Устройство для обработки результатов нейрофармакологических исследований Советский патент 1982 года по МПК A61B5/05 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НЕЙРОФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

t , ; .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в медицине для об работки биоэлектрических сигналов, например в нёйрофармакологии. ,

Известно устройство для определения площади хроматографического пика, содержащее блок измерения амплитуды пика, формирователь экспонентдаального напряжения, блок извлечения квадратного корня, блок измерения временного интервала {l.

Известное устройство осуществляет измерение площади пика и используется в качестве приставки к хроматографу и не может быть использовано для измерения площади коротких биоэлектрических сигналов в нейрофизиологических процессах.

Наиболее близким по тёхническо сущности к изобретению является устройство, содержащее генератор блок индикации, детектор наклона сигнала, формирователь управлякюшх да пульсов, блок коррекции, преобразователь напряжение - частота, счетчик, датчик.

Устройство предназначено для автоматической обработки выходной информации лабораторных хроматографо9, а также измерительных приборов и устройств для обработки результатов измерений t2l.

Однако известное устройство не позволяет измерять площадь сигналов, имеющих множественные пиковые значе ния, а также идентифицировать и измерять площадь положительной и отрицательной составляющих сложных сигtsналов, происхождение которых неодинаково, причем онимогут по-разному изменяться на фоне применения нейротропных средств и, кроме того, не позволяет проводить анализ сложных

X сигналов в различиях диапазонах измерений.

Цель изобретения - обеспечение возможности осуществлять одновременную обработку сложньгх сигналов, имеющих разнополярную направленность, и вьщелять рабочий сигнал быстр опротеканяцих биоэлектрических процессов для избирательной обработки изучаемого сигнала, т.е. повысить коэффициент использования оборудования, а также достоверность и точност получаемых результатов.

Поставленная цель достигается тем, что в ycTpt cTBo для обработки результатов нейрофармакологических исследований, содержащее генератор, блок индикации, первый детектор наклона сигнала, выход которого соединен с первым входом формирователя управляющих импульсов, йыход которого соединен с первым входом блока коррекции, выход которого сое;Е(инен с первым входом преобразователя напряжение - частота, выход которого соединен с первым входом счетчика и вторым входом блока коррекции, датчик введены три формирователя импульсов, три регистра, сумматор, узел электродов, три коммутатора, элемент Ш1Н узел определения, знака сигнала управляемый частотшлй фильтр, второй детектор наклона сигнала, причем, выход генераторt через первый формирователь импульсов соединен с входом узла электродов и первым входом Первого комутатора, выход которого соеданен со вторым входом преобразователя напряжение - частота, первым входом второго коммутатора и входом узла определения знака сигнала, выхода которого соединены с входами детекторов наклона сигнала и второго и третьего формирователей импульсов, выход второго детектора наклона сигнала соединен со вторым входом формирователя управляаощих импульсов, выход второго формирователя импульсов соединен с первыми входа ш первого регкстра, третьего коммутатора и элемента ШШ, выход третьего формирователя импульсов соединен с первьм входом второго регистра и вторыми входами элемента ИЛИ и третьего коммутатора, выходы которого через первый и второй регистры соответственно соедонены с первыми и втopы вI вxoдa ш блока индикации и сумматора, выход которого через третий регистр соедийен с третьим входом блока индикаг ции, выход элемента ШШ соединен со вторым входом счетчика, выход которого соединен с третьим входом третьего коммутатора, выход датчика через управляемый фильтр соединен coi вторым входом первого коммутатора.

На чертеже приведена блок-схема J устройства.

