Устройство для измерения эквивалентных параметров импеданса электродов

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерений активного и реактивного сопротивления электродов, а также для измерения диагностических параметров биообъекта. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измерения за счет осуществления прямого измерения искомой величины. Сигнал от генератора 1 низкой частоты поступает на вход повторителя напряжения 6, выходной сигнал с которого одновременно подается на исследуемые электроды 2 и 3 и на регулируемый потенциометр 10. Сигнал, прошедший через электроды 2 и 3, инвертируется в инверторе 7, проходит второй регулируемый потенциометр 11 и фазовращатель 8. Выходной сигнал фазовращателя через резистор 15 суммируется с сигналом, прошедшим регулируемый потенциометр 10 на инверсионном входе сумматора 9. В процессе измерения при выбранной частоте сигнала добиваются путем подстройки регулируемых потенциометров 10 и 11 того, чтобы выходное напряжение сумматора стало равным нулю. Эквивалентные параметры электродов определяют по значениям потенциометров 10 и 11, сопротивлению резистора 16, емкости конденсатора 17 и частоте подавляемого сигнала. 1 з.п., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 61 В 505

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К A ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15 )

v я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4366302/28-14. (22) 20.01.88 (46) 23.02.90. Бюл. № 7 (71) Научно-исследовательский институт физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы им. 3. Янушкявичюса (72) А. А. Кирмонас (53) 615.47(088.8) (56) Проблемы создания аппаратуры для медицинских лабораторных исследований. Тезисы докладов Всесоюзной конференции, ч. V. Л., 1974, с. 117 — 120. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИМП ЕДАНСА ЭЛЕКТРОДОВ (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерений активного и реактивного сопротивления электродов, а также для измерения диагностических параметров биообъекта.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение точности измерения за счет

„„SU„„1544369 А 1

2 осуществления прямого измерения искомой величины. Сигнал от генератора 1 низкой частоты поступает на вход повторителя 6 напряжения, выходной сигнал с которого одновременно подается на исследуемые электроды 2 и 3 и на регулируемый потенциометр 10. Сигнал, про шедши и через электроды 2 и 3, инвертируется в инверторе

7, проходит второй регулируемый потенциометр 11 и фазоврашатель 8. Выходной сигнал фазоврашателя через резистор 15 суммируется с сигналом, прошедшим регулируемый потенциометр 10, на инверсионном входе сумматора 9. В процессе измерения при выбранной частоте сигнала добиваются путем подстройки регулируемых потенциометров 10 и 11 того, чтобы выходное напряжение сумматора стало равным нулю.

Эквивалентные пара метры электродов определяют по значениям потенциометров 10 и 11, сопротивлению резистора 16, емкости конденсатора 17 и частоте подаваемого сигнала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1544369

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от генератора 1 переменного тока (низкой частоты) поступает на неинвер40 тирующий вход повторителя 6 напряжения.

Выходной сигнал с повторителя 6 напряжения одновременно подается на электрод 2 и на потенциометр 10. Сигнал, прошедший через электроды 2 и 3, а также через био- 45 объект, инвертируется в схеме инвертора 7.

Далее этот сигнал проходит потенциометр

11, фазовращатель 8. Выходной сигнал фазовращателя 8 через резистор 15 суммируется с выходным сигналом повторителя 6 напряжения, прошедшим через потенциометр 50

10, на инвертирующем входе сумматора 9.

В случае равенства сопротивлений резисторов 12 и 15, а также резисторов 13 и 14 значение напряжения выходного сигнала сумматора Us x связано с значением напряжения входного сигнала от генератора V уравнением

1 — ) i )т Ко Ro

1.1вых = (. — ) Usx, 1+1ыт Z К, з

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для исследования электрических параметров электродов, применяемых в датчиках медицинской аппаратуры, кроме того, может быть использовано в приборах для измерения диагностических параметров биологического объекта.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже представлена электрическая схема устройства для измерения эквивалентных параметров импеданса электродов.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока, электроды 2 и 3, импеданс 4 биообъекта, измеритель 5 напряжения, построенные на операционных усилителях, повторитель 6 напряжения, инвертор 7, фазовращатель 8 и сумматор 9, а также два потенциометра 10 и 11, пять резисторов

12 — 16 и конденсатор 17.

