Реограф Советский патент 1981 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для измерения и регистрации сопротивления биологических тканей, и предназначено для цроведения физиологических исследований в производственных и спортивных условиях.

Известен реограф, содержащий два генератора частоты, выходы которых соединены с активными электродами, измерительный усилитель, вход которого соединен с пассивными электродами, а выход соединен с двумя каналами обработки биосигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные детектор и блок регистрации биосигналов 11. Наличие в указанном реографе двух генераторов частоты и двух каналов измерения обеспечивает одновременное измерение на разных частотах двух или нескольких электрических величин биологических тканей.

Недостаток этого реографа в низкой точности измерения каждого из биологических сигналов в условиях двигательной активности биообъекта, т. е. в условиях труда и спорта. Причиной этого является наличие электрических помех, возникающих при перемещениях элек(54) РЕОГРАФ

тродов вследствие изменения сопротивления приэлектродных зон.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности реограф, который 5 содержит два генератора частоты, выходы которых через ключи соединены со входами суммирующего устройства, выход которого соединен с активными электродами, измерительный усилитель, вход которого

10 соединен с пассивными электродами, выход измерительного усилителя соединен с сигнальным входом фазового детектора, управляющий вход которого через полосовые фильтры и фазоустанавливающие устройства соединен с выходом суммирующего устройства (фазовращатели), а через него и ключи - также с выходами генераторов частоты, выход фазового детектора соединен со входом блока обработки и рс20, гистрадии измеряемой величины 2.

В данном устройстве использование фазового детектора и поочередное подключение генераторов частот с помощью ключей к электродам позволяют определять

25 соотношение между активной и емкостной составляющими сследуемого сопротивления биообъекта.

Однако известный реограф обладает низкой точностью измерения сопротнвле30 имя в условиях двигательной активности биообъекта вследствие возинкновения лри этом электрических помех в приэлектродных зонах. Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения помех в условиях двигательной активности биообъекта. Указанная цель достигается тем, что в реограф, содержащий два -генератора ч аф, А- ;;;;Г:: ; суммирующее устройство, выход стоты fj -Г которого соединен с активными электродами, измерительный усилитель, вход которого соединен с пассивными электродами, детектирующее устройство, управляющий вход которого через первый фазовращатель соединен с выходом первого генератора частоты, второй фазовращатель, два полосовых фильтра и блок регистрации. J , о введены дифференциальный усилитель и дополнительное детектирующее устройство, при этом оба детектирующих устройства выполнены в виде амплитудных синхронных детекторов, а управляющий вход дополнительного детектирующего устройства через второй фазовращатель соединен с выходом второго генератора частоты, выходы генераторов частоты соединены непосредственно с соответствующими входами суммирующего устройства, сигнальные входы каждого из детектирующих устройств соединены через полосовые фильтры с выходом измерительного усилителя, а выходы - с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход котораго подключен к входам блока регистраНа фиг. J изображена структурная схема реографа; на фиг. 2 - трехэлектродная схема подключения; на фиг. 3 - четырехэлектродная схема подключения. Реограф содержит генератор / частоты /1 и генератор 2 частоты /2, выходы которых соединены со входами суммирующего устройства 3. В качестве генераторов 1, 2 используются генераторы тока различных частот. Для обеспечения прохождения сигнала одной частоты по всему объему тела биообъекта, а другой частоты - только в поверхностном слое значения частот /, и /г устанавливаются выше и ниже частоты 1000 кГц и отличаются друг от друга не менее чем на 2-3 порядка. Например, на генераторе / устанавливается низкая частота /i 100 кГц, на генераторе 2 - высокая частота А1Гц. В качестве суммирующего устройства 3 ыожет быть использована резистивная схема сложения токов. Выход суммирующего устройства 3 соединен с электродами 4, 5, налол енньши на разные стороны тела биообъекта 6, например на грудную клетку человека. В данном случае электроды 4, 5 играют роль и активных и пассивных электродов и соединены также со входом измерительного усилителя 7. Такая схема включения электродов является наиболее простой. Ток низкой частоты /1 нроходит по всему объему тела биообъекта 6, включая внутренний объем 8 и поверхностный слой 9, а ток высокой частоты /2 нроходит, вследствие влияния скин-эффекта, только в поверхностном слое 9. Толщина поверхностного слоя 9 на частоте 100 МГц составляет 5 слг. ,, Yipii такой толщине поверхностного слоя у обеспечивается разделение сигналов от поверхностных слоев и исследуемых внутренних органов (сердца, легких, печени и т. д.). На частоте /i 100 кГц обеспечивается измерение сопротивления любых внутренних органов, в частности легких. Выход измерительного усилителя 7 соединен через полосовые фильтры JO, 11с IlilV Il ТЧ.-./Ч.-- J. LJ .Jll.tfLUi I./ L/, Л Л j сигнальньши входами /2 и /5 детектиру устройств, выполненных в виде амплитудных синхронных детекторов 14. 15. Управляющие входы 16, 17 детекторов 14, j соединены через фазовращатели 18, 19 соответственно, с выходами тенераторов д Измерительный усилитель 7 может оыть выполнен в виде двух параллельно включенных полосовых усилителей со средними частотами, равных частотам fi и Полосовой фильтр 10 настроен на частоту /, фильтр // - на частоту /2. Выходы детекторов 14, 15 соединены со входами дифференциального усилителя 20. Один из входов- усилителя 20 является 17н1зертирующимТ Вьиоддифф7ренцй1льно усилителя 20 соединен со входом блока 21 регистрации измеряемой величины. Блоком 2/ производится необходимое усиление сигнала с выхода дифференциального усилителя 20 и вывод данных с помощью цифрового или стрелочного прибора или их запись (на чертеже не показано). Для подключения реографа к биообъекту, кроме указанного двухэлектродного варианта (фиг. 1), могут быть использованы трех- и четырехэлектродная схемы. В трехэлектродной схеме (фиг. 2) электрод 22 является активным, электрод 23 - liacсивным, а электрод 24 - общим. Электроды 22, и 23 размещаются на разных сторонах тела биообъекта б, общий электрод 24 - между ними на определенном расстоянии от обонх электродов. При ,четырехэлектродной схеме (фиг. 3) активные электроды 25, 26 и пассивные электроды 27, 28 размещаются на определенных расстояниях друг от друга вокруг теда биообъекта 6, чередуясь между собой (фиг. 3) так, что электроды каждой пары оказываются на противоположных сторонах тела. Расстояния между электродами, их местоположения выбираются в соответствии с расположением исследуемых