Устройство содержит генератор t, блок 2 индикации, узел 3 определения знака наклона сигнала, состоящий из двух формирователей, сумматор 4, реO гистры 5-7, преобразователь 8 напрялсение - частота, формирователь 9 упу равляняцих импульсов, состоящий из схемы формирования сигнала,схемы разделения и схемы задания времени 5 исследования, блок 10 коррекции, состоящий из запоминания и схемы цифро-аналогового преобразователя, счетчик И, коммутаторы 12-14, детекторы 15 и 16 наклона сигнала, состояпще из дифференциальной цепи, дифференциального усилителя и двух пороговых схем, формирователи 17-19 импульсов, элемент ИЛИ 20, управляемый частотный фильтр 21, датчик 22, узел 23 электродов.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 22 вводят в структурное образование центральной нервной системы, вызванный сигнал в котором может служить критеоием оценки действия фармакологического вещества на определенные мexaниз ш проведения возбуждения, например в вентро-латеральные столбы спинного мозга, являющиеся основными проводниками афферентного возбузвдеиня в спинном мозге. Электрод узла 23 накладашают на образование центральной или периферической нервной системы, имеющее непосредственную морфо-функциональную связь с изучаемой структурой центральной нервной системы, например наволокна седалищного нерва. Таким образом, вызванш 1е стимуляцией седа- : лищного нерва отвё-га в вентро-латерйльных столбах будут отражать проведение афферейтного возбуждения в сегментарш 1х образованиях спинного мозга. Изменение вызваишх ответов характеризует влияние фармакологических веществ на изучаемые медиаторные механизмь: в спинном мозге.

