Устройство для исследования динамического тремора
СОК)З СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) (д) ; А 61 В 5/10 у, «»;- - «$P ?.7 «, «(..a;
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Г
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3808938/28-14 (22) 31.10.84 (46) 23.03.86. Бюл. Н- 11
:(71) Курский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда в сельском хозяйстве (72) В,В. Плотников, В.Т. Пронин, H..À, Кореневский, Т.М, Нечаева, В.М. Довгаль и С.Ю. Райский (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 704428, кл. А 61 В 5/10, 1979, Авторское свидетельство СССР
У 556559, кл. А 61 В 5/10, 1977. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ТРЕМОРА, содержащее датчик, включающий панель из диэлектрика, имеющую прорезь произвольной конфигурации и щуп с металлическим наконечником, блок обработки сигнала, содержащий графический регистратор, цифровой регистратор о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения параметров тремора в двух координатах, блок обработки .сигнала дополнительно"содержит два измерительных канала, генератор тактовых импульсов, вычислитель, а в датчик введены две катушки индуктивности, высокочастотный генератор, соединенный с металлическим наконечником, и металлические пластины, одна из которых установлена вдоль про-. рези параллельно плоскости панели, а другая — перпендикулярно к плоскости панели вдоль одной из стенок прорези, причем каждая из металлических . пластин подключена к соответствующей катушке индуктивности и первому входу .соответствующего измерительного,Канала, к второму входу которого под-. ключен выход генератора тактовый им1 пульсов, а его выход соединен, C.,входом вычислителя.
12
2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый из измерительных каналов содержит подключенные к его первому входу соединенные последовательно усилитель, фильтр низкой частоты, дифференциру " ющий элемент, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, элемент сравнения, триггер, первый элемент
И, выход которого является выходом . канала, а также счетчик частоты тре-. мора, коммутатор, выход которого соединен с входом цифрового регистрато-. ра, блок управления коммутатором, выход которого соединен с.первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом счетчика частоты тремора, вход которого подключен к выходу нуль-органа и второму входу триггера, соединенные последовательно первый пороговый элемент, первый счетчик, выход которого .подключен к третьему входу коммутатора, соединенные последовательно
19052 второй пороговый элемент, второй счетчик, выход которого подключен к четвертому входу коммутатора, соеди- . ненные последовательно третий пороговый элемент, третий счетчик, выход которого подключен к пятому входу коммутатора, также соединенные последовательно и подключенные к выходу третьего порогового элемента— элемент НЕ, элемент ИЛИ, второй элемент И, четвертый счетчик, выход которого подключен к шестому входу коммутатора, входы первого, второго и третьего пороговых элементов подключены к входам дифференцирующего элемента, графического регистратора и второму входу элемента сравнения, выход которого соединен с вторым вхо"
1 дом генератора пилообразного напря,1жения, выход второго порогового элемента соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а второй вход канала соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.
Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для исследования двигательных функций человека и может найти применение в лечебно-профилактических учреждениях нефрологического профи" ля, а лабораториях психологии и физиологии труда, в педагогике, спортивной медицине и т.д. при измерении и автоматизированной оценке состояния двигательной сферы человека, Целью изобретения является повышение.точности диагностики путем измерения параметров тремора в двух координатах.
На фиг.! представлена конструкция и блок-схема устройства; на фиг. 2функциональная схема датчика и блока измерения.
Устройство для исследования динамического тремора содержит (фиг.l) датчик 1, включающий панель 2 из диэлектрика, имеющую прорезь 3 произвольной конфигурации и щуп 4 с металлическим наконечником 5, блок 6 обработки сигнала, содержаний (фиг.2) 1
l усилитель 7, счетчик 8 частоты тремо- ра, графический регистратор 9, цифровой регистратор 10.
Устройство также содержит .два измерительных канала 11 и 12, генератор. 13 тактовых импульсов, вычислитель 14, а в датчик 1 введены катушки !5 и 16 индуктивности, высокочастотный генератор 17, соединенный
l0 с металлическим наконечником 5, и металлические пластины 18 и 19, одна из которых установлена вдоль прорези 3 параллельно плоскости панели
2, а вторая перпендикулярно к плос15 кости панели 2 вдоль одной из стенок прорези 3, причем каждая иэ металлических пластин 18 и 19 подключены к индуктивностям 15 и 16 соответственно и первому входу своего
20 измерительного канала ll и 12, К второму входу каналов 11 и 12 подключен выход генератора 13 тактовых импульсов, а выход соединен с входом вычислителя 14.
