Реограф

 

СООЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

mI4 А 61 В 5/05

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3730418/28-14 (22) 25.04.84 (46) 07.03.86. Бюл. Н- 9 (72) Д.Я.Иедведовский (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 831106, кл. A 61 В 5/02, 17.05.79.

Патент ГДР II- 139085, кл. А 61 В 5/04, 12. 12. 79. (54)(57) РЕОГРАФ, содержащий последовательно соединенные генератор напряжения высокой частоты, первый преобразователь напряжение-ток и первый переключатель, к выходам которого подключены соответственно первый измерительный электрод и первый токовый электрод, второй переключатель, к выходам которого подключены соответственно второй токовый электрод и второй измерительный электрод, последовательно соединенные усилитель высокой частоты и детектор, и регистратор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

„„SU„„1215661 А проведения измерений в динамическом режиме, в него введены второй преобразователь напряжение-ток, первый выход которого соединен с вхо « дом второго переключателя, третий переключатель, вход которого подключен к входу второго преобразователя напряжение-ток, а первый вью ход — к входу первого преобразователя напряжение-ток, фазоинвертор, вход и выход которого соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего переключателя, усилитель низкой частоты, включенный между детектором и регистратором, и трансформатор, первичная обмотка которого включена между первым и вторым измерительными электродами, вторичная обмотка — между входами усилителя высокой частоты, а средняя точка первичной обмотки соединена с вторыми выходами первого и второго преобразователей напряжение-ток.

1 12

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для измерения и регистрации сопротивления биологического объекта.

Цель изобретения — проведение измерений в динамическом режиме.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема реографа," на фиг. 2 — эквивалентная электрическая схема выделения сигнала, пропорционального переходному сопротивлению электрод-кожа, на фиг,3— эквивалентная электрическая схема выделения сигнала, пропорционального сопротивлению внутренних тканей биообъекта.

Реограф (фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор 1 напряжения высокой частоты, первый преобразователь 2 напряжение-ток и первый переключатель 3, к выходам которого подключены соответственно первый измерительный электрод 4 и первый токовый электрод 5, последовательно соединенные второй преобразователь б напряжение-ток и второй переключатель 7, к выходам которого подключены соответственна второй токовый электрод 8 и второй измерительный электрод 9, третий переключатель 10, вход которого подключен к входу второго преобразователя 6 напряжение-ток, а первый выход— к входу первого преобразователя 2 напряжение-ток, фазоинвертор 11, вход и выход которого соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего переключателя 10, последовательно соединенные усилитель

12 высокой частоты, детектор 13, усилитель 14 низкой частоты и регистратор 15, и трансформатор 16, первичная обмотка которого включена между первым измерительным электродом

4 и вторым измерительным электродом

9, вторичная обмотка — между входами усилителя 12 высокой частоты, а средняя точка первичной обмотки соединена с вторыми выходами первого преобразователя 2 напряжение-ток и второго преобразователя б напряжениеток.

Первичная обмотка трансформатора

16 выполнена в виде последовательного включения двух полуобмоток, имеющих одинаковое количество витков и тесную индуктивную связь друг с другом. Общая точка двух полуобмоток является средней точкой первичной

1566! 2 обмотки трансформатора б. Резонанс ная частота трансформатора 16 устанавливается близкой к частоте генератора 1 напряжения высокой частоты.

Первый преобразователь 2 напряжение-ток и второй преобразователь

6 напряжение-ток имеют одинаковые коэффициенты преобразования по модулю и фазе и могут быть выполнены, например, на транзисторе, включенном по схеме с общей базой с разделительным трансформатором в коллекторной нагрузке. Идентичность коэффициентов преобразования может быть обеспечена схемой регулируемого резистивно-емкостного делителя, включенного ыа входе каждого из преобразователей 2 и 6 напряжениеток.

Детектор 13 может быть выполнен либо в виде амплитудного детектора, либо фазового детектора с управлением от генератора 1 напряжения высокой частоты.

25 Первый измерительный электрод 4 и второй измерительный электрод 9 размещены между первым токовым электродом 5 и вторым токовым электродом 8 на биообъекте, эквивалентная электрическая схема которого представлена комплексными сопротивлениями 17-23 (фиг.2 и 3). Сопротивления 17, 19 и 21 и 23 имитируют переходные сопротивления электродкожа электродов 5, 4, 9 и 8 соответственно, а сопротивления 18, 20 и

22 — сопротивления внутренних тканей биообъекта на участках между электродами 5 и 4, между электродами 4 и 9, и между электродами 9 и 8

@ соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Первый и второй преобразователи

2 и 6 напряжение-ток преобразуют выходной сигнал генератора 1 напряжения высокой частоты в ток высокой частоты. Вследствие идентичности коэффициентов преобразования преобразователей 2 и 6 напряжение-ток токи на их выходах имеют одинаковые амплитуды, а разность фаз между ними составляет 0 или 180, в зависимости от положения третьего переключателя 10. Эти токи проходят через биообъект, образуя суммарный сигнал на первичной обмотке трансформатора 16, причем величина сигнала пропорциональна измеряемому з 12 сопротивлению. После предварительного усиления и детектирования, осуществляемых усилителем 12 высокой частоты и детектором 13, низкочастотный сигнал, пропорциональный переменной составляющей измеряемого сопротивления биообъекта, усиливается усилителем 14 низкой частоты и поступает на регистратор 15.

