Монитор с биологической обратной связью по усредненному электромиосигналу

 

СОЮЗ COBETCKHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ также последовательно соединенные тактовый генератор, элемент задержки, четвертый и пятый элементы И, первый и второй ключи, подключенные к первым входам соответственно четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подключены к выходу элемента задержки, а выходы соответственно к входам первого и второго блоков хранения выборки, вторые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом элемента .задержки, блок задания уровня порога, выход которого подключен к третьему входу второго блока хранения выборки, цифровой вольтметр, причем вход последнего соединен с выходом второго дифференциального усилителя, выход фильтра нижних частот соединен с вторыми входами второго дифференциального усилителя и компаратора, выход звукового генератора соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, выход последнего соединен с вторым входом коммутатора, а выход тактового генератора — с вторым входом второго элемента И.

2. Монитор по п. 1, о тл ич а юшийся тем, что каждый блок хранения выборки содержит соединенные последовательно цифровой регистр и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом блока, первый вход соединен с тактовым входом регистра, второй — с его информационным входом, третий вход — с входом начальной установки регистра.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613075/28-14 (22) 30.05.83 (46) 23.09.87. Бюл. ¹ 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) С.П. Булгаков, Ю.А. Разумов, В.П. Гундаров, Г.А. Царева и В.А. Рузин (53) 615.47(088.8) (56) Патент США № 3641993, кл. А 61 В 5/05, 1972.

Патент США ¹ 4136684, кл. А 61 В 5/05, )979. (54)(57) 1. МОНИТОР С БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО УСРЕДНЕННОМУ ЭЛЕКТРОМИОСИГНАЛУ, содержащий последовательно соединенные блок защиты входа, дифференциальный усилитель, аттенюатор, полосовой фильтр, режекторный фильтр, детектор, фильтр нижних частот, аналого †цифров преобразователь, цифровой индикатор, а также звуковой генератор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности аутотренинга и тренировки мышц путем улучшения контроля за изменением их тонуса, в него введены последовательно соединенные первый блок хранения выборки, второй дифференциальный усилитель, управляемый генератор, первый элемент И, коммутатор, блок световой и звуковой сигнализации, последовательно соединенные второй блок хранения выборки, компаратор, элемент управляемой инверсии, второй элемент И, формирователь длительности, третий элемент И, (5114 А 61 В 5/00 А 61 В 0

1 1226704 2

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к регистраторам биопотенциалов с биологической обратной связью, и может быть исполь— зовано в неврологии, травматологии и хирургии для визуального и звукового контроля мышечного тонуса при аутотренинге, для оценки степени реабилитации после реконструктивных микрохирургических вмешательств, а также для нормирования по усредненному электромиосигналу степени нагрузки на мышцу при восстановлении ее функции.

Целью изобретения является повышение эффективности аутотренинга и тренировки мышц путем улучшения контроля за изменением их тонуса.

На чертеже представлена структурная схема монитора с биологической обратной связью по усредненному электромиосигналу.

Он содержит последовательно соединенные блок 1 защиты входа, дифференциальный усилитель 2, аттенюатор 3, полосовой фильтр 4, режекторный фильтр 5, детектор 6, фильтр 7 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой индикатор 9, а также звуковой генератор 10.

Устройство также содержит последовательно соединенные первый блок 11 хранения выборки, второй дифференциальный усилитель 12, управляемый генератор 13, первый элемент 14 И, коммутатор 15,-блок 16 световой и звуковой сигнализации, последователь.но соединенные второй блок 17 хранения выборки, компаратор 18, элемент

19 управляемой инверсии, второй элемент 20 И, формирователь 21 длительности, третий элемент 22 И, также последовательно соединенные тактовый генератор 23, элемент 24 задержки, а также четвертый элемент 25 И и пятый элемент 26 И, ключи 27 и 28, подключенные к первым входам соответственно четвертого элемента 25 И и пятого элемента 26 И, вторые входы которых подключены к выходу элемента 24 задержки, а выходы соответственно — к входам первого блока 11 и второго блока 17 хранения выборки, вторые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 8, второй вход которого соединен с выходом элемента 24 задержки, блок

29 задания уровня порога, выход которого подключен к третьему входу второго блока 17 хранения выборки, цифровой вольтметр 30, причем вход по" следнего соединен с выходом второго дифференциального усилителя !2 выход фильтра 7 нижних частот соединен с вторыми в одами второго дифференциального усилителя 12 и компаратора

18, выход звукового генератора 10 соединен с вторыми входами первого элемента 14 И и третьего элемента 22

И, выход последнего соединен с вторым входом коммутатора, а выход так1r .тового генератора 23 — с вторым входом второго элемента 20 И.

Блоки 11 и 17 хранения выборки содержат соединенные последовательно регистр 31 и цифроаналоговый преоб— разователь 32, выход которого является выходом блока, первый вход каждого блока хранения выборки соединен с тактовым входом регистра, второй — д его информационным входом, третий

25 вход второго блока 17 хранения выборки соединен с входом начальной установки регистра 31.