Стимулирующий сигнал, выданный генератором 1 тактовых импульсов и сформированный для осуществления стимуляции формирователем 17, подается на стимулирующий электрод узла 23. Снятый датчиком 22 ответный биоэлектрический сигнал поступает на вход управляемого частотного фильтра 21 для усиления на резонансной частоте, которая подстраивается регулятором поло сы частот. Выделенный и усиленный cnr нал поступает на вход коммутатора 12 на другой вход которого подается сфор мированный формирователем 17 импульс разрешения прохоязде1шя биоэлектрического сигнала на вход преобразонателя 8 для измерения его площади. Кроме того, биоэлектрический сигнал поступает на вход блока 3 определения его знака и на коммутатор 13. С помощью блока 3 и коммутатора 13 осуществляется выделение полозкитеяьного и отрицательного компонента сигнала для раздельного поступления на входы соОтветствукЕШх детекторов 15 и 16 наклона сигналов положительной и отрицательной полярностей Сигналы положительной и отрицательной полярностой поступают также на соответствуищие формирователи 18 и 19 для. управ ления работой счетчика 11 через злемент ШШ 20 и работой регистров 5 и 6 площади положительной составляющей сигнала и отрицательной составляющей, а также коммутатора 14 распреде ления информации о величинах ппсщадей сигналов. Дётекто наклона 15 и 16 с поступлением сигналов соответственно положительной и отрицательной полярностей выр батьшают импульсы. Длительность которых определяется длительностью исследуемого сигнала. Детекторы наклона работают следук ПЩМ образом. Напряжение после усилителя поступает на пороговые схемы детекторов Пороги срабатывания выбраны так, что одно пороговое устройство срабатывает при положительной полуволне выходного напряжения усилителя j а другое при отрицательной полуволне напряжения. После пороговых схем получаются прямоугольные импудьсы. Длительность одного импульса соответствует времени от начала входного сигнала до максимума пика, а длительность другого соответствует времени от Muftсимума пика до конца входного сигнала. Таким образом, срабатывается положительная и отрицательная составляющая биоэлектрического сигнала для формирования с помощью формирователя 9 блоком 10 коорек1дш смещения нулевого уровня. Блок 10 KoppeKtiHH работает следующим образом. Импульсы с преобразователя коррекции напряжение - частота (ПНЧ) 8 поступают на вход счетчика цифро-аналогового преобразователя ЦАП) блока 10 через схему запоми нания. Эталонное напряжение для.ЦАП снимается с выхода стабилизатора блока питания. Выходное напряжение с ДАЛ подается на вход ПНЧ и является компенсирующим для входного напряжения ПНЧ Так как корреющя нулевой линии пр жзводится меядз(у пиками напржкеш я биоэлектрического сигнала, счетчик схгчы запоминания блока to 4н1ксирует лишь изменения входного сигнала. По командам с формирователя 9 счетчик схемы запоминания фиксирует информацию за го определенное время , причем отсчитываюкоий счетчик схемы запоминания устанавливается.в Ноль и перенос информации в ЦАП осуществляется по сигналам с детекторов наклона через фор1 рователь 9. Преобразователь 8 напряжение - частота преобразует входной аналоговый сигнал в частоту следования импульсов. Для KOMneHcatum смещения нулевого уровня с преобразователя 8 сигналы поступает в блок 10. С выхода блока Ш компенсации снимается аналоговый сигнал положительной или отрицательной полярности в зависимости от полярности входного сигнала преобразователя 8 и пропорциональный числу импульсов, а следовательно, и входному сгггналу преобразователя напряжение - частота, который и подается на вход этого преобразователя. йдаульсы с преобразователя 8 поступают на вход счетчика 11« Информация, гфопорциональная интегралу входного сигнала, со счетчика через коммутатор 14 подается на регистры 6 и 5 соответственно положительного и отрицательного значения исследуемого сигнала, а затем на вход сумматора 4 для усреднеш1Я значений и их сложения. Полученные исследуемые величины моментного значения положительных и отрицательных составляющих биозлектр1ическог6 сигнала, а также их усредненные величины поступают на вход блока 2. Изобретение позволяет изучать Влияние н6йрртроп1В 1Х фармакологических веществ на меда1аторные системы, участвунодие в межнейронной; передаче. возбуждения в центральной нервно системе. Это необходимо для выяснения механизма и локализаций действи веществ с целью изыскания новых лекарствснньх препаратов, обладающих необходимыми свойствами. Кроме того с помощью устройства возможно иссле дование курареподобнЫх средств, вызывающих нервно-мышечный блок, а так же оценка их эффективности. Устройство может найти применение в клиничес кой практике для определения степени расслабления скелетных мышц при применении курареподобных вещес во время проведения хирургических вмешательств на органах грудной и брюшной полостей. Это необходимо для определения момента перехода на аппаратное дыхание и оценки глубины кураризации больного, В этом случае воздействующий электрод накладывают на поверхность кожи в месте прох дения двигательного нерва, а датчик размещ жт или вводят в мышцу, иннервируемую волокнами этого нерва. Применение изобретения позволяет оценивать действие не только всех известных, но и новых курареподоб- нык средств с заранее заданным режимом. Применение резонансных усилителей в предлагаемом устройстве с возможностью настраивать их на частоту исследуемого сигнала позволяет выделять необходимый сигнал, характеризукщий проведения изучаемого возбуждения. Формула изобретения Устройство дпя обработки результа тов нейрофармакологических исследований, содержащее генератор, блок . ивдикации, первый детектор наклона сигнала, выход KOTOiioro соединен с первым входом формирователя управляю щих икпульсов, выход которого соединен с первым входом блока коррекции выход которого соединен с первым BXO дом преобразователя напряжение - частота, выход которого соединен с пер вым входом счетчика и вторым в ходом блока коррекции, датчик, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента использования i оборудования, достоверности и точности измерений, в него введены три формирователя импульсов, три регистра, сумматор, узел электродов, три коммутатора., элемент ИЛИ, узел определения знака сигнала, управляемый частотный фильтр, второй детектор наклона сигнала, причем выход генератора через первый формирователь импульсов соединен с входом узла электродов и первым входом первого ком-. мутаюра, выход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение - частота, первым входом второго коммутатора и входом узла определения знака сигнала, выходы которого соединены со вторым и третьим входами второго KONaiyraTOpa, выходы которого соединены с входами детекторов наклона сигнала и второго и . третьего формирователей импульсов, выход второго детектора наклона сигнала соединён с вторым входом формирователя управляющих импульсов, выход второго формирователя импульсов соединен с первыми входами первого регистра, третьего коммутатора и элемента ШШ., выход третьего формирователя импульсов соединен с первым входом второго регистра и вторыми входами элемента ИЛИ и третьего коммутатора, выходы которого через первый и второй регистры соответственно соединены с первыми и вторыми входами блока индикации и сумматора, выход которого через третий регистр соединен с третьим входом блока индикации, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом счетчика, выход которого соединен с третьим входом третьего коммутатора, выход датчика через управляемый фильтр соединен с вторым входом первого коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 554795, кл. G 06 F 7/18, 1975. 2.Интегратрр цифровой автоматический И-02. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗМ4.. 001 ТО. гл. 4, рис. 1-5, Тимпул, Кишинев, 1978, гл. 4. рис. 1-5 (np.jтотип).