Устройство для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики нарушений позвоночного столба и периферического кровообращения. Технический результат - повышение производительности, точности и надежности диагностики за счет обеспечения возможности непрерывного съема, обработки и выдачи данных о состоянии человека при постоянном подключении электродов ко всем измеряемым точкам объекта. Устройство содержит электрод вертекса, четыре электрода тенаров, усилитель постоянного тока, фильтр нижних частот, блок коммутации, модуль сопряжения и регистратор, выполненный в виде компьютера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в любых ее отраслях для диагностики состояния человека по уровню его потенциала, например для диагностики нарушений позвоночного столба и поражений периферичного кровообращения.

Известно устройство для измерения потенциала и импеданса биологического объекта, содержащее генератор импульсов, формирователь импульсов, электроды, двухпозиционные ключи, дифференциальный усилитель, распределитель импульсов, запоминающий конденсатор, двухполярный пиковый детектор, фильтр нижних частот и регистратор (см. авт. св. N 1607810, МКИ А 61 Н 39/02, 1988 г.).

Основным недостатком данного устройства является невозможность измерения уровня постоянного потенциала человека в необходимых пределах.

Наиболее близким к предлагаемому является гальванический индикатор А.Г. Сычева (см. Методика регистрации квазиустойчивой разности потенциалов с поверхности человека, физиология человека, 1980 г. т. 6, N 1, с. 178-180), содержащий усилитель постоянного тока, электрод вертекса, первый электрод тенара, регистратор и блок питания, положительная и отрицательная шины которого подключены к соответствующим выводам питания усилителя постоянного тока, первый вход которого соединен с электродом вертекса.

Основными недостатками данного устройства являются относительно невысокие производительность, точность и надежность.

Техническим результатом является повышение производительности, точности и надежности диагностики за счет обеспечения одновременного подключения ко всем измеряемым точкам объекта и компьютерной обработки регистрируемых величин.

Это достигается тем, что в устройство для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала, содержащее усилитель постоянного тока, электрод вертекса, первый электрод тенара, регистратор и блок питания, положительная и отрицательная шины которого подключены к соответствующим выводам питания усилителя постоянного тока, первый вход которого соединен с электродом вертекса, введены фильтр низких частот, блок коммутации, три дополнительных электрода тенаров и модуль сопряжения, а регистратор выполнен в виде компьютера, причем электроды тенаров с первого по четвертый подключены к соответствующим входам с первого по четвертый блока коммутации, выход которого соединен со вторым входом усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу модуля сопряжения, вход/выход которого через шину данных соединен с входом/выходом регистратора, выходы которого с первого по третий подключены соответственно через шину адреса и шину управления к второму и третьему входам модуля сопряжения, выход которого подключен через шину коммутации к пятому входу блока коммутации.

А также тем, что фильтр низких частот выполнен на микросхеме К284УД1А.

А также тем, что модуль сопряжения содержит блок гальванической развязки, аналого-цифровой преобразователь, программируемый параллельный интерфейс, узел буферизации и селектор, причем первый вход блока гальванической развязки является первым входом модуля сопряжения, выход блока гальванической развязки соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами программируемого параллельного интерфейса, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя, вход/выход программируемого параллельного интерфейса через шину данных соединен с первым входом/выходом узла буферизации, первый выход которого через селектор подключен к третьему входу программируемого параллельного интерфейса, четвертый вход которого соединен с вторым выходом узла буферизации, второй вход/выход которого является входом/выходом модуля сопряжения, вторым и третьим выходами которого являются соответственно первый и второй входы узла буферизации.

Технических решений с совокупностью признаков, сходной с совокупностью отличительных признаков объекта изобретения, не имеется.

Сравнение предлагаемого устройства с известными говорит о соответствии его критерию "новизна", а отсутствие в аналогах отличительных признаков предлагаемого устройства говорит о соотвествии критерию "изобретательский уровень".

Данная совокупность существенных признаков и связей между ними позволяет получить устройство, обладающее в 50-100 раз большей производительностью, точностью и надежностью диагностики по сравнению с известными устройствами и прототипом.

