Устройство для кератоимпедансометрии Советский патент 1991 года по МПК A61B5/295 A61B3/10 

,-f,

8/0 IqQ

Устройство для кератои ипг /;ангомет рии относится к медицинской TI хнике и мо жет быть использовано в ррогрн ии и медицинской диагностике для выявленных границ патологических изменений очагов биоткани для поиска БАТ и определения их функционального состояния Целью изобре тения является повышение точности диаг ностики состояния кераты глаза Устройство содержит генератор 1 выход ной усилитель 2 первый развязывающий трансформатор 3 активный электрод 4 пас сивный электрод 5 элемент 6 согласования селективный усилитель 7 перв1 ри фазовый детектор 8 члемент 9 сравнения делитель 10 фазовращчтегн 11 управляемый vcimn тель 12 второй рнчлелительмыи трансфер матор 13 первый nept- ключртело 1 второй фазовый делрктор 15 усилитель 16 вычис литель 17 псрпыи D триггер 18 второй D триггер 19 элемент НЕ 20 детектор 21 погарифмичоскии усилитель 22 источник 23 опорного напряжения второй переключа тель 4 сл С

ЦС, IgR

гдНЛчС

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к кератоимпедансомет- рии, и может быть использовано в реогра- фии и в медицинской диагностике для выявления границ паталогических изменений очагов биоткани, для поиска БАТ и определения их функционального состояния.

Целью изобретения является повышение точности диагностики состояния кераты глаза.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для кератоимпедансомет- рии содержит генератор 1, соединенные по- следовательно выходной усилитель 2, первый развязывающий трансформатор 3 и активный электрод 4, а также пассивный электрод 5, элемент 6 согласования, подключенный к второму выходу первого развязывающего трансформатора 3, соединенные последовательно селективный усилитель 7, первый фазовый детектор 8, элемент 9 сравнения; соединенные последовательно делитель 10 частоты, фазовращатель 11 и управляемый усилитель 12, выход которого соединен с входом выходного усилителя 2, второй разделительный.трансформатор 13, выход которого соединен с входом селективного усилителя 7; соединенные последовательно первый переключатель 14, второй фазовый детектор 15, усилитель 16 и вычислитель 17, а также первый D-триггер 18, второй D-триггер 19, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого переключателя 14, второй выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора 8, первый вход которого соединен с вторым входом второго фазового детектора 15, элемент НЕ 20, выход которого соединен с ОБХОДОМ первого D-триггера 18, а вход - с С-входом второго D-триггера 19 и первым выходом генератора 1, второй выход которого подключен к делителю 10, выход которого соединен с D-входами первого и вдорого D-триггеров 18, 19; соединенные последовательно детекторы 21 и логарифмический усилитель 22, выход которого соединен с вторым входом вычислителя 17, третий выход первого развязывающего трансформатора 3 соединен с входом детектора 21, четвертый выход - с первым входом второго развязывающего трансформатора 13, второй вход которого подключен к пассивному электроду 5 и выходу элемента 6 согласования; соединенные последовательно источник 23 опорного напряжения, второй переключатель 24, выход которого подключен к выходу управления регулируемого усилителя 12, а втсрой вход - к выходу элемента 9 сравнения.

5

0

5

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал с частотой 2 fi (например, 2 МГц) с генератора 1 по- ступает на делитель, с выхода которого через фазовращатель 11 поступает на вход регулируемого усилителя 12, а затем через выходной усилитель 2 и первый развязывающий трансформатор 3 поступает на актив- 0 ный электрод 4. Для напряжения на активном электроде 4 можно записать

U-lVd0. где Do - амплитуда напряжения;

(О- угловая частота;

t - время.

Напряжение с частотой fi, сдвинутое по фазе на 180°относительно напряжения 0 на активном электроде 4, поступает на пассивный электрод 5 через отключаемые элементы 6 (Яэт и СЭт) согласования.

