Устройство для измерения электрического сопротивления биологических тканей

 

Изобретение предназначено для измерения электрического сопротивления биологических тканей. Устройство содержит два электрода 4 и 5, эталонньй резистор I, источник 2 стабильного напряжения, блок 9 измерения и операционный усилитель 3. С целью повьппения точности измерения в него введены два детектора 6 и 7 и преобразователь 8 отношения напряжений , а источник 2 вьшолнен в, виде источника стабильного напряжения пеоеменной частоты. 2 ил.

СОЮЗ COQETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

67938 А1. (19) (И) др4 А 61 В 5/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3949155/28-14 (22) 29.08.85 (46) 23.01.88.Áþë. Ф 3 (71) Научно-производственное обьединение по радиоэлектронной меди« цинской аппаратуре "РЭМА" (72) И.М.Гадуняк, Ю.В.Рево, С.Е.Соколов, Н.П»Щибря (53) 615. 475 (088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

11) 940?42, кл. А 61 В 5/05, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ (57) Изобретение предназначено для измерения электрического сопротивления биологических тканей. Устройство содержит два электрода 4 и 5, эталонный резистор 1, источник 2 стабильного напряжения, блок 9 измерения и операционный усилитель 3.

С целью повышения точности измерения в него введены два детектора 6 и 7 и преобразователь 8 отношения напряжений, а источник 2 выполнен в, виде источника стабильного напряжения пеоеменной частоты. 2 ил.

1367938

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для функциональной диагностики.

Цель изобретения — повьппение точности измерения электрического сопротивления биологических тканей.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения электрического сопротивления биологических тканей; на фиг.2 — структурная схема преобразователя отношения напряжений.

Устройство (фиг.1) содержит эталонный резистор 1, источник 2 стабиль ного напряжения, операционный усилитель 3, электроды 4 (первый) и 5 (второй), детекторы 6 (первый) и 7 (второй), преобразователь 8 отношения напряжений и блок 9 измерения.

Преобразователь 8 отношения напряжений (фиг.2 ) содержит инвертор 10 напряжения и аналого-цифровой преобразователь с двухтактным интегрированием, в состав которого входят двухпозиционный ключ Il повторитель

12 напряжения, блок 13 управления, резистор,14 памяти, интегратор 15 и компаратор 16. Инвертор 10 напряжения содержит резисторы 17 и 18 и операционный усилитель 19, а интегратор

15 — резистор 20, конденсатор 21 и операционный усилитель 19, а интегратор 15 — резистор 20, конденсатор .

21 и операционный усилитель 22.

Устройство работает следующим образом.

Электроды 4 и 5, конструкция которых зависит от цели исследования (например, пластины, накладываемые на кожу, иглы, вводимые в подкожные ткани, фиксированные электродные системы, вмонтированные в специальные ячейки для излучения электросопротивления биожидкостей),размещают на биологической ткани.

На выходе источника 2 имеем, например, переменное напряжение U>=

= U sin a t, где U — амплитуда, (в — круговая частота. Так как операционный усилитель 3 включен по схеме неинвертирующего включения, то выходное напряжение источника 2 U „ с помощью эталонного резистора 1 со значением К преобразуется в ток т который, .протекая через

Uy

g 23l биологическую ткань с электричес45

55 где R и С вЂ” номинальные значения резистора 20 и конденсатора 21..

Во втором такте ключ переключается в положение 2, что приводит к появлению на входе интегратора 15 проинвертированноrо напряжения U

1 с помощью которого .осуществляется разряд конденсатора 21.,В некоторый момент времени Т„(конец второго такта ) выходное напряжение интеграТе Тх тора15Б= — - U - — — U -= О, 1 Rc x1 RC (7 что фиксируется с помощью компаратора 16, где осуществляется измерение интервала времени Т . Результат измерения электрического сопротивления исследуемой биологической ткани ким сопротивлением R„, вызывает па1 дение напряжения U = I х.ПРи этом на выходе операционного усилителя 3

Rx получают напряжение U = U (— — +1) ° к

3т

С помощью детекторов 6 и 7 осуществляется преобразование переменного напряжения синусоидальной фор10 мы в постоянное напряжение. Причем на выходе детектора 6 имеем постоянRx ное напряжение U > = k U (+1), а

Зт. на в оде детектора 7 — Uг = k 9U

-15

1 где ky — коэффициент детектирования.

Посредством преобразователя 8 осуществляют преобразование отношения напряжений U и 11„, так как напФ- 1- ряжение -делимое U пропорционально измеряемому сопротивлению биологич еской ткани R »,и неинфо рмацио иному

1 параметру U, а напряжение"делитель пропорционально лишь неинформаФивному параметру U òî результат преобразования пропорционален измеряемому сопротивлению RÄ. Результат преобразования поступает на вход блока

9 измерения, на выходе которого получаем результат измерения электрического сопротивления биологической ткани N>, . Преобразователь 8 функционирует следуннцим образом.

В первом такте ключ находится в положении I и через повторитель

12 напряжения U „ поступает на вход интегратора 15. 4ерез фиксированный интервал времени Т (конец первого такта) на выходе интегратора 15 полу1 чают напряжение U — — U „То, "I о 1 о

Ux — R

Х Ог К„

1367938 ность измерения электрического сопротивления биологических тканей. где N = const. о

Формула изобретения

30 Как видно из уравнения результат измерения Nx пропорционален Rx u не зависит от неинформативного параметра U что и снижает чувствительность результата измерения N ê из- 0 менению амплитуды U переменного напряжения на выходе источника 2 вследствие дрейфа характеристик его элементов как во времени, так и при изменении температуры окружающей 15 среды, а также по причине изменения питающего напряжения. Кроме того, использование источника 2 позволяет обойтись без промежуточного преобразования напряжение — ток и ниэкочувствительного стрелочного прибора, что и повышает точность измерения. Все это расширяет сферы возможного применения устройства, в частности, при измерении электричес- 25 кого сопротивления биологических тканей на различных частотах ы, реализуемом посредством переключения частоты генерирования источника 2. В этом случае, ввиду низкой чувствительности результата измерения N к изменениям параметра U (вызываемых, в свою очередь, изменениями значений паразитных реактивностей под действием внешних влияю 35 щих факторов ) также повышается точУстройство для измерения элект" рического сопротивления биологических тканей, содержащее два электрода, эталонный резистор, источник стабильного напряжения, блок измерения и операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первому электроду и первому выводу эталонного резистора, выход — к второму электроду, а неинвертирующий вход — к первому выходу источника стабильного напряжения, второй вход которого и второй вывод эталонного резистора соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности из" мерения, дополнительно введены два детектора и преобразователь отношения напряжений, а источник стабильного напряжения выполнен в виде источника стабильного напряжения переменной частоты, при этом вход блока измерения подключен к выходу преобразователя отношения напряжений, первый вход которого через первый детектор соединен с выходом операционного усилителя, второй вход через второй детектор — с первьи выходом источника напряжения переменной частоты, а третий вход — с общей шиной.