Анализатор инфранизких частот дляэлЕКТРОфизиОлОгичЕСКиХ иССлЕдОВАНий Советский патент 1981 года по МПК A61B5/04 

маемых электросигналов. Однако процесс измерения, при принятом в известном устройстве типе осредняющих RC-звеньях, не позволяет произвести отсчет в момент уменьшения сигнала. Отсчет может быть произведен только после истечения времени, заданного до начала измерения. При этом результаты или не будут получены вовсе, или будут неправильными.

Особенностью использования анализатора в процессе проведения операции по поводу паркинсонизма является необходимость одеративно сравнивать результаты анализа, получаемые в разные моменты операции.

Сравнение результатов многоканального анализа при их записи на бумагу не наглядно и требует относительно много времени. Значительно лучше это сравнение производить при визуальном представлении результатов анализа в виде набора линий, отражающий амплитуды отдельных спектральных составляющих.

Из вышеуказанного вытекают основные недостатки известного устройства: большое время от начала измерений до выдачи результата; невозможность изменения времени измерени в процессе самого измерения; трудность оперативного сопоставления результатов замеров, произведенных в разлг чные моменты времени.

Цель изобретения - сокращение общего времени анализа, а также оценки динамики хирургического лечения путем обеспечения оперативного управления процессом измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор инфранизких частот для электрофизиологических исследований, содержащий в каждом из параллельных каналов последовательно соединенные полосовой частотный фильтр и детектор, а такж усредняющее RC-ззено, коммутационные элементы и индикатор, введены генератор пилообразного напряжения набор по числу каналов блоков долговременной памяти и блок оперативного управления, а резисторный элемент каждого RC-звена выполнен в виде управляемого напряжением резистора, причем управляющие входы управляемых резисторов НС-звеньев соединены с управляющим выходом блока оперативного управления, выходы набора блоков долговременной памяти подключены через соответствующие коммутационные элементы ко входам индикатора, а входы каждого блока долговременной Памяти подключены к выходу КС-звена соответствующего канала и выходу блока оперативного управления, выход детектора каждого канала подключен через блок оперативного управления ко

входу соответствующего НС-звена, и управляющий вход генератора подключен к управляющему пуском и останово выходу блока оперативного управления, а выход генератора подключен ко входу блока оперативного управления.

При этом, блок оперативного управления содержит схему пуска, схему останова, элемент И, набор, по числу каналов, ключей, переключатель режимов и переменный потенциометр, подключённый через переключатель режимов к управляющему входу блока оперативного управления, управляющие входы ключей через элемент И подключены к выходу схемы пуска и через переключатель ко входу схемы останова, выход которой подключен к одному из входов схемы пуска, второй выход которой является выходом блока оперативного управления.

При этом управляемый напряжением резистор НС-звена состоит из резисторного оптрона, источника опорного напряжения, постоянного резистора, усилителя и диода, причем вход диода подключен к источнику света оптрона, источник опорного напряжения через постоянный резистор соединен со входом усилителя и через первый фоторезистор оптрона с управляющим входом сопротивления, выход усилителя подключен ко входу диода, а клеммы второго фоторезистора оптрона являются клеммами управляемого напряжением резистора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2 - схема управляемого заряжением резистора НС-звена; на фиг.З схема блока долговременной памяти; на фиг. 4 - кривые процесса осреднения для обычного НС-звена (0, ) и для НС-звена с управляемым резистором ( Ug,bix.Cl ) Р типовом входном сигнале (Ug ) .

Устройство (фиг. 1) содержит параллельные каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой частотный фильтр 1, детектор 2, осредняющее НС-звено 3, состоящее из электрически управляемого напряжением резистора 4 и конденсатора 5, коммутационные элементы в виде переключателей 6, 7, входящие в блоки 8, 9 коммутации и линейные газоразрядные индикаторы 10, 11, образующие блок индикации. Кроме того, устройство содержит общий для всех каналов блок оперативного управления, состоящий, например, из ключей 12, логического элемента И 13, элемента И 14 схемы останова, К-триггера 15, компаратора 16 схемы останова, переключателя 17 режимов работ переменного потенциометра 18 ручной установки значения постоянной време ни RC-звена в режиме HC-const уко.рачивакицей цепи 19,кнопки 20 Пуск и кнопки 21 Останов, генератор 22 пилообразного напряжения, построенный на усилителе 23, резистор 24, конденсаторе 25, ключе 26 пуска ключе 27 обнуления и ускоряющей цепи 28 управления обнулением, а таже блоки 29, 30 долговременной памяти, содержащие ячейки памяти, число которых в каждом блоке равно числу каналов устройства.

Управляющие входы управляемых резисторов 4 КС-звеньев соединены с управляющим выходом 31 блока оперативного управления, выходы набора блоков 29, 30 долговременной памяти подключены через соответствующие коммутационные элементы ко входам индикатора 10, 11, а выходы каждого блока 29, 30 долговременной памяти подключены к выходу RC-звена 3 соответствующего канала и выходу блока оперативного управления.

