Монитор с биологической обратной связью по усредненному электромиосигналу Советский патент 1987 года по МПК A61B5/488 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к регистраторам биопотенциалов с биологической обратной связью, и может быть исполь- зовано в неврологии, травматологии и хирургии для визуального и звукового контроля мышечного тонуса при аутотренинге, для оценки степени реабилитации после реконструктивных мик- рохирургических вмешательств, а также для нормирования по усредненному электромиосигналу степени нагрузки да мышцу при восстановлении ее функции.

Целью изобретения является повьше- ние эффективности аутотренинга и тренировки мышц путем улучшения , контроля за изменением их тонуса.

На чертеже представлена структур- нал схема монитора с биологической обратной связью по усредненному электромио сигналу .

Он содержит последовательно соединенные блок 1 заш;иты входа, дифферен- 25 вход второго блока 17 хранения выборциальный усилитель 2, аттенюатор 3, полосовой фильтр 4, peжe cтopный фильтр 5, детектор 6, фильтр 7 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой индикатор 9, . а также звуковой генератор 10.

Устройство также содержит последовательно . соединенные первый блок 11 хранения выборки, второй дифференциальный усилитель 12, управляемый генератор 13, первый элемент 14 И, коммутатор 15,- блок 16 световой и звуковой сигнализации, последователь°но соединенные второй блок 17 хранения выборки, компаратор 18, элемент 19 управляемой инверсии, второй элемент 20 И, формирователь 21 длительности, третий элемент 22 И, также

,последовательно соединенные тактовый генератор 23, элемент 24 задержки, а также четвертый элемент 25 И и пятый элемент 26 И, ключи 27 и 28, подключенные к первым входам соответственно четвертого элемента 25 И и пятого элемента 26 И, вторые входы которых подключены к выходу элемента 24 задержки, а выходы соответственно - к входам перво.го блока 11 и второго блока 17 хранения выборки, вторые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 8, второй вход которого соедине с выходом элемента 24 задержки, блок 29 задания уровня порога, выход которого подключен к третьему входу второго блока 17 хранения выборки, цифровой вольтметр 30, причем вход по- следнего соединен с выходом второго дифференциального усилителя 12, вы- , ход фильтра 7 нижних частот соединен с вторыми входами второго дифференциального усилителя 12 и компаратора 18, выход звукового генератора 10 соединен с вторыми входами первого элемента 14 И и третьего элемента 22 И, выход последнего соединен с вторым входом коммутатора, а выход так- . тового генератора 23 - с вторым входом второго элемента 20 И.

Блоки 11 и 17 хранения выборки содержат соединенные последовательно регистр 31 и цифроаналоговый преобразователь 32, выход которого является выходом блока, первьм вход каждого блока хранения выборки соединен с тактовым входом регистра, второй - а его информационным входом, третий

0

5

ки соединен с входом начальной установки регистра 31.

Устройство работает следуюш,им образом.

Электромиосигнал, отводимый накожными или игольчатыми электродами, через устройство 1 защиты входа поступает на вход первого дифференциального усилителя 2, нормируется по уровню аттенюатором 3 и далее подается на вход полосового фильтра 4, устанавливающего полосу рабочих частот, в пределах которой производится выпрямление и усреднение сигнала. Ре0 жекторный фильтр 5 производит дополнительное подавление помехи с частотой сети для повьш1ения разрешающей способности биоизмерительной системы. Отфильтрованный сигнал выпрямляетg ся детектором 6, усредняется во времени усредняющим фильтром 7 нижних частот, преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем 8 и индицируется цифровым индикатором 9, что позволяет врачу в ходе аутотренинга контролировать текущее значение усредненного .биосигнала.

