Способ формирования стимулирующего напряжения

 

1

| (i »608282

Союэ Советские

Социалистически»

Республик (6() Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 03.05,76 (21) 2356797/28-13

У (51) М. Кл

A 61 К 1/36 с присоединением заявки №

Государотееений кометет

Совете Иеееатроо СССР по делам изобретеней и открытий (23) Приоритет{43) Опубликоваио15, 12.78. Бюллетень № 46 (45} Дата опубликования описания 18.12.78 (53) УДК 615.841 (088.8) Л. С. Апеев и Б. Т. Кондратов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики ЛН Украинской CCP (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СТИМУЛИРУЮЩЕГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к обпастн биопогической и медицинской кибернетики, а также медицинского приборостроения и предназначено дпя испопьзования при построении аппаратуры управления двигательными реакциями человека, дпя диагностики, анапнза и печения ряда двигательных расстройств и т. д.

Известен способ управпення, основанный на выдепении электромиограммы (ЭМГ) донора и поспедующем управпении (модуляции) ею стимулирующими сигнапами высокочастотного напряжения(1).

Однако использование этого способа приводит к потере части попезной информации прн формировании стимупирующего напряжения, а также обуславливает недостаточную точность выделения и преобразования этой информации. Это обуславпивается тем, что дпя выделения огибающей ЭМГ нспопьзуются интеграторы нпи инфранизкочастотные фильтры, которые имеют ограниченную полосу пропускания частот и практически не перестраиваемы.

Это приводит к ограничению спектра выделенного напряжения, т. е. к потере части полезной информации. По этим же причинам часть информации теряется на управпяющем входе модупятора, используемого дпя формирования стимупнрующего напряжения. Кроме того, возника|от трудности. в получении н поддержании. точно 100% гпубины модуляции известными способами.

Цепь изобретения - повышение информативности и точности формирования стимупирующего напряжения.

Это достигается тем, что функционапьную обработку осуществляют путем периодического взятии выборок из парафазных напряжений эпектромиограммы донора с высокой частотой дискретизации, из подученного напряжения выдедяют бапансн<>модудированное напряжение основной гармоники частоты дискретизации, которую усиливают по амплитуде до заданного уровня воздействия и подвергают одно попупериодному выпрямпению.

608282

На чертеже изображена структурная схема устройства, предназначенная дпя осуществления способа формирования стимулирующего напряжения.

Устройство включает отводной (or 5 донора) электрод 1, усилитель 2 биопотенциалов, автоматический переключатель 3, генератор 4 высокой частоты дискретизации, попосовой фильтр 5, усилитель 6 высокой частоты, однополупе- 10 риодный выпрямитель 7, стимулирующий (реципиента) электрод 8, интегрирующие усилители 9 и 10 и индикаторное устройство 11.

Способ осуществляется следующим

15 образом.

Электромиограмма (ЗМГ) донора снимается с помощью электрода l и усиливается в усилителе 2 биопотенциалов.

Парафаэные выходы усилителя биопотенциалов подключены к автоматическому переключателю 3, который управляет выходным напряжением генератора 4 высокой частоты дискретизации. Частоту дискретизации выбирают в зависимости or степе- -5 ни болевых ощущений реципиента и глубины расположения стимулирующих групп мышц в пределах 1-10 кГц.

С помощью в автоматического переключателя 3 осуществляют периодическое взятие выборок иэ парафазных напряжений ЭМГ донора. Из полученного напряжения выделяют балансно-модулированное напряжение основной гамоники высо35 кой частоты дискретизации с помощью полосового фильтра 5, подключенного к выходу автоматического переключателя 3.

При этом полосовым фильтром 5 усредняют мгновенные значения каждой выбор о ки в течение половины периода напряжения частоты дискретизации, В полученном таким образом напряжении значения амплитуд выборок, усредненные за полпериода напряжения частоты дискретизации, со45 ответствуют значениям амплитуд огибающей ЭМГ донора в дискретные моменты времени. Поскольку усредняют выборки из ЭМГ, а не ЗМГ в целом, то постоянная времени усреднения в этом случае

50 намного меньше постоянной времени усреднения ЭМГ (с целью выделения огибающей ЭМГ), а возникающие амплитуднофазовые исКажения незначительны и ими можно пренебречь, т. е. преобразование

55 сигнала происходит практически без потери информации.

С помощью уси лите ля 6 высокой частоты преобразованное напряжение усиливают по амплитуде до заданного уровня воздействия и подвергают однополупериодному выпрямлению. Последнюю операцию осуществляют с помощью выпрямителя 7. Полученое стимулирующее напряжение подают на электрод 8, стимулирующий мышцы реципиента. О результате формирования стимулирующего напряжения судят по идентичности формы огибающих стимулирующего напряжения и электромиограммы донора. Это можно осуществить путем включения интегрируюших усилителей 9 и 0 в выходные цепи усилителя 2 биопотенциалов и выпрямителя 7. Интегрирующие усилитеди выделяют огибающие стимулирующего напряжения и ЭМГ донора.

С помощью индикаторного устройства 11, в качестве которого может быть использован, например, двухлучевой осциллограф, сравнивают формы этих огибающих.

Пример. На мышцы-огибатели кисти левой реки накладывают два электрода, с которых снимают биопотенциалы от 25 до 100 мВ, характеризующие ЗМГ донора.

ЗМГ усиливают и 100 раз до уровня

2,5-10 В. Затем из парафаэных напряжений ЗМ Г донора осу ществ ляют пер иодиче ское взятие выборок с частотой 5000 Гц.

В результате получают балансно-модулированное напряжение, а мп л и ту да огибающей которого изменяется в пределах 1-2 В.

Бля исключения высших гармонических составляющих ЗМГ в огибающей балансномодулированного напряжения последнее подвергают фильтрации. Выделяют первую гармонику частоты взятия выборок (5000 Гц) при полосе пропускания 80Гц.

После однополупериодного выпрямления получают требуемый стимулирующий сиР» нал амплитудой 2,5- 3 0 В и частотой

5000 Гц, который и используют для стимуляции мышц реципиента.

Точность формирования стимулирующего напряжения обеспечивается использованием для реализации изложенной последовательности операции элементов и устройств дискретной и аналоговой техники низких и высоких частот. Таким образом, с помощью данного способа осуществляют формирование стимулирующего напряжения с повышенной информативностью и точностью.

Форму ла изобретения

Способ формирования стимулирующего напряжения, основанный на выделении электромиограммы донора и последую608282 щей ее функциональной обработке, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения информативности и точности формирования стимулирующего напряжения, функциональную обработку осуществ- 5 ляют путем периодического взятия выборок из парафазных напряжений электромиограммы донора с высокой частотой дискретизации, из полученного напряжения выделяют балансно-модулированное напряжение основной гармоники частоты дискретизации, которую усиливают по амплитуде до заданного уровня воздействия и тюдвергают однополуперифдному выпрямлению.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Авторское свидетельство СССР

N 190525, кл. А 61 Й 1/36, 1966.

Составитель Л. Соловьев

Редактор Т. Колодиева Техред 3. Фанта Корректор П. Золотовская

Заказ 7 143/49 Тираж 661 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4