25 Измерительные каналы содержат подключенные к первому входу через уси1219
50. 55 литель 7 и соединенные последовательно фильтр 20 низкой частоты диф. ференцирующий элемент 21, нуль-орган
22, генератор 23 пилообразного напряжения, элемент 24 сравнения, триггер 25, первый элемент И 26, выход которого является выходом канала, а также коммутатор 27, выход которого соединен с входом цифрового регистратора 10, блок 28 управления ком- 10 мутатором, выход которого соединен с первым входом коммутатора 27, второй вход которого соединен с выходом счетчика 8 частоты тремора, вход которого подключен к выходу нуль-органа 22 и второму входу триггера 25, соединенные последовательно первый пороговый элемент 29, первый счетчик
30, выход которого подключен к третьему входу коммутатора 27, соединенные 2р последовательно второй пороговый элемент 31, второй счетчик 32, выход которого подключен к четвертому входу коммутатора 27, соединенные последовательно третий пороговый элемент 33, третий счетчик 34, выход которого подключен к пятому входу коммутатора
27, также соединенные последовательно и подключенные к выходу третьего порогового элемента 33 — элемент
НЕ 35, элемент ИЛИ 36, второй элемент
И 37, четвертый счетчик 38, выход которого подключен к шестому входу коммутатора 27, входы первого 29, второго 31, и третьего 33 пороговых элементов подключены к входам дифферен35 цирующего элемента 21, графического регистратора 9 и второму входу элемента 24 сравнения, выход которого соединен с вторым входом генератора
23 пилообразного напряжения, выход
40 второго порогового элемента 31 соединен с вторым входом элемента ИЛИ
36, а второй вход канала соединен с вторыми входами первого 26 и второго
37 элементов И.
Устройство работает следующим образом.
При внесении испытуемым щупа 4, выполненного в форме указки, в прорезь 3 за счет появления емкостной связи между металлическим наконечником 5 и пластинами 18 и 19 образуется два резонансных контура, подключенных к общему генератору, Причем резонансные контуры настроены таким образом, что для заданной частоты генерации и заданных пределов
052 4 изменения емкостей CI, С2 (ограниченных размерами щели), рабочая точка контуров лежит на линейном участке резонансной кривой с большой крутизной. Причем увеличение емкости сопровождается увеличением тока в цепи резонансного контура. Естественно при этом, что металлический наконечник 5 и пластины 18 и 19 не должны иметь гальванического контакта, что обеспечивается конструктивно. При проведении щупа 4 по прорези 3 .из-за тремора конечности с с течением времени будет меняться расстояние между общей обкладкой— ! металлическим наконечником 5 и металлическими пластинами 18 и 19, образующими вторые обкладки емкостей
С1 и С2, в результате чего будет меняться амплитуда ЭДС, снимаемой с индуктивностей 15 и 16. С индуктивности 15 сигнал с вертикальной составляющей тремора поступает на обработку в канал 11 измерения верти- . кальной составляющей тремора, а с индуктивности 16 — в канал 12 измерения горизонтальной составляющей тремора, По принципу построения ка налы 11 и 12 имеют идентичную структуру, поэтому рассматривается работа одного канала.
ЗДС на индуктивности имеет сложную форму и содержит несущую частоту генератора 17, промодулированную низкой частотой тремора. Эта ЭДС поступает на вход усилителя 7, усили-. вается им и затем несущая частота отфильтровывается фильтром 20 низких частот, на выходе которого остается напряжение, пропорциональное величине вертикальной составляющей тремора, которое может быть зарегистрировано графическим регистратором 9.