Выход детектора 2 каждого канала подключен через блок оперативного управления ко входу соответствующег RC-звена 3, управляющий вход генератора 22 подключен к управляющему пуском и остановом выходу блока оперативного управления, а выход генератора подключен ко входу блока оперативного управления.

В блоке оперативного управления переменный потенциометр 18 подключе через переключатель 17 к управляющему выходу 31 блока, а управляющие входы ключей 12 через элемент 13 И подключены к выходу схемы пуска и через переключатель 17 ко входу схемы останова. Выход схемы останов подключен к одному из входов триггера 15 схемы пуска, второй выход которой является выходом блоки оперативного управления.

Управляемый напряжением резистор 4 содержит (фиг. 2) дифференциальный резисторный оптрон, выполненный в виде двух фоторезисторов 32, 33 и источника 34 света оптрона, дифференциальный усилитель 35, диод 36 постоянный резистор 37 и источники опорного напряжения UQ и источник управляющего напряжения V (не показаны) .

Выход диода 36 подключен к источнику 34 света оптрона, а источник опорного напряжения через постоянный резистор 37 соединен со входо усилителя 35 через первый фоторезистор 32 оптрона с управляющим входом резистора. Выход усилителя 35 подключен ко входу диода 36, а клеммы второго фоторезистора 33 являются клеммсиии управляемого напряжения резистора.

Каждая ячейка аналоговой памяти блоков 29, 30 долговременной памяти содержит-(фиг. 3) запоминающую емкость 38 с небольшим токоограничивающим резистором 39, ключ 40, истоковый повторитель напряжения на полевом транзисторе 41, биполярном транзисторе 42, опорном диоде 43 и резисторах 44, 45. Блок снабжен охранным экраном 46.

Устройство при спектральном анализе огибающей электромиограммы работает следующим образом.

Снимаемые с накожных электродов электрические потенциалы мышечной

0

активности усиливаются штатным I

усилителем биопотенциалов, выпрямляются стандартной детекторной схемой и выделенный фильтром нижних частот и подлежащий айализу сигнал

5 огибающей электромиограммы подается на полосовые фильтры.1.Выходное haпряжение Фильтров 1 поступает на линейный или квадратичный детектор 2. Выходной сигнал детектора соот0ветствует энергетической составляющей спектральной плоскости входного сигнала, лежащей в полосе пропускания полосового частотного фильтра.

В оперативном режиме, т.е. при нахождении переключателя 17 режима

5 работы в положении, показанном на фиг. t по инструкции больной напрягает мышцы, а производящий измерения врач нажимает кнопку 20 пуск. При этом срабатывает триггер 15 и

0 своим выходным сигналом через логический элемент 13 производит замыкание ключей 12 через укорачивающую цепь 28 кратковременным замыканием ключа 27 производит обнуление

5 конденсатора 25 и замыкает ключ26, запуская генератор 22 пилообразного напряжения.

Замыкание ключа 12 подключает к выходу Детектора 2 осредняющее

0 RC-звено 3, а выходное напряжение генератора 22 меняет по линейному закону сопротивление резистора 4. При этом на конденсаторе 5 образуется напряжение, равное текущему среднему значению выходного напряже5ния детектора 2.

Врач наблюдает за состоянием больного и по штатному индикатору усилителя биопотенциалов за уровнем сигнала мышечной активности. Ес0ли уровень сигнала миограммы сохраняет относительно постоянное значение, то по достижении выходным напряжением генератора 22 уровня срабатывания компаратора 16, последний

5 своим выходным сигналом через логический элемент 13 возвреицает триггер 15 в исходное состояние. При этом происходит (ыкание ключей 12 и по,команде, образованной укорачивающей цепью 19, производится заОпись в блок 29 или 30 долговременной Пс1мяти напряжения с конденсатора 5. Если в процессе измерения обнаруживается наступление усташости, и, как