Рассмотрим работу устройства, когда элементы 6 согласования отключены, те. выполняется условие ВЭт 0 и СЭт 0.

При подаче на измеряемый обьект переменного напряжения с частотой f i через него протекает ток

i (iwC + G)

и на индуктивной нагрузке первичной об- 0 мотки второго развязывающего трансформатора 15 выделяется напряжение

ин I -ZH (пг«С + G)- iwU UoUuJzelo/t(C-i|)1

5 где С - емкость измеряемое объекта, и) 2М 1;

G - прозодимость измеряемого обьекта;

ZH ш LH - индуктивное сопротивление

первичной обмотки второго развязывающе0 го трансформатора 13, причем всегда выполняется условие / ZH/ /2Изм /;(/2ц/ 500/2ИЗМ/).

где /Zi/.зм/ - модуль измеренного импеданса.

5Напряжение, пропорциональное Он, выделяется на вторичной обмотке трансформатора 13 и поступает на вход селективного усилителя 7, где усиливается и поступает на первые входы фазовых детекторов 8 и 15.

0Ортогональные опорные напряжения с

частотой fi, поступающие на вторые входы фазовых детекторов 8 и 15 через первый переключатель 14, формируются следующим образом.

5 Напряжение с выхода генератора 1 с частотой 2fi поступает на элемент НЕ 20 и на вход С второго триггера 19. На вход С первого триггера 18 напряжение с частотой 2fi поступает с выхода инвертора 20. Таким

образом, на входы С триггеров 18 и 19 поступают противофазные сигналы с частотой 2f 1. На входы D-триггеров 18 и 19 поступает сигнал синхронизации с частотой f i с выхода делителя 10 частоты. На выходах триггеров 18 и 19 формируются меандры с частотой fi. фазовый сдвиг между которыми составляет 90°С, поступающие через переключатель 14 на вторые входы первого и второго фазовых детекторов 8 и 15.

Фазовый детектор 8 настроен на емкостную составляющую (режим 1) измеряемого объекта и не его выходе имеет

Ue-KUoUC. где К - коэффициент пропорциональности.

Сигнал, пропорциональный емкости С измеряемого объекта, поступает на регистратор (на чертеже не показан).

На выходе фазового детектора 15, настроенного на активную составляющую измеряемого объекта, имеем

Uis K-Uo-UG-G.

Напряжение, пропорциональное проводимости G измеряемого объекта, поступает на выходную клемму устройства для подключения к регистратору и на вход логарифмического усилителя 16, на выходе которого имеем сигнал, пропорциональный IgR измеряемого объекта, который также поступает на регистратор.

В режиме измерения емкости С и проводимости G или IgR напряжение источника 23 опорного напряжения через переключатель 24 поступает на управляющий вход управляемого усилителя 12 Источник 23 опорного напряжения служит для установки амплитуды напряжения Uo на активном электроде 4, изменяя усиление управляемого усилителя 12.

При переключении переключателя 24 управляющий вход управляемого усилителя 12 оказывается подключенным к выходу элемента 9 сравнения.

Напряжение Ua-C сравнивается с опорным напряжением.

Сигнал ошибки усиливается и через переключатель 24 поступает на управляющий вход управляемого усилителя 12, изменяя его усилие и, соответственно, амплитуду напряжения на измеряемом объекте таким об- разом, что напряжение Ue поддерживается равным опорному с большой точностью Uo LH С const, отсюда

Uo /..i , т.е. амплитуда напряжения, поступающего на измеряемый объект, обратно пропорциональна емкости и не зависит от параллельной проводимости объекта. Это напряжение поступает на

детектор,21 и с его выхода на регистратор, а через логарифмический усилитель 22 напряжение Uaa - lgC(2) поступает на регистратор и на второй вход вычислителя 17.

В двух случаях, когда при измерении

объекта его проводимость определяется активным сопротивлением R (например, низкая частота fi и др.), переключатель 14 переводится в другое положение (режим 2).

