Устройство для измерения электрического сопротивления биологических тканей Советский патент 1988 года по МПК A61B5/53 A61B5/05 

(Л

С

Изобретение предназначено для измерения электрического сопротивления биологических тканей. Устройство содержит два электрода 4 и 5, эталонньй резистор I, источник 2 стабильного напряжения, блок 9 измерения и операционный усилитель 3. С целью повьппения точности измерения в него введены два детектора 6 и 7 и преобразователь 8 отношения напряжений, а источник 2 вьшолнен в, виде источника стабильного напряжения пеоеменной частоты. 2 ил.

Т

kw Ы- со

00

Риг. 1

Изобретение относится к медицинской техйике, а именно к устройствам для функциональной диагностики.

Цель изобретения - повьппенйе точ- ности измерения электрического соп ротивления биологических тканей.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения электрического сопротивления биологичес- ю ких-тканей; на фиг.2 - структурная схема преобразователя отношения напряжений.

Устройство (фиг.1) содержит этаКИМ сопротивлением R, вызывает падение напряжения Ur I Е.При этом

на выходе операционного усилителя 3 получают напряжение U

и,().

ЭТ

С помощью детекторов 6 и 7 осуществляется преобразование переменного напряжения синусоидальной формы в постоянное напряжение. Причем на выходе детектора 6 имеем постоянR X

ное напряжение U у,, k, U (--+1) , а 1 Kj

на выходе детектора 7 - 11.., k „-U, лонный резистор 1, источн ж 2 стабш1ь-15 коэффициент детек тиров1н2я.

Посредством преобразователя 8 осуществляют преобразование отношения напряжений U у и U. , так как нап-.

гт 1

ного напряжения, операционный усилитель 3, электроды 4 (первый) и 5 (второй), детекторы 6 (первый) и 7 (второй), преобразователь 8 отношения напряжений и блок 9 измерения.

Преобразователь В отношения напряжений (фиг.2) содержит инвертор 10 напряжения и аналого-цифровой преобразователь с

20

ряжение-делимое Uy пропорционально измеряемому сопротивлению биологической ткани RX и неинформационному

параметру U,, а напряжение-делитель и пропорционально Л1шь неинфорДВуХТаКТНЫМ ИНТеГрИ-V - ...v.

рованием, в состав которого входят 25 Ma-i-ивному параметру U,то результат

преобразования пропорционален измеряемому сопротивлению R. Результат преобразования поступает на вход блока 9 измерения, на выходе которого полудвухпозиционный ключ 11, повторитель 12 напряжения, блок 13 управления, резистор.14 памяти, интегратор 15 и компаратор 16. Инвертор 10 напряжепреобразования пропорционален измеряемому сопротивлению R. Результат преобразования поступает на вход блока 9 измерения, на выходе которого полуния содержит резисторы 17 и 18 и one- 30 результат измерения электрического сопротивления биологической ткани N,.

рационньй усилитель 19, а интегратор 15 - резистор 20, конденсатор 21 и операционный усилитель 19, а интегратор 15 - резистор 20, конденсатор 21 и операционный усилитель 22.

Устройство работает следующим образом.

Электроды 4 и 5, конструкция которых зависит от цели исследования (например, пластины, накладьгоазмые на кожу, иглы, вводимые в подкожные ткани, фиксированные электродные системы, вмонтированные в специальные ячейки для излучения электросопротивления биожидкостей ),разме- щают на биологической ткани.

На выходе источника 2 имеем, пример, переменное напряжение Un, sinoJt, где Un, - амплитуда, (I) - круговая частота. Так как опера ционный усилитель 3 включен по схем неинвертирующего включения, то выходное напряжение источника 2 U с помощью эталонного резистора 1 со значением R. преобразуется в ток

йа- U

который, -протекая через

т -

.

биологическую ткань с электрнчес

ю79382

КИМ сопротивлением R, вызывает падение напряжения Ur I Е.При этом

на выходе операционного усилителя 3 получают напряжение U

и,().

ЭТ

С помощью детекторов 6 и 7 осуществляется преобразование переменного напряжения синусоидальной формы в постоянное напряжение. Причем на выходе детектора 6 имеем постоянR X

ное напряжение U у,, k, U (--+1) , а 1 Kj

на выходе детектора 7 - 11.., k „-U, -15 коэффициент детек тиров1н2я.

гт 1

ряжение-делимое Uy пропорционально измеряемому сопротивлению биологической ткани RX и неинформационному

параметру U,, а напряжение-делитель и пропорционально Л1шь неинфорV - ...v.

Ma-i-ивному параметру U,то результат

преобразования пропорционален измеряемому сопротивлению R. Результат преобразования поступает на вход блока 9 измерения, на выходе которого полу результат измерения электричес

кого сопротивления биологической ткани N,.

. Преобразователь 8 функционирует следующим образом.

В первом такте ключ находится в положении 1 и через повторитель 12 напряжения U у поступает на вход интегратора 15. Через фиксированный интервал времени Т(конец первого такта) на выходе интегратора 15 получают напряжение U --- U Т,

где R и С - номинальные значения резистора 20 и конденсатора 21.

Во втором такте ключ переключается в положение 2, что приводит к появлению на входе интегратора 13 про- инвертированного напряжения U , с помощью которого осуществляется разряд конденсатора 21. .В некоторый момент времени Т- (конец второго такта ) выходное напряжение интегратора 15 и, ™

Тх

Ux-W-4 ° ЧТО фиксируется с помощью компаратора 16, где осуществляется измерение интервала времени Ту. Результат измерения электрического сопротивления исследуемой биологической ткани

Г.- N (Ь- ч-I) N

Ur,R

5Т

о «

где N., const.

Как видно из уравнения результат измерения Nj пропорционален Ry и не зависит от неинформативного параметра и, что и снижает чувствительность результата измерения N к изменению амплитуды и переменного напряжения на выходе источника 2 вследствие дрейфа характеристик его элементов как во времени, так и при изменении температуры окружающей среды, а также по причине изменения питающего напряжения. Кроме того, использование источника 2 позволяет обойтись без промежуточного преобразования напряжение - ток и низкочувствительного стрелочного прибора, что и повышает точность измерения. Все это расширяет сферы возможного применения устройства, в частности, при измерении злектричес- кого сопротивления биологических тканей на различных частотах и) , реализуемом посредством переключения частоты генерирования источника 2. В этом случае, ввиду низкой чувствительности результата измерения N к изменениям параметра U (вызьшаемых, в свою очередь, изменениями значений паразитных реактив- ностей под действием внешних влияющих факторов ) также повышается точ5

ность измерения электрического сопротивления биологических тканей.

Формула изобретения

0

0

Устройство для измерения электрического сопротивления биологических тканей, содержащее два электрода, эталонньй резистор, источник стабильного напряжения, блок измерения и операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первому электроду и первому вьшо5 ДУ э-Ралонного резистора, выход - к второму электроду, а неинвертирующий вход - к первому выходу источника стабильного напряжения, второй вход которого и второй вьюод эта0 лонного резистора соединены с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности измерения, дополнительно введены два детектора и преобразователь отно5 шения напряжений, а источник стабильного напряжения выполнен в виде источника стабильного напряжения переменной частоты, при этом вход блока измерения подключен к выходу преобразователя отношения напряжений, первьй вход которого через первьй детектор соединен с выходом операционного усилителя, второй вход через второй детектор - с первым выходом источника напряжения переменной час- :тоты, а третий вход - с общей шиной.