Сигнал на выходе дифференцирующего элемента 21 определяется производной входного сигнала и принимает значение, равное нулю на пиковом максимальном или минимальном значении тремора. Последовательно соединенный с элементом 21 нуль-орган 22 вырабатывает в это время импульс. В ходе выполнения эксперимента нуль-орган 22 вырабатывает количество импульсов
l равное числу экстремальных значений гремора, которые фиксируются счетчиком 8 частоты тремора и могут служить показателем его частоты. Преобразование величины амплитуды тремора
1219052 относительно условного нулевого уровня в цифровой код осуществляется следующим образом. По достижении максимальной величины тремора импульсом с нуль-органа 22 запускается управляемый генератор 23 пилообразного напряжения и триггер 25 устанавливается в состояние 1, разрешая прохождение импульсов счета от генератора 13 так- 1р товых импульсов через элемент. 26 И и вычислитель 14. После достижения величины напряжения на выходе управляемого генератора 23 пилообразного напряжения амплитуды тремора элемент 15
24 сравнения вырабатывает импульс, который сбросит триггер 25 в состояние ноль, запретит прохождение импульса в вычислитель 14 и одновременно вернет генератор 23 в первона- 2О чальное состояние.
Таким образом, в вычислитель 14 будет передано количество импульсов, пропорциональное величине экстремального значения тремора А (0) относи- 25 тельно условной линии с нулевым напряжением. Пороговые элементы 29, 31 и 33 на своих выходах вырабатывают потенциалы логической единицы, в момент превышения входного сигнала Зо (со стороны фильтра низких частот) над заданным уровнем порога. Пороговый элемент 29 настраивается на ве" личину среднего тремора (срабатывание порогового элемента происходит при нахождении щупа 4 в середине прорези 3), Пороговый элемент 3) настраивается на максимальный. верхний допустимый размах тремора, пороговый элемент 33 — на нижний. Соответствен- О но счетчики 30, 32 и 34 фиксируют количество переходов тремора через среднее, верхнее и нижнее значения.
При переходе щупа 4 через допустимую верхнюю границу тремора через элемент ИЛИ 36 открывается элемент
И 37 и от генератора 13 тактовых импульсов заполняется счетчик 38, фиксирующий время нахождения тремора за допустимыми границами, При переходе щупа 4 через. нижнюю допустимую границу тремора элемент И 37 открывается от порогового элемента
33 через элемент НЕ 35 и элемент
ИЛИ 36.
После окончания эксперимента с помощью блока 28 управления коммутатором .экспериментатор через коммутатор 27 выбирает один из счетчиков
8, 30, 32, 34 или 38 для индукции с помощью цифрового регистратора 10.
Принимая во внимание, что при анализе результатов исследований .психологического профиля принято анализировать, средние значения измеряемых параметров и их разброс (отклонение) относительно среднего, в схему устройства введен специализированный вычислитель 14 в который на каждом такте измерений экстремума посту-. пают импульсы, количество которых пропорционально амплитуде экстремального значения.тремора относительно условной линии с нулевым потенциалом.
Специализированный вычислитель
14 рассчитывает среднее значение (оценку математического ожидания) амплитуды динамического тремора, относительно условного нуля по формуле
1 и (о1 — 1K A (0) которая при посСГ h, 1
I ледовательном поступлении информации заменяется рекурентным соотношением где i — текущий номер экстремума;
A;(o) — текущая амплитуда экстремума относительно условного нуля;
AИс (о)- среднее значение амплитуды тремора к i-му экстремуму;
n — количество экстремумов по длине щели.
Учитывая, что при расположении пластины 18 емкостного датчика у верхнего края. щели ЭДС, создаваемая в индуктивности, не равна нулю, постоянная на протяжении всей щели и заранее известна, можно пересчитать среднее значение тремора относительно края щели
A ср ®) Acp (0) A cp ° где A „ — величина, пропорциональная напряжению у края щели.
Аналогично можно пересчитать среднее значение тремора относительно заданной траектории, проходящей в центре щели
A ср (3) A с (0) Аэа где А — величина пропорциональная напряжению в идеальном центре щели (не изменена на всем протяжении ще7
1219052 8 ли) . Величина А (3) показывает сте- заменяющаяся рекурентной формулой пень отклонения среднего тремора по вида б(1-б(-) Е 1 и М И), среднего разброса измеряемых параВычислитель имеет !типовую . метров относительно средней траекструктуру микро-3ВМ (может быть.истории движения не зависит от выбранпользована, например, микро-ЭВМ ной линии отсчета и измеряется по
"Электроника С5-11" без всяких переформуле ч " делок) и поэтому подробно не раскры10 вается. Работа второго канала по измерению горизонтальной составлявшей тремора происходит аналогично, Д вЂ” (A;
Фж2
Составитель А. Соколов
Редактор В. Иванова Техред И.Верес Корректор В. Бутяга
Заказ 1178/6 Тираж 659 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ЛПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