Испытания макетного образца предложенного устройства показали возможность его промышленного использования.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала; на фиг. 2 принципиальная электрическая схема усилителя постоянного тока и фильтра низких частот.

Устройство содержит электрод 1 вертекса, электроды 2-5 тенаров, усилитель 6 постоянного тока, фильтр 7 низких частот, блок 8 коммутации, модуль 9 сопряжения, регистратор 10, блок 11 питания.

Электрод 1 вертекса и электроды 2-5 тенаров предназначены для объема уровня постоянного потенциала с объекта и могут быть выполнены, например, из стекла с электрическим сопротивлением не более 2·10⁴ Ом.

Усилитель 6 постоянного тока (см. фиг. 2) предназначен для линейного усиления разности потенциалов, снятой между двумя точками организма человека. Усилитель 6 может быть собран, например, на микросхеме К284УД1А с симметричным входом и входным сопротивлением не менее 10⁸ Ом.

Фильтр 7 низких частот (см. фиг. 2) является активным фильтром низкой частоты и используется как средство борьбы с "паразитной" информацией и с избыточной информацией (избавления от высокочастотной наводки) при сопряжении усилителя 6 с регистратором 10.

Фильтр 7 может быть построен на микросхеме однотипной с микросхемой, установленной в усилителе 6 постоянного тока, что позволяет избежать разнообразия типов микросхем.

Блок 8 коммутации предназначен для переключения точек съема напряжения на объекте и позволяет производить объем информации от четырех сведений, а именно: вертекс-тонары правой верхней конечности, левой верхней конечности, правой нижней конечности, левой нижней конечности. Блок 8 может быть собран на электромагнитных реле. Модуль 9 сопряжения обеспечивает сопряжение фильтра 7 с системой шиной регистратора 10. Регистратор 10 предназначен для управления, обработки и регистрации данных и может быть выполнен, например, в виде компьютера IBM PC. Блок 11 питания предназначен для питания активных элементов устройства.

Модуль 9 сопряжения может состоять, например, из (фиг. 1) блока 12 гальванической развязки, аналого-цифрового преобразователя 13, программируемого параллельного интерфейса 14, селектора 15, узла 16 буферизации, магистрали 17 данных регистратора, шины 18 "начало преобразования", шины 19 "конец преобразования", шины 20 данных, шины 21 C^-S, шины 22 адреса, шины 23 управления, шины 24 данных, шины 25 адреса, шины 26 управления, шины 27 коммутации и шины 28 питания.

Усилитель 6 постоянного тока содержит, например, микросхему 29 с дифференциальными входами 30-1 и 30-2 соответственно инвертирующим и неинвертирующим, отрицательным и положительным выводами 30-3, 30-4 питания, дополнительным инвертирующим и неинвертирующим входами 30-5 и 30-6, вывод генератора тока 30-7, низкоомный выход 30-8, выход 30-9, частотной коррекции, выходы 30-10, 30-11 балансировки смещения нуля, высокоомный выход 30-12, выводы 30-13 и 30-14, соответственно экрана и корпуса; фильтры 31, 32, входные резисторы 33, 34, резистор 35 и потенциометр 36 балансировки нуля, конденсатор 37, резисторы 38-41, конденсатор 42, и резистор 43.

Фильтр 7 содержит микросхему 44 с выводами 45, аналогичными 30, конденсатор 46, резистор 47, конденсатор 48, резистор 49, потенциометр 50, конденсатор 51, выводы 52, 53, 54 питания соответственно положительный, отрицательный и общий.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы от электродов 1-5 через блок 8 коммутации поступают на вход усилителя 6. Усиленный разностный сигнал через фильтр 2 низких частот, блок 12 гальванической развязки, выполненный, например, в виде дифференциальной октопары, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 13, где преобразуется в цифровой код для последующей передачи в регистратор 10.

Системная магистраль компьютера через шину 24 данных, шину 25 адреса, шину 26 управления, через узел 16 буферизации связана с программируемым параллельным интерфейсом 14. Сигналы адреса предварительно поступают на селектор 15, где формируется сигнал выбора кристалла.