5 следствие, резкое уменьшение уровчя сигнала мио1 раммы, то врач нажимает кнопку 21 Останов. При этом чер логический элемент 13 происходит возврат триггера 15 в исходное состояние, отключение ключей 12,.оста нов генератора 22 и запись напряжения на емкости 5 в блок 29 или 30 долговременной памяти в зависимости от положения переключателей 6 коммутационного блока, В связи с тем, что напряжение на конденсаторах 5 все время соответствует значению те кущего среднего выходного напряжени детектора 2, полученные при укороченном времени измерения, результат измерения соответствукЛ спектральны плотностям анализируемых сигналов,н с несколько большей дисперсией.Таки образом, переход от экспоненциального осреднения, осуществляемого обычным RC-звеном, к вычислению текущего среднего, осуществляемого RC-звеном с изменяемым R, позволяет не только уменьшить время измерения но и управлять им в процессе измере ния без потери результатов. При необходимости проведения следующего измерения без потери результатов предыдущего с помощью переключателей б блока коммутации производят подключение другого блок долговременной памяти и производят измерение. Переключатели 7 блока коммутации позволяют подключать индикаторы 11 блока индикации, как к разным блокам долговременной памяти, так и непосредственно к выходам осредняющих КС-звеньев 3. Это позво ляет, вызывая поочередно на индикат ры 10, 11, данные из-блоков 29, 30 долговремнной памяти, легко сравнивать результаты анализа в разные моменты операции, а тем самым и оценивать динамику хода операционного лечения. При анализе относятел .но длительных процессов, когда время осреднения не играет решающей роли, переключатель 17 ставится в положение, противоположное показанн му на чертеже (детерминированный режим). При этом через логический элемент 13 включаются ключи 12, ас помощью потенциометра 18 вручную устанавливается выбранное значение постоянной времени RC-звена 3. В этом режиме, меняя снимаемое с по-, тенциометра напряжение, можно более чем на два порядка менять значение постоянной времени осредняющего RC-звена, устанавливая ее оптимальной для конкретного вида анализируе мого процесса. Принцип работы управляемого рези тора заключается в следукяцем (фиг.2 Полагая усилитель 35 идеальным (, ес„ О, Ife О, К v«) и учитывая, что неинвертирующий его вход соединен с нулевым потенциалом из условия, что в установившемся режиме потенцисш инвертирующего входа также должен быть равным нулю, легко записать с учетом знаков: Ц Up откуда НА R. так как Rg const U{j const, то R0 const-Uy(3) Считая, что оба фоторезистора одинаковы и одинаково освещаются общим источником 34 света, т.е. Кф КФа имеем Rф const Uv) Если Щ изменяется по линейному закону , где А const, как это предусмотрено в предлагаемом устройстве (генератор пилообразного напряжения) , то и , тоже будет меняться по линейному закону. Это позволяет реализовать, как указано было ранее, вычисление текущего среднего. Работа блока долговременной памяти (флг. 3) не требует Дополнительных пояснений. Отметим только,что использование для построения повторителя двух транзисторов 41, 42 и опорного диода 43 позволяет получить коэффициент передачи, весьма близкий к единице для абсолютных значений входного и выходного сигнала. Это в свою очередь позволяет резко повысить время памяти, используя следующую обратную связь на охранный экран 46. Реализованная по этой структуре система памяти, в которой в качестве ключа 40 использован геркон с экранным кольцом на стеклянном баллоне, подсоединенным к выходу схемы, обеспечивает время памяти при точности + 1% более б ч. Таким образом устройство обладает по сравнению с известным следующими преимуществами; наличием оперативного управления временем получения результата спектрального анализа входного сигнала непосредственно в процессе анализа; уменьшенным временем, проходящим от начала измерения до момента получения результатов; наглядностью сопоставления результатов спектрального анализа, полученных при разных измерениях; широким диапазоном установки постоянной времени осредняющего КС-звена в режиме экспоненциального осреднения (с помощью потенциометра 18 постоянная времени меняется более.чем на два порядка). Формула изобретения 1. Анализатор инфранизких частот для электрофизиологических исследований, содержащий в каждом из паргшлельных каналов последовательно соединенные полосовой частотный фильтр и детектор, а также осреднякяцее RC-звено, коммутационные элементы и индикатор, отличающийся тем, что, с целью сокращения общего времени анализа, а также оценки динс1мики хирургического лечения путем обеспечения оперативного управления процессом измерения, в 1него дополнительно введены генератор пилообразного напряжения, набор по числу каналов, блоков долговременной памяти и блок оперативного управления, а резисторный элемент каждого КС-звена выполнен в виде.управляемого напряжением резистора, причем управляющие входы управляемых резисторов КС-звеньев соединены с управляющим выходом блока оперативного управления, выходы набора блоков долговременной памяти подключены через соотв.етствующие коммутационные элементы ко входам индикатора, а входы каждого блокадолговременной памяти подключены к выходу КС-звена соответствующего канала и выходу блока оперативного управления, выход детектора каждого канала подключен через блок оперативного управления ко входу соответствующего КС-звена и управляющий вход генератора подключен к управляющему пуском и остановом выходу блока оперативного управления, а выход генератора подключен ко входу блока оперативного управления.

2. Анализатор по п. 1, отличающийс я тем, что блок .oneративного управления содержит схему пуска, схему останова, элемент И, набор, по числу каналов, ключей, переключатель режимов и переменный потенциометр, подключенный через переключатель режимов,к управляющему выходу блокаоперативного управления, управляющие входы ключей через элемент И подключены к выходу схеьвл пуска и через переключатель режимов КО входу схемы останова, выход кото0рой подключен к одному из входов cxeNbJ ifycKa, второй выход которой является выходом блока оперативного управления.

3. Анализатор по п.1, о т л и5чающийс я тем, что управляемый напряжением резистор КС-звена состоит из ,резисторного оптрона, источника опорного напряжения, постоянного резистора, усилителя и

0 циода, вход диода подключен к источнику света -оптрона, источник опорного напряжения через постоянный резистор соединен со входом усилителя и через первый фоторезистор оптрона с управляющим входом сопро5тивления, выход усилителя подключен ко диска, а клеммы второго фоторезистора оптрона являются клеммами управляемого напряжением резистора.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 588504, кл. G 01 К 23/00, 1977.

5

2.Авторское свидетельство СССР 253293, кл. А 61 В 5/02, 1968 (прототип).

-Н U п

,У5

T7

20

n

/4

F

6

-Uo О