Устройство для измерения потенциала и импеданса биологического объекта Советский патент 1990 года по МПК A61H39/02 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для диагностики заболеваний по биоэлектрическим параметрам исследуемого объекта.

Целью изобретения является расширение возможностей устройства путем определения изменений напряжения поляризации в процессе стимулирования биологического объекта.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений в характерных точках схемы устройства.

Устройство для измерения потенциала и импеданса биологического объекта содержит генератору 1 импульсов с входом «Пуск, формирователь 2 импульсов, электроды 3 и 4, двухпозиционные ключи 5 и 6, дифференциальный усилитель 7, распределитель 8 импульсов с входом «Установка нуля, запоминающий конденсатор 9, двуполярный пиковый детектор 10, фильтр 11 нижних частот и регистратор 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском устройства путем подачи импульса на вход «Установка нуля распределителя 8 импульсов происходит начальная установка устройства, в результате чего на всех выходах блока 8 и формирователя 2 устанавливается уровень логического нуля. Затем подается сигнал на вход «Пуск генератора 1 импульсов, который при этом запускается. Начинается первый цикл работы устройства, в течение которого происходит измерение начальной величины напряжения поляризации исследуемого биологического объекта, подключенного между электродами 3 и 4. При этом электрод 3 через формирователь 2 импульсов подключен к общему проводу устройства, а напряжение поляризации, снимаемое с электрода 4, через нормальнозамкнутый контакт двухпозиционного ключа 5 поступает на н еинвертирующий вход дифференциального усилителя 7, выполненного на основе операционного усилителя. За счет

25 действия обратной . связи в усилителе 7 на его инвертирующем входе также устанавливается напряжение, равное напряжению поляризации, которое через нормально замкнутый контакт двухпозиционного ключа 6 поступает также на запоминающий конденсатор 9, который заряжается до этой величины. Выходное напряжение усилителя 7 проходит через двуполярный пиковый детектор 10, фильтр 11 нижних частот и регистрируется регистратором 12. Длительность первого и последующих цик лов определяется частотой генератора 1 импульсов и коэффициентом пересчета счетчика в распределителе 8 импульсов.

Во втором цикле на первом и третьем 0 выходах блока 8 появляются сигналы (фиг. 26, г) в результате действия которых на выходе формировамтеля 2 импульсов и электроде 3 появляются положительные стимулирующие импульсы (фиг. 2д), а ключи 5 и 6 переключаются, в результате чего 5 электрод 4 соединяется с инвертирующим входом усилителя 7, а конденсатор 9 - с его неинвертирующим входом. При этом конденсатор 9 запоминает напряжение поляризации, которое установилось на нем в конце первого цикла. Во втором цикле осуществляется стимуляция объекта положительными импульсами и измерение его импеданса, поскольку амплитудное значение выходного напряжения усилителя 7 пропорционально импедансу биообъекта между g электродами 3 и 4. При этом ток стимуляции не зависит от напряжения поляризации, так как на неинвертирующем входе усилителя 7 поддерживается запомненное конденсатором 9 напряжение поляризации.

0

В третьем цикле стимуляция прекращается, но ключи 5 и 6 остаются в том же положении (фиг. 2). При этом величина напряжения поляризации объекта, изменившаяся за счет стимуляции во втором цикле, принудительно возвращается к исходному состоянию. Процесс перезаряда поляризационной емкости регистрируется блоком 12.

В четвертом цикле, который аналогичен первому, выходные сигналы блоков 2 и 8 равны нулю. Происходит измерение и запоминание уточненного напряжения поляризации, существовавшего в конце третьего цикла. Ключи 5 и 6 находятся в исходном состоянии.

В пятом цикле появляются сигналы на втором и третьем выходах блока 8 (фиг. 2в, г), в результате чего начинается стимуляция биообъекта отрицательными импульсами напряжения (фиг. 2д), и ключи 5 и 6 переключаются под действием управляющего напряжения. В пятом цикле, который аналогичен второму, происходит измерение импеданса объекта при его стимуляции отрицательными импульсами.

В шестом цикле, который аналогичен третьему, стимуляция прекращается (фиг. 2), и происходит насильственный перезаряд к исходному состоянию поляризационной емкости.

В седьмом цикле, который аналогичен первому и четвертому, устройство возвращается в исходное состояние, и происходит измерение поляризационного напряжения. Затем все повторяется в той же последовательности.

Таким образом в устройстве последовательно осуществляются измерение напряжения поляризации (потенциала), стимуляция биологического объекта положительными и отрицательными импульсами, измерение импеданса в процессе стимуляции и исследование прцесса перезаряда поляризационной емкости после стимуляции и измерение изменений напряжения поляризации.

Формула изобретения

Устройство для измерения потенциала и импеданса биологического объекта, содержащее генератор импульсов, два электрода, два двухпозиционных ключа и последовательно соединенные дифференциальный усилитель, двуполярный пиковый детектор, фильтр нижних частот и регистратор, отличающееся тем, что, с целью расширения возможностей устройства путем определения изменений напряжения поляризации в про5 цессе стимулирования биологического объекта, оно снабжено формирователем и.мпуль- сов, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к первому электроду, распределитедлем импульсов с входом «Установка нуля, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый и второй выходы подключены соответственно к второму и третьему входам формирователя импульсов, а третий выход соединен с входа5 ми управления двухпозиционных ключей, и запоминающим конденсатором, включенным между общим проводом устройства и средним контактом первого двухпозиционно- го ключа, нормально замкнутый контакт которого подключен к инвертирующему

БХОДУ дифференциального усилителя и нормально разомкнутому контакту второго двухпозиционного ключа, а нормально разомкнутый контакт - к неинвертирующему входу дифференциального усилителя и нормально замкнутому контакту второго двухпозиционного ключа, общий контакт которого соединен с вторым электродом, при этом генератор импульсов имеет вход «Пуск.

Изобретение позволяет последовательно осуществлять измерение напряжения поляризации /потенциала/ биологического объекта, его стимуляцию положительными и отрицательными импульсами напряжения, измерение импеданса в процессе стимуляции и исследование процесса перезаряда поляризационной емкости после стимуляции. После подачи сигналов "Установка нуля" и "Пуск" обнуляется распределитель 8 импульсов и включается генератор 1 импульсов. В первом цикле на всех выходах блока 8 присутствует уровень логического нуля, электрод 3 через выход формирователя 2 импульсов соединен с общим проводом устройства. Потенциал /напряжение поляризации/ объекта, снимаемый с электрода 4 через двухпозиционный ключ 5, поступает на дифференциальный усилитель 7, и далее через двуполярный пиковый детектор 10 и фильтр 11 нижних частот - на регистратор 12. Одновременно напряжение поляризации поступает через двухпозиционный ключ 6 на запоминающий конденсатор 9. Во втором цикле на электрод 3 поступают положительные стимулирующие импульсы с блока 2, ключи 5 и 6 переключаются и осуществляется измерение импеданса в процессе стимуляции положительными импульсами. В третьем цикле стимуляция прекращается, положение ключей 5 и 6 не изменяется, и происходит насильственный перезаряд поляризационной емкости к прежнему уровню, заполненному в конденсаторе 9. В четвертом цикле ключи возвращаются в исходное состояние, и аналогично первому циклу происходит измерение потенциала объекта. Пятый цикл аналогичен второму, но стимуляция осуществляется отрицательными импульсами. Затем циклы повторяются в том же порядке. Длительность каждого цикла определяется частотой генератора 1 и коэффициентом пересчета счетчика, входящего в состав блока 8. 2 ил.

И

иг. Z