Биообъект включен в схему неуравновешенного моста переменного тока, образованного двумя полуобмотками первичной обмотки трансформатора 16 и сопротивлениями 19-21 биообъекта на участке между измерительными электродами 4 и 9 (фиг.2 и фиг.З). Выходной ток каждого из преобразователей 2 и 6 напряжениеток разделяется внутри моста на две ветви, токи в которых проходят через соответствующую полуобмотку первичной обмотки трансформатора

16, причем по отношению к токам в ветвях эти полуобмотки включены встречно. Благодаря тесной индуктивной связи между полуобмотками, имеющими одинаковое количество витков, обеспечивается выравнивание токов в ветвях моста, поэтому ток, возбуждаемый в любой из этих ветвей каждым из преобразователей 2 и 6 напряжение-ток, равен половине выходного тока соответствующего преобразователя 2 или 6 напряжение-ток.

Напряжение, наводимое каждым из преобразователей 2 и 6 напряжениеток на первичной обмотке трансформатора 16, равно алгебраической сумме напряжений, создаваемых токами, протекающими в ветвях моста на сопротивлениях 19-2 1 биообъекта, причем знаки напряжения для различных ветвей противоположны. Точность выполнения указанных соотношений увеличивается при повышении сопротивления трансформатора 16 и входного сопротивления усилителя 12 высокой частоты.

Изменением положений первого, второго и третьего переключателей 3, 7 и !О обеспечивается такое распределение токов, протекающих в ветвях моста через биообъект на участке между измерительными электродами ,4 и 9, чтобы выходные токи преобразователей 2 и 6 напряжение-ток, протекающие через измеряемое сопротивпение, были в фазе, а через остальные сопротивления биообъекта — в

f5661 4

3Q

55 противофазе. Так как величины токов в ветвях моста одинаковы, то токи через измеряемое сопротивление удваиваются и образуют суммарный сигнал на первичной обмотке трансформатора 16, а токи через остальные сопротивления биообъекта взаимно компенсируются. При этом измеряемым сопротивлением могут быть, в зависимости от положения переключателей

3, 7 и 10, как переходные сопротивления 19 и 21 электрод-кожа измерительных электродов 4 и 9, сопротивление 20 внутренних тканей биообъекта на участке между измерительными электродами 4 и 9, по отдельности, так и любая комбинация из последовательно включенных сопротивлений

19, 20 и 21.

Для иллюстрации работы реографа приведены эквивалентные электрические схемы выделения сигнала, пропорционального переходному сопротивлению t9 первого измерительного электрода 4 (фиг.2) и внутреннему сопротивлению 20 биообъекта (фиг.3).

В положении переключателей 3, 7 и 1О, обеспечивающих подключение первых выходов первого и второго преобразователей 2 и 6 напряжениеток соответственно к первому токовому электроду 5 и второму измерительному электроду 9 при разности фаз

0 между выходными токами преобразователей 2 и 6 напряжение-ток (фиг.2), реограф производит измерение в динамическом режиме переходного сопротивления 19 первого измерительного электрода 4. Процесс формирования сигнала происходит следукщим образом. Выходной ток первого преобразователя 2 напряжение-ток протекает через первый токовый электрод 5, переходное сопротивление 17 этого электрода и внутреннее сопротивление 18 биообъекта, а далее разделяется на две ветви, одна нз которых образована последовательным соединением переходного сопротивления 19 первого измерительного электрода 4 и одной полуобмотки трансформатора 16, а другая — последоватепьным соединением внутреннего сопротивления 20 биообъекта, переходного сопротивления

2 1 второго измерительного электрода

9 и другой полуобмотки трансформатора 16. Выходной ток второго преобразователя 6 напряжение-ток разде.

1215661

17 гг

ВНИИПИ Заказ 921/2 Тираж 659 Подписное ляется на две ветви вне биообъекта.

При этом одна ветвь образована одной полуобмоткой трансформатора 16, а другая ветвь — последовательным соединением переходных сопротивлеНий 19 и 21 измерительных электродов 4 и 9, внутреннего сопротивления 20 биообъекта и другой полуобмотки трансформатора 16. При равенстве амплитуд выходных токов преобразователей 2 и б напряжение-ток и при фазовом сдвиге 0 между ниии токи, протекающие через сопротивление 19 удваиваются, образуя суммарный сигнал на первичной обмотке трансформатора 16, а токи, протекающие через споротивления 20 и 21 взаимно компенсируются °

В положении переключателей 3, 7 и 10, обеспечивающих подключение первых выходов первого и второго преобразователей 2 и 6 напряжениеток соответственно к первому и второму токовым электродам 5 и 8 при разности фаз 180О между выходными токами преобразователей 2 и б напряжение-ток (фиг.3) реограф осуществляет измерение сопротивления 20 внутренних тканей биообъекта на участке между измерительньва электродами А и 9. Процесс формирования сигнала происходит таким же образом, как при измерении переходного сопротивления 19, но при этом токи, 5 протекающие через сопротивление 20, удваиваются, а токи, протекающие через сопротивления 19 и 20, взаимно уничтожаются.

Аналогичным образом при соответствующей коммутации переключателей

3, 7 и 10, реограф обеспечивает измерение всех других возможных комбинаций сопротивлений 19-2 1 биообъекта .

Таким образом, реограф производит измерение в динамическом режиме сопротивления различных участков биообъекта, в том числе и переходного сопротивления электрод-кожа. Точность определения измеряемого сопротивления в основном зависит от погрешности компенсации остальных сопротивлений измерительной цепи, которая в реографе не превьппает 0,5Х. р5 Реограф, обеспечивая непрерывность измерения сопротивлений биообъекта, позволяет исследовать динамические процессы, происходящие как в глубинных структурах биообъекта, так и в его поверхностных структурах, а также выявлять взаимосвязи между ними е