органов, например, билатерально при исследовании легких.

Работает устройство следующим образом.

Токи частот / и /г, складываясь в суммирующем устройстве 3, проходят через тело биообъекта 6. Ток низкой частоты /i проходит как через внутренний объем 8 тела, так и через поверхностный слой 9, ток высокой частоты /г - только через поверхностный слой 9. Полезная информация о величине и изменениях сопротивления внутренних биотканей содержится только в токе частоты /i. Электрические помехи, возникающие в приэлектродных зонах и носящие активный характер, накладываются на токи обоих частот /i и /2После усиления в измерительном усилителе 7 и разделения с помощью полосовых фильтров 10, 11 сигналы частот /i и /а подаются на сигнальные входы 12 и 13, соответственно, амплитудных синхронных детекторов 14 и 15. На управляющие входы 16, 17 детекторов подаются через фазовращатели 1в, 19 опорные напряжения, соответственно, частот /i и /2 с выходов генераторов /, 2 для обеспечения синхронного детектирования. Изменением фазы опорных напряже.ний при настройке с помощью фазовращателей 18, ,19 обеспечивается выделение каждым детектором активной составляющей помехи. На один из входов дифференциального усилителя 20 поступает с выхода детектора 14 напряжение, содержащее информацию об исследуемом сопротивлении и составляющую помехи от перемещений электродов. На другой вход усилителя 20 с выхода детектора 15 подается напряжение, содержащее только такую же составляющую помехи. После алгебраического сложения в дифференциальном усилителе 20 составляющие помехи взаимно уничтожаются. Свободный от помехи сигнал с информацией об исследуемом сопротивлении биообъекта усиливается и регистрируется в блоке 21 регистрации.

Таким образом, помехи, возникающие от перемещений электродов при измерениях в условиях двигательной активности биообъекта за счет изменения сопротивления приэлектродных зон, носят в основном активный характер вследствие высокого активного сопротивления кожи и подкожной клетчатки (эпидермис, жировая прослойка и прочее) и накладываются на оба сигнала - низкой и высокой частоты. Полезная информация о величине и изменениях исследуемого сопротивления внутренних биотканей содержится только в сигнале низкой частоты. Подстройкой фазы сигналов с генераторов частоты, поступающих на управляющие входы амплитудных синхронных детекторов обеспечивается получение

5 на их выходах активной составляющей помехи. При алгебраическом сложении указанных сигналов в дифференциальном усилителе обеспечивается взаимное уничтожение помех, возникающих в поверхностном слое биообъекта в условиях его двигательной активности. Уменьщение уровня помех ведет к повыщению точности измерения.

При использовании реографа точность

измерения повыщается в среднем в 2 раза. Обеспечивается получение более точных данных о физическом состоянии организма человека в условиях трудовой и спортивной деятельности.

Формула изобретения

Реограф, содержащий два генератора частоты, суммирующее устройство, выход

5 которого соединен с активными электрода, ми, измерительный усилитель, вход которого соединен с пассивными электродами, детектирующее устройство, управляющий вход которого через первый фазовращатель соединен с выходом первого генератора частоты, второй фазовращатель, два полосовых фильтра и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения путем уменьщения помех в условиях двигательной активности биообъекта, в него введены дифференц1 альный усилитель и дополнительное детектирующее устройство, при этом оба детектирующих устройства выполнены

0 в виде амплитудных синхронных детекторов, а управляющий вход, дополнительного детектирующего устройства через второй фазовращатель соединен с выходом второго генератора частоты, выходы генераторов частоты соединены непосредственно с соответствующими входами суммирующего устройства, сигнальные входы каждого из детектирующих устройств соединены через полосовые фильтры с выходом

0 измерительного усилителя, а выходы - с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к входам блока регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент Франции № 2127374, кл, AG1 В 504, 1972.

2.Патент США Хо 3851641, кл. 128-2.17, 0 1974.

1