При переключении фазы опорного напряжения фазовый детектор 8 оказывется настроенным на активную составляющую измеряемого объекта, Тогда напряжение его выхода, пропорциональное G. поступает

на первый вход элемента 9 сравнения. Это напряжение сравнивается с опорным и сигнал ошибки регулирует усилие управляемого усилителя 12 для выполнения условия U8 К Uo LH G const. Тогда напряжение U0

будет пропорционально R измеряемого объекта, а напряжение на выходе фазового дв тектора 15 будет пропорционально Uis KU0 U C KU R С Q. С выхода детектора 15 напряжение поступает на второй логарифмический усилитель 16 и с его выхода на регистратор и на вход вычислителя 17. Тогда на его выходе с учетом напряжения, поступающего с выхода первого логарифмического усилителя 22

UlgR на первый вход вычислителя 17. появляется напряжение U23 IgO - IgR - tg С, это означает, что и во втором режимр имеется полная информация о биофизических свойствах измеряемого объекта, обеспечивая

экспрессность измерений, при этом ток через измеряемый объект определяется изме- нением емкостной составляющей измеряемого объекта Ток, определяемый активной компонентой, поддерживается

постоянным Элемент 6 согласования используется в режиме ручной компенсации, контроль которой осуществляется пс внешним регистраторам, подключенным к выходам устройства

При работе с включенной обратной

связью появляется возможность допусково- го контроля, т.е. появляется возможность получать на выходе устройства сигнал, пропорциональный

Риэм - R3r±A R;

Сиам Сэт ±Д С,

при этом ток с частотой f i через измеряемый объект поддерживается постоянным.

Таким образом, устройство может при- меняться для измерения импеданса глаза и других объектов. С его помощью можно осуществить практически все измерения, используемые в медицине с применением тока переменной частоты.

Устройство обеспечивает экспресс- ность измерений и может представить информацию, получаемую при измерении, в наиболее удобном для быстрого восприятия виде. Кроме того, устройство обеспечивает полную гальваническую развязку измеряемого биообъекта от измерительной схемы. Повышенное быстродействие предложенного устройства позволяет использовать его в кератоимпедансометрии, когда предъявляются высокие требования к идеальности гальванической развязки и экспрессное™ измерений ввиду того, что в процессе измерений измеряемый объект (глаз) остается подвижным и желательно сократить до минимума время измерения.

Формула изобретения Устройство для кератоимпедансометрии, содержащее генератор, соединенные последовательно выходной усилитель, первый развязывающий трансформатор и активный электрод, а также пассивный электрод, элемент согласования, подключенный к второму выходу первого развязывающего трансформатора, соединенные последовательно селективный усилитель, первый фазовый детектор, элемент сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения Y04HOCTH диагностики состояния кераты глаза, в него введены соединенные последовательно делитель частоты, фазовращатели и управляемый усилитель

выход которого соединен с входом выходного усилителя, второй разделительный трансформатор, выход которого соединен с входом селективного усилителя, соединенные последовательно первый переключатель, второй фазовый детектор, усилитель и вычислитель, а также первый и второй D- триггеры, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами

первого переключателя, второй выход которого соединен с вторым входом второго фазового детектора, первый вход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора, элемент НЕ, выход которого

соединен с С-входом первого D-триггерь, а вход - с С-входом второго D-триггера, и первым выходом генератора, второй выход которого подключен к делителю, выход которого соединен с D-входами первого и

второго D-триггеров, детектор и логарифмический усилитель, выход которого соединен с вторым входом вычислителя, третий выход первого развязывающего трансформатора соединен с входом детектора, четвертый выход - с первым входом второго развязывающего трансформатора, второй вход которого подключен к пассивному эпектр°- ду и выходу элемента согласования, соединенные последовательно источник

опорного напряжения, второй пере люча- тель, выход которого подключен к входу уп- рав;.ения регул-ип уемого усилителя, а второй вход - г. выходу элемента сравнения,