Управление аналого-цифровым преобразователем 13 осуществляется посредством подачи сигнала "начало преобразования" и анализа ответного сигнала "конец преобразования" от преобразователя 13, после которого происходит считывание цифровой информации по шине в магистраль данных компьютера 10. Программируемый параллельный интерфейс по шине 27 обеспечивает коммутацию электродов 2-5 по входу тока через блок 8 коммутации согласно алгоритму работы устройства.

Применение дифференциальной октопары обеспечивает гальваническую развязку входных цепей устройства, питание которых обеспечивается независимым от сети переменного тока источником, от цепей преобразователя и обработки, питание которых осуществляется от компьютера по шине 28.

Алгоритм работы устройства: 1 Общий сброс, программирование режима работы интерфейса.

2 Начало нулевого цикла измерения. Установка счетчика количества циклов на три.

3. Регистрация и сокращение в ОЗУ компьютера четырех отведений.

4. Анализ количества циклов. При необходимости повторение цикла.

5. Если произведено три цикла, то результаты осредняются, запоминаются в ОЗУ и программа переходит на ожидание дальнейших команд оператора.

6. Начало первого цикла измерения. Установка счетчика количества циклов на четырнадцать.

7. Регистрация и сохранение в ОЗУ компьютера четырех отведений.

8. Анализ количества циклов. При необходимости повторение цикла.

9. Если произведено четырнадцать циклов; то результаты осредняются, запоминаются в ОЗУ и программа переходит на ожидание дальнейших команд оператора.

10. Начало второго цикла измерения. Установка счетчика количества циклов на четырнадцать.

11. Регистрация и сохранение в ОЗУ компьютера четырех отведений.

12. Анализ количества циклов. При необходимости повторение цикла.

13. Если произведено 14 циклов, то результаты осредняются, запоминаются в ОЗУ и программа переходит на ожидание дальнейших команд оператора.

14. Начало третьего цикла измерения. Установка счетчика количества циклов на четырнадцать.

15. Регистрация и сохранение в ОЗУ четырех отведений.

16. Анализ количества циклов. При необходимости повторение цикла.

17. Если произведено четырнадцать циклов, то результаты осредняются, запоминаются в ОЗУ и программа переходит на ожидание дальнейших команд оператора.

Использование предлагаемого устройства позволит в 50-100 раз повысить производительность, точность и надежность диагностики такого рода устройств.

Формула изобретения

1. Устройство для диагностики состояния человека по уровню его постоянного потенциала, содержащее усилитель постоянного тока, электрод вертекса, соединенный с первым входом усилителя постоянного тока, первый электрод тенара, фильтр нижних частот и регистратор, отличающееся тем, что в него введены блок коммутации, три электрода тенаров и модуль сопряжения, а регистратор выполнен в виде компьютера, причем электроды тенаров с первого по четвертый подключены к соответствующим входам с первого по четвертый блока коммутации, выход которого соединен с вторым входом усилителя постоянного тока, выход которого через фильтр нижних частот подключен к первому входу модуля сопряжения, вход-выход которого через шину данных соединен с входом-выходом компьютора, первый и второй выходы которого соответственно через шину адреса и шину управления подключены к второму и третьему входам модуля сопряжения, выход которого через шину коммутации подключен к пятому входу блока коммутации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль сопряжения содержит блок гальванической развязки, аналого-цифровой преобразователь, программируемый параллельно интерфейс, узел буферных регистров и селектор, причем первый вход блока гальванической развязки является первым входом модуля сопряжения, а его выход соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход и выход "Конец преобразования" которого соединены соответственно с первым и вторым входами программируемого параллельного интерфейса, выход которого подключен к входу "Начало преобразования" аналого-цифрового преобразователя, вход-выход программируемого параллельного интерфейса через шину данных соединен с первым входом-выходом узла буферных регистров, первый выход которого через селектор подключен к третьему входу программируемого параллельного интерфейса, четвертый вход которого соединен с вторым выходом узла буферных регистров, второй вход-выход которого является входом-выходом модуля сопряжения, вторым и третьим входами которого являются соответственно первый и второй входы узла буферных регистров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2