Устройство для исследования динамического тремора Советский патент 1986 года по МПК A61B5/10 

2, Устройство по- п. 1-, отличающееся тем, что каждый из измерительных каналов содержит подключенные к его первому входу соединенные последовательно усилитель, фильтр низкой частоты, дифференцирующий элемент, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, элемент сравнения, триггер, первый злемент И, выход которого является выходом канала, а также счетчик частоты тремора, коммутатор, выход которого соединен с входом цифрового регистратора, блок упра1зления коммутатором, выход которого соединен с. первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом счетчика частоты тремора, вход которого под- ключен к выходу нуль-органа и второму входу триггера, соединенные последовательно первый пороговый элемент, первый счетчик, выход которого :подключен к третьему входу коммутатора, соединенные последовательно

1

. Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для исследования двигательных функций человека и может найти применение в лечебно-профилактических учреждениях нефрологического профиля, а лабораториях психологии и физиологии труда, в педагогике, спортивной медицине и т.д. при измерении и автоматизированной оценке состояния двигательной сферы человека.

Целью изобретения является повышение, точности диагностики путем измерения параметров тремора в двух координатах.

На фиг.1 представлена конструкция и блок-схема устройства; на фиг, 2- функциональная схема датчика и блока измерения.

Устройство для исследования динамического тремора содержит (фиг,1) датчик 1, включающий панель 2 из диэлектрика, имеющую прорезь 3 произвольной конфигурации и щуп 4 с металлическим наконечником 5, блок 6 обработки сигнала, содержащий (фиг,2

19052

второй пороговый элемент, второй счетчик, выход которого подключен к четвертому входу коммутатора, соединенные последовательно третий пороговый элемент, третий счетчик, выход которого подключен к пятому входу коммутатора, также соединенные последовательно и подключенные к выходу третьего порогового элемента - элемент НЕ, элемент ИЛИ, второй элемент И, четвертый счетчик, выход ко- торого подключен к шестому входу ; коммутатора, входы первого, второго и третьего пороговых элементов подключены к входам дифференцирующего элемента, графического регистратора и в торому входу элемента сравнения, выход которого соединен с вторым входом генератора пилообразного напря- ,шения, выход второго порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а второй вход канала соединён с вторьши входами первого и второго элементов И,

усилитель 7, счетчик 8 частоты тремора, графический регистратор 9, цифровой регистратор 10.

Устройство также содержит .два измерительных канала 11 и 12, генератор 13 тактовых импульсов, вычислитель 14, а в датчик 1 введены ка- тущки 15 и 16 индуктивности, высокочастотный генератор 17, соединенный

с металлическим наконечником 5, и металлические пластины 18 и 19, одна из которых установлена вдоль прорези 3 параллельно плоскости панели 2, а вторая перпендикулярно к плоскости панели 2 вдоль одной из стенок прорези 3, причем каждая из металлических пластин 18 и 19 подключены к индуктйвностям 15 и 16 соответственно и первому входу своего

измерительного канала II и 12, К второму входу каналов 11 и 12 подключен выход генератора 13 тактовых импульсов , а выход соединен с входом вычисителя 14.

Измерительные каналы содержат подлюченные к пер вому входу через уси3

литель 7 и соединенные последовательно фильтр 20 низкой частоты диф- .ференциругощий элемент 21, нуль-орган 22, генератор 23 пилообразного напряжения, элемент 24 сравнения, триггер 25, первый элемент И 26, выход которого является выходом канала, а также коммутатор 2,7, выход которого соединен с входом цифрового регистратора 10, блок 28 управления коммутатором, выход которого соединен с первым входом коммутатора 27, второй вход которого соединен с выходом счетчика 8 частоты тремора, вход которого подключен к выходу нуль-органа 22 и второму входу триггера 25, соединенные последовательно первый пороговый элемент 29, первый счетчик 30, выход которого подключен к третьему входу коммутатора 27, соединенны последовательно второй пороговый элемент 31, второй счетчик 32, выход которого подключен к четвертому вход коммутатора 27, соединенные последовательно третий пороговый элемент 33 третий счетчик ЗА, выход которого подключен к пятому входу коммутатора 27, также соединенные последовательно и подключенные к выходу третьего порогового элемента 33 - элемент НЕ 35, элемент ИЛИ 36, второй элемен И 37, четвертый счетчик 38, выход которого подключен к шестому входу коммутатора 27, входы первого 29, второго 31, и третьего 33 пороговых элементов подключены к входам дифферен- цирующего элемента 2 1, графического регистратора 9 и второму входу элемента 24 сравнения, выход которого соединен с вторым входом генератора 23 пилообразного напряжения, выход второго порогового элемента 31 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 36, а второй вход канала соединен с вторыми входами первого 26 и второго 37 элементов И.

1Устройство работает следующим образом,. .

При внесении испытуемым щупа 4, выполненного в форме указки, в прорезь 3 за счет появления емкостной связи между -металлическим наконечником 5 и пластинами 18 и 19 образуется два резонансных контура, подключенных к общему генератору. Причем резонансные контуры настроены таким образом, что для заданной частоты генерации и заданных пределов

52«

изменения емкостей С1, С2 (ограниченных размерами щели), рабочая точка контуров лежит на линейном участке резонансной кривой с большой кру

тизной. Причем увеличение емкости сопровождается увеличением тока в цепи резонансного контура. Естественно при этом, что металлический наконечник 5 и пластины 18 и 19 не

должны иметь гальванического контакта, что обеспечивается конструктивно. При проведении щупа 4 по прорези 3 из-за тремора конечности с течением времени будет меняться