Устройство работает следующим образом.

Зр Электромиосигнал, отводимый накож—

HbIMH или игольчатыми электродами, через устройство 1 защиты входа поступает на вход первого дифференциального усилителя 2, нормируется по уровню аттенюатором 3 и далее подается на вход полосового фильтра 4, устанавливающего полосу рабочих частот, в пределах которой производится выпрямление и усреднение сигнала. Ре40 жекторный фильтр 5 производит дополнительное подавление помехи с частотой сети для повышения разрешающей способности биоизмерительной системы.

Отфильтрованный сигнал выпрямляет45 ся детектором 6, усредняется во времени усредняющим фильтром 7 нижних частот, преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем

8 и индицируется цифровым индикатором 9, что позволяет врачу в ходе аутотренинга контролировать текущее значение усредненного,биосигнала.

Сигнал в двоичном коде с выхода измерительного блока поступает на вход блока 11 хранения выборки, который осуществляет заполнение текущего значения сигнала в момент нажатия ключа 27, при замыкании которого включается основной режим работы

1226704 монитора — режим аутотренинга. Отслеживание больших изменений тонуса обеспечивается за счет использования звуковой, а малых — световой сигнали- .

5 зации (возможен также и обратный режим работы блока 16 сигнализации, причем выбор соответствующего режима производится коммутатором 15 режима сигнализации). Дифференциальный уси- ð литель 12 вычитает из этого зафиксированного значения текущее значение сигнала с выхода усредняющего фильтра 7 нижних частот, а полученная разность измеряется и индицируется цифровым вольтметром 30, при помощи которого врач может количественно оценивать ход аутотренинга. Таким образом, врач:может судить об интегральной степени расслабления мьппцы по цифровому индикатору цифрового вольтметра 30, а о текущем значении усредненного электромиосигнала — с помощью цифрового, индикатора 9, что позволяет как контролировать, так и 25 при необходимости управлять ходом аутотренинга.

Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 поступает также на вход управляемого генератора 13, изменяя частоту следования импульсов. В зависимости от величины разностного сигнала эта частота мажет изменяться в пределах 10-.

300 имп/мин. Элемент 14 И перемножает сигналы звукового генератора 10 и управляемого генератора 13. На выходе элемента 14 И формируются модулированные по длительности посылки, которые через коммутатор 15 режима поступают на вход звукового канала блока 16 сигнализации. Таким образом производится сигнализация интегрального приращения сигнала. 45

Одновременно отслеживание малых изменений тонуса, обычно характеризующих раннюю стадию процесса реабилитации, осуществляется с помощью канала световой сигнализации. Блок

17 хранения выборки обеспечивает запоминание устредненного сигнала, поступившего с аналого-цифрового преобразователя 8 на один период частоты тактового генератора 23. Компаратор 18 сравнивает текущее значение сигнала, поступающее с выхода,усредняющего фильтра 7 нижних частот, с задержанным на период тактовой частоты и формирует на выходе в зависимости от разности этих сигналов логический сигнал "О" или "1". Сигнал с выхода компаратора 18 поступает через элемент 19 управляемой инверсии на вход элемента 20 И, причем на второй ее вход подается короткий стробирующий импульс с тактового генератора 23.

Таким образом, если знак производной соответствует положению переключателя элемента 19 управляемой инверсии, то на выходе элемента 20 И формируются импульсы в моменты времени, задаваемые стробирующими импульсами тактового генератора 23. Эти импульсы формируются по длительности формирователем 21 длительности посылки. Элемент 22 И формирует тональные посылки путем перемножения сигналов, поступающих от звукового генератора 10 и формирователя 21 длительности тональной посылки. Сигналы тональных посылок через коммутатор 15 режима поступают на вход светового канала блока 16 сигнализации. Таким образом, блок 16 осуществляет непре рывную световую сигнализацию выбранного оператором при помощи переключателя элемента 19 И управляемой инверсии знака производной усредненного сигнала в моменты времени, задаваемые тактовым генератором 23. При релаксационных мероприятиях система вырабатывает сигналы только тогда, когда происходит уменьшение тонуса.

В противном случае устройство сигнализации молчит

В режиме тренировки мышц уровень порога, соответствующий определенной нагрузке, устанавливается нажатием ключа 27 или выбирается независимо от текущего значения сигнала блоком

29 задания уровня порога. Устройство

16 сигнализации в данном случае генерирует тональный сигнал {или световой импульс) только при достижении установленного порога, что позволяет нормировать нагрузку на мышцу, где в качестве критерия выбран уровень усредненного электромиосигнала, а также изменять эти контролируемые уровни, соответствующие определенным нагрузкам.

1226704

Составитель Б. Фигурин

Редактор Э. Бородкина Техред И.Дидык Корректор С. Шекмар

Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4358

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек гная, 4