Генератор 1 переменного тока соединен с неинвертирующим входом повторителя 6 напряжения, выход которого через потенциометр 10 соединен с инвертирующим входом сумматора 9. Выход повторителя 6 напряжения соединен через электрод 2, импеданс 4, электрод 3 с инвертирующим входом инвертора 7. Выход инвертора 7 через потенциометр 11 соединен с неинвертирующим, а через резистор 13 — с инвертирующим входами фазовращателя 8. Выход фазовращателя 8 соединен через резистор 15 с инвертирующим входом сумматора 9. Резисторы 12, 14 и 16 включены соответственно в цепи отрицательных обратных связей инвертора 7, фазовращателя 8 и сумматора 9.

Неинвертирующие входы инвертора 7 и сумматора 9 заземлены, а неинвертирующий вход фазовращателя 8 заземлен через конденсатор 17.

35 где I — искомая комплексная величина сопротивления электродов;

Ro — сопротивление резистора 16;

R), К3 — сопротивление потенциометров 11 и 10;

С вЂ” емкость конденсатора 17; а — угловая частота сигнала.

В процессе измерения параметров комплексной величины 1 при выбранной частоте сигнала добиваются путем подстройки потенциометров 11 и 10 того, что выходное напряжение равно нулю.

Тогда искомое сопротивление

L — R2 (2)

Решая уравнение (2), получаем соответствующие значения модуля сопротивления

I Ц, активной и реа ктивной составляющей а и b сопротивления I и угла фазового сдвига между активной и реактивной соста вля ю щи ми q>

| 1-! R21

) — (шт)т

1+()2 К2

2ол

T+(T)*

2ал (1-СЦЯ

L!2+L)3 1-23.

1-! 2 L) 3+L23.

Li=

1-2—

L) 2+ L13+ L23

3 2

Таким образом, меняя частоту сигнала, определяем эквивалентные параметры элект. родов как функцию частоты.

В процессе каждого измерения получаем суммарную величину импеданса двух электродов и подкожного слоя биообъекта. Для получения эквивалентного значения каждого отдельного электрода исследованию подвергают три пары электродов, которые попарно подключают к указанной схеме измерения.

Определяют комплексные величины импедансов для каждой пары электродов Liг, I гв,L33, которые можно представить системой уравнений

Li 2 — 1-) + Lx!+ L21

L)3=L)+L )+L»+L3, 123= L2+ L»+ L3, где I ь 1 3, I 3 — эквивалентный импеданс каждого электрода;

L.), L» — эквивалентные импедансы биообъекта.

Учитывая, что импеданс подкожного слоя на два-три порядка ниже импеданса электродов, получаем эквивалентные параметры импеданса каждого исследуемого электрода по формулам

1544369

Формула изобретения

Составитель A. Дмитриева

Редактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор A. Обручар

Закащ 449 Тираж 546 Поди ясное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !01

1. Устройство для измерения эквивалентных параметров импеданса электродов, содержащее генератор переменного тока, два электрода, фазовращатель, выполненный на операционном усилителе, неинвертируюший вход которого заземлен через конденсатор, два потенциометра, измеритель напряжения и пять резисторов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены повторитель напряжения, инвертор и сумматор, при этом генератор переменного тока соединен через неинвертируюший вход повторителя напряжения и первый потенциометр с инвертирующим входом сумматора, неинвертирующий вход которого заземлен, а выход соединен с измерителем напряжения, кроме того, выход пов6 торителя напряжения соединен через электроды с инвертируюшим входом инвертора, неинвертируюший вход которого заземлен, а выход соединен через первый резистор с инвертируюшим, а через второй потенциометр с неинвертируюшим входа м и фазовращателя, выход которого соединен через второй резистор с инвертируюшим входом сумматора, причем третий, четвертый.и пятый резисторы включены соответственно в це10 пи отрицательных обратных связей инвертора, фазоврашателя и сумматора, а инвертирующий вход повторителя напряжения соединен с его выходом.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что величины сопротивлений первого и четвертого, а также второго и третьего резисторов равны между собой.