расстояние между общей обкладкой - металлическим наконечником 5 и металлическими пластинами 18 и 19, образующими вторые обкладки емкостей С1 и С2, в результате чего будет меняться амплитуда ЭДС, снимаемой с индуктивноетай 15 и 16. С индуктивности 15 сигнал с вертикальной составляющей тремора поступает на обработку в канал 11 измерения вертикальной составляющей тремора, а с индуктивности 16 - в канал 12 измерения горизонтальной составляющей тремора. По принципу построения ка- налы 11 и 12 имеют идентичную структуру, поэтому рассматривается работа одного канала,

ЭДС на индуктивности имеет сложную форму и содержит несущую частоту генератора 17, промодулированную

низкой частотой тремора. Эта ЭДС поступает на вход усилителя 7, усилит . вается им и затем несущая частота отфильтровывается фильтром 20 низких частот, на выходе которого остается

напряжение, пропорциональное величине вертикальной составляющей тремора, которое может быть зарегистрировано графическим регистратором 9,

Сигнал на выходе дифференцирующего элемента 21 определяется производной входного сигнала и принимает значение, равное нулю на пиковом максимальном или минимальном значении тремора. Последовательно соединенный с

элементом 21 нуль-орган 22 вырабатывает в это время импульс, В ходе выполнения эксперимента нуль-орган 22 вырабатывает количество импульсов, равное числу экстремальных значений

тремора, которые фиксируются счетиком 8 частоты тремора и могут слуить показателем его частоты. Преобразование величины амплитуды тремора

относительно условного нулевого уровня в цифровой код осуществляется следующим образом. По достижении максимальной величины тремора импульсом с нуль-органа 22 запускается управляемый генератор 23 пилообразного напряжения и триггер 25 устанавливается в состояние 1, разрещая прохождение импульсов счета от генератора 13 так- товых импульсов через элемент 26 И и вычислитель 14. После достижения величины напряжения на выходе управляемого генератора23 пилообразного напряжения амплитуды тремора элемент 24 сравнения вырабатьтает импульс, . который сбросит триггер 25 в состояние ноль, запретит прохождение импульса в вычислитель 14 и одновременно вернет генератор 23 в первона- чальное состояние.

Таким образом, в вычислитель 14 будет передано количество импульсов, пропорциональное величине экстремального значения тремора А(0) относи- тельно условной линии с нулевым напряжением. Пороговые элементы 29, 31 и 33 на своих выходах вырабатьшают потенциалы логической единицы, в момент прбвьтёния входного сигнала (со стороны фильтра низких частот) над заданным уровнем порога. Пороговый элемент 29 настраивается на величину среднего тремора (срабатывание порогового элемента происходит при нахождении щупа 4 в середине прорези 3). Пороговый элемент 31 настраивается на максимальный, верхний допустимый размах тремора, пороговый

элемент 33 - на нижний. Соответственно счетчики 30, 32 и 34 фиксируют количество переходов тремора через среднее, верхнее и нижнее значения.

При переходе щупа 4 допустимую верхнюю границу тремора через элемент ИЛИ 36 открывается элемент И 3 и от генератора 13 тактовых импульсов заполняется счетчик 38, фиксирующий время нахождения тремора за допустимыми границами. При переходе щупа 4 через-нижнюю допустимую границу тремора элемент И 37 открывается от порогового элемента 33 через элемент НЕ 35 и элемент- ИПИ 36.

После окончания эксперимента с помощью блока 28 управления коммутатором .экспериментатор через коммуjю J5 20

25 зо ,„

40

5

0

5

татор 27 выбирает один из счетчиков 8, 30, 32, 34 или 38 для индукции с помощью цифрового регистратора 10. Принимая во внимание, что при анализе результатов исследований .психологического профиля принято анализировать , средние значения измеряемых параметров и их разброс (отклонение) относительно среднего, в схему устройства введен специализированный вычислитель 14, в который на каждом такте измерений экстремума посту-, пают импульсы, количество которых пропорционально амплитуде экстремального значения.тремора относительно условной линии с нулевым потенциалом.

Специализированный вычислитель 14 рассчитывает среднее значение (оценку математического ожидания) амплитуды динамического тремора, от- носительно условного нуля по формуле

:- А,Ло - 1:А;СоК которая при пос- г ы

ледовательном поступлении информации заменяется рекурентным соотношением

АНсрИ- (о) {Ш ((о) ,

где i - текущий номер экстремума; А; (о) - текущая амплитуда экстремума относительно условного нуля;

L Jcp(,o)- среднее значение амплитуды тремора к i-му экстремуму; п - количество экстремумов по

длине щели.

Учитывая, что при расположении пластины 18 емкостного датчика у верхнего края, щели ЭДС, создаваемая в индуктивности, не равна ну.гао, постоянная на протяжении всей щели и заранее известна, можно пересчитать среднее значение тремора относительно края щели

Аср(К) А.р(0) - Аср, . где - величина, пропорциональная напряжению у края щели.

Аналогично можно пересчитать среднее значение тремора относительно заданной траектории, проходящей в центре щели

А„ (3) (О) - A,j,

.Р

А 3

где А,ад - величина пропорциональная напряжению в идеальном центре щели (н1е изменена на всем протяжении ще:

ли). Величина АС (3) показывает степень отклонения среднего тремора по всей длине щели относительно заданной эталонной траектории. Величина среднего разброса измеряемых параметров относительно средней траектории движения не зависит от выбранной линии отсчета и измеряется по формуле

V i

)-Аер(о11

19052

заменяющаяся рекурентной формулой вида

6LO-c5D- 4 l °b Wci,.

5 Вычислитель имеет 1типо вую

структуру микро-ЭВМ (может быть.использована, например, микро-ЭВМ Электроника С5-11 без всяких переделок) и поэтому подробно не раскрывается. Работа второго канала по измерению горизонтальной составляющей тремора происходит аналогично.