Сигнал в двоичном коде с выхода измерительного блока поступает на вход блока 11 хранения выборки, которьм осуществляет заполнение текущего значения сигнала в момент нажатия ключа 27, при замыкании которого включается основной режим работы

0

5

монитора - режим аутотренинга. Отслеживание больших изменений тонуса обеспечивается за счет использования звуковой, а малых - световой сигнали зации (возможен также и обратный режим работы блока 16 сигнализации, причем выбор соответствующего режима производится коммутатором 15 режима сигнализации). Дифференциальный уси- литель 12 вычитает из этого зафиксированного значения текущее значение сигнала с выхода усредняющего фильтра 7 нижних частот, а полученная разность измеряется и индицируется цифровым вольтметром 30, при помощи которого врач может количественно оценивать ход аутотренинга. Таким образом, врач может судить об интегральной степени расслабления мьшцы по цифровому индикатору цифрового вольтметра 30, а о текущем значении усредненного электромиосигнала - с помощью цифрового(Индикатора 9, что позволяет как контролировать, так и при необходимости управлять ходом аутотренинга.

Разностньш сигнал с выхода дифференциального усилителя 2 поступает также на вход управляемого генератора 13, изменяя частоту следования импульсов. В зависимости от величины разностного сигнала эта частота может изменяться в пределах 10- 300 имп/мин. Элемент 14 И перемножает сигналы звукового генератора 10 и управляемого генератора 13. На выходе элемента 14 И формируются модулированные по длительности посылки, которые через коммутатор 15 режима поступают на вход звуков ого канала блока 16 сигнализации. Таким образом производится сигнализация интегрального приращения сигнала.

Одновременно отслеживание малых изменений тонуса, обычно характеризующих раннюю стадию процесса реабилитации, осуществляется с помощью канала световой сигнализации. Блок 17 хранения выборки обеспечивает запоминание устреднённого сигнала, поступившего с аналого-цифрового преобразователя 8 на один период частоты тактового генератора 23. Компаратор 18 сравнивает текущее значение сигнала, поступающее с выхода .усредяи- а- ю 12267044

няющего фильтра 7 нижних частот, с задержанным на период тактовой частоты и формирует на выходе в зависимости от разности этих сигналов логический сигнал О или 1. Сигнал

с выхода компаратора 18 поступает через элемент 19 управляемой инверсии на вход элемента 20 И, причем на второй ее вход подается короткий стро- бирующий импульс с тактового генератора 23.

Таким образом, если знак производной соответствует положению переклю- чател я элемента 19 управляемой инверсии, то на выходе элемента 20 И формируются импульсы в моменты времени, задаваемые стробирующими импульсами тактового генератора 23. Эти импульсы формируются по длительности формирователем 21 длительности посылки. Элемент 22 И формирует тональные посылки путем перемножения сигна- лов, поступающих от звукового генера- тора 10 и формирователя 21 длитель- ности тональной посылки. Сигналы тональных посьшок через коммутатор 15 режима поступают на вход светового канала блока 16 сигнализации. Таким образом, блок 16 осуществляет непрё- рьтную световую сигнализацию выбран- :ного оператором при помощи переключателя элемента 19 И управляемой инверсии знака производной усредненного сигнала в моменты времени, задаваемые тактовым генератором 23. При релаксационных мероприятиях система вырабатьшает сигналы только тогда, когда происходит з еньшение тонуса. В противном случае устройство сигнализации молчит.

В режиме тренировки мышц уровень порога, соответствующий определенной нагрузке, устанавливается нажатием ключа 27 или выбирается независимо, от текущего значения сигнала блоком 29 задания уровня порога. Устройство 16 сигнализации в данном случае генерирует тональный сигнал (или световой импульс) только при достижении установленного порога, что позволяет нормировать нагрузку на мьппцу, где в качестве критерия выбран уровень усредненного электромиосигнала, а также изменять эти контролируемые уровни, соответствующие определенным нагрузкам.

L.l

Составитель Б. Фигурин Редактор Э. Вородкина Техред М.Дидык Корректор С. Шекмар

Заказ 4358Тираж 594Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ю

11и