители 28,30 с уровнем ограничения не более 0,01 от эффективного уровня сигнала, инвертор 31 и одновибраторы 29,32 предназначены для формирования прямоугольных импульсов, передний фронт которых совпадает с переходом сигнала через условный нуль (так называемые нуль- переходы сигнала). При этом ограничитель 28 и одновибратор 29 настроены так, что формируют прямоугольный импульс, начало которого соответствует положительному нуль-переходу, т.е. моменту перехода сигнала из области отрицательных значений амплитуд в область положительных значений Ограничитель 30, инвертор 31 и одно- вибратор 32 формируют прямоугольный импульс, начало которого соответствует отрицательному нуль-переходу, т.е. моменту перехода сигнала из области положительных значений амплитуд в область отрицательных значений Длительность сформированного прямоугольного импульса выбирается равной длительности импульсов формирователя 11. Формирователи 18 и 19 импульсов запуска и срыва предназначены для формирования коротких импульсов., с помощью которых осуществляется управление работой ключей 14 и 15. При этом формируемые импульсы должны иметь строго определенную полярность и временное положение. Импульсы положительной полярности должны соответствовать переднему фронту прямоугольных импульсов, поступающих с одновиб- раторов 29 и 32. Этими импульсами будет осуществляться запуск ждущего мультивибратора 20, генератора 2 сигналов звуковой частоты и закрывание ключей 14 и 15. Импульсы отрицательной полярности должны соответствовать заднему фронту прямоугольных им7854

пульсов, поступающи с с одновибрато- i ров 29 и 32. Они предназначены для открьшания ключей 14 и 15, при этом импульсом с формирователя 18 открыва- 5 ется ключ 15, а импульсом с формирователя 19 - ключ 14. В качестве формирователей 18 и 19 удобно использо-, вать обычные дифференцирующие R С-це- пи.

10 Формирователь 11 тактовых импульсов управляет.работой ключа 13 и вырабатывает прямоугольные импульсы длительностью

Ь2

где fi/ -НИ7КНЯЯ граничная частота полосового фильтра 12. При вьтолнении этого условия ключ 13 вьфежет из рС-ритма участок, в котором будет содержаться примерно 1,5 периода этого колебания, что необходимо для устойчивой работы одновибраторов 29 и 32. Период следования тактовых импульсов выбирается в пределах 5-6 с. При меньшем периоде их следования слуховая система испытуемого не успевает восстанавливаться, что ведет к уменьшению амплитуды ДВП. Больший период следования тактовых импульсов выбирать можно, но при этом возрастает время накопления и соответственно снижается быстродействие устройства.

Устройство работает следующим образом.

Выработанный генератором 2 электрический сигнал преобразуется с помощью преобразователя 3 в акустический и воздействует на испытуемого, помещенного в электро- и звукоизолированную камеру. Запуск генератора 2 происходит в строго определенные мо- меиты времени;

С помощью электрода 5 аддитивная

смесь биоэлектрических вызванных сиг- налов, возникающих в ответ на акустические стимулы,, и фоновой активности отводится от поверхности голо

вы испытуемого (например, вертекса) и через усилитель 6, полосовой фильтр 7, ключ 8 поступают на накопитель 9, где накапливаются до достижения заданного отношения уровней

ДВП/ФВА. Однако этот процесс протекает не непрерьшно, а лишь в те отрезки времени, когда ключ 8 открыт. Таким образом, имеется возможность

управлять по йремени подачей реализаций на накопитель 9.

С усилителя 6 сигнал биоэлектрической активности поступает на полосовой фильтр 12, который выделяет из не е только одну К01мпоненту фоновой активности ef-ритм (фиг.4 U) . Так как управление ключом 13 осуществляется тактовыми импульсами формирова- теля 11 (Лиг, 4, ) , TQ на выходе ключа 13 будет наблюдаться не весь

о(-ритм, а его отдельные участки (фиг.4 ) длительностью 0,15 сие периодом следов ания 5-6 с. ки о( -ритг а поступают одновременно на ключи 14 и 15, которые работают в определенной, строго чередующейся последовательности: когда один ключ открыт, другой обязательно закрыт, Это обеспечивается соответствующей коммутацией (.связями) элементов схемы и является существенным признаком

.устройства.

Для дальнейшего изложения поряд- ка работы устройства условимся, что в рассматриваемый момент времени ключ 14 открыт, а ключ 15 закрыт Отрезок of -ритма через открытый;ключ 14 поступает на ограничитель 28, выра- батьгоающий 1-2 прямоугольных импульса, передний фронт которых совпадает с положительным нуль-переходом. Передним фронтом первого прямоугольного импульса запускается одновибра- тор 29, который вырабатывает прямоугольный импульс длительностью, равной длительности импульсов формирователя 11 (фиг.4Ui6). Этот импульс дифференцируется цепью 15 и положи- телёным пиком запускает ждущий мультивибратор 20, генератор 2 и закрывается ключ 14. Отрицательными пиками открывается ключ 15. Схема готова к приему очередного участка -ритма, а мультивибратор 20, формируя импуль

,напряжения заданной длительности

(см.фиг .4Ujo), управляет работой ключа 8 и обеспечивает поступление на накопитель 9 участка реализации длительностью, например, 0,5 с (см. фиг.4и), равной длительности импульсов, сформированных ждущим мультивибратором 20.

С приходом очередного участка 0{-ритма с ключа 13 весь этот процесс повторяется с той лишь разницей, что будут работать ключ 15, ограничитель 30, инвертор 31, одновибратор 32, дифференцирующая цепь 19.

Передний фронт импульса, выработанного одновибратором 32, совпадает уже не с положительньм, а с отрицательным нуль-переходом (фиг.4 1)7) Соответствующими импульсами RC-цепи 19 будет вновь запущен мультивибратор 20, генератор 2, закрыт ключ 15 и открыты ключи 8 и .14. На накопитель 9 поступит отрезок очередной реализации, однако фаза составляющей о(-ритма в ней будет отличаться ; на 180° от предыдущей. Таким образом, в процессе работы на накопитель 9 будет выборочно поступать смесь вызванных биоэлектрических сигналов и фоиовой активности, при этом в каждой последующей реализации фаза ОС-ритма меняется на 180°. Это означает , что в процессе накопления эта составляющая фоновой активности вычитается (компенсируется) примерно на 85-90%, в то время как вызваннные биоэлектрические сигналы увеличиваются по интенсивности. При заданном четном количестве накоплений отношение уровней ДВП/ФБА в накопленной реализации увеличив аётся в 2,5-3,5 раза по сравнению с обычным накоплением, что обеспечивает достаточную точность измерения параметров ДВП и достоверность объективной оценки ;7 диагностики)/ состояния слухового анализатора.

16

фиг. 2

Фиг. 1

fpus,3

AA

П

An

-л

n

M 1

03

о.в

0.7 uf D.S O.t

as иг

0.1

о e.j

02 03

ол

OS US

ел

rj

etW