Устройство для измерения и восстановления электрической активности биологически активных точек

 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для обследования состояния организма путем анализа электрофизиологических сигналов. Устройство содержит четыре электрода, коммутатор, блок АЦП, состоящий из шести АЦП, процессор, блок гальванической развязки, ЭВМ 9, блок 10 ЦАП, состоящий из двух ЦАП, блок питания и конвертор питания. Устройство характеризуется расширенными функциональными возможностями, малой погрешностью измерения биопотенциалов. 1 ил.

Изобретение относится к медицине и предназначено для проведения обследования и нормализации биологически активных точек и может быть использовано для диагностики состояния организма в условиях стационара, амбулатории, в домашних условиях, а также в полевых условиях.

Известно устройство для съема, регистрации и анализа электрофизиологических сигналов - патент RU № 2102004 С1, кл. А 61 В 5/04, 1998. Устройство содержит последовательно соединенные блок электродов, селективный многоканальный усилитель, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления и первичной обработки, блок гальванического разделения, интерфейсный блок и ЭВМ. Цепи питания мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя соединены с выходными шинами гальванически изолированного источника питания. Цепи питания усилителя соединены с выходами блока защиты от аварийных токов, первая группа входов которого подключена к электродам, а вторая к выходным шинам источника питания.

Наиболее близким аналогом является устройство для регистрации, хранения и исследования электробиопотенциалов - патент RU № 2110948 C1, кл. А 61 В 5/04, 1998. Устройство содержит электроды, элементы защиты, управляемые ключи, блок формирования тестовых сигналов, блок формирования разностных сигналов и последовательно соединенные усилители, фильтры, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, микроЭВМ, блок гальванической развязки, интерфейсный блок и персональный компьютер.

Общими недостатками этих устройств являются: съем информации с каждого электрода происходит последовательно во времени, что не позволяет восстановить картину биопотенциалов во взаимосвязи без смещения измерений по времени друг относительно друга; наличие систематической ошибки, связанной с необходимостью коммутировать аналоговые сигналы, что ведет к снижению точности измерения; ограниченность функциональных возможностей, связанная с возможностью только съема биопотенциалов; отсутствие возможности воздействия на биологически активные точки.

Целью изобретения является увеличение скорости ввода информации с биологически активных точек, уменьшение погрешности измерения биопотенциалов, расширение функциональных возможностей устройства за счет наличия возможности коррекции биопотенциалов путем кратковременного воздействия на биологически активные точки, а также благодаря восстановлению картины биопотенциалов во взаимосвязи без смещения измерений по времени друг относительно друга.

Это достигается тем, что устройство для измерения и восстановления электрической активности биологически активных точек, содержащее блок питания, электроды, аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные процессор, блок гальванической развязки и ЭВМ, коммутатор, третий вход которого соединен с третьим выходом процессора, дополнительно содержит конвертор питания, пять аналого-цифровых преобразователей и два цифроаналоговых преобразователя, при этом первый электрод соединен с первым выходом коммутатора и первыми входами первого, четвертого и пятого аналого-цифровых преобразователей, второй электрод соединен с вторым выходом коммутатора, вторым входом первого и первыми входами второго и шестого аналого-цифровых преобразователей, третий электрод соединен с третьим выходом коммутатора, первым входом третьего и вторыми входами второго и пятого аналого-цифровых преобразователей, четвертый электрод соединен с четвертым выходом коммутатора и вторыми входами третьего, четвертого и шестого аналого-цифровых преобразователей, третий вход запуска которых соединен с первым выходом процессора, второй выход которого соединен шиной с четвертыми входами аналогово-цифровых преобразователей, выходы которых шиной соединены с входом процессора, четвертый выход которого соединен с первыми входами запуска цифроаналоговых преобразователей, пятый выход соединен шиной с вторыми входами цифроаналоговых преобразователей, выход первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, блок питания через конвертор питания подключен к питающим входам коммутатора, процессора, аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей, блока гальванической развязки и ЭВМ.

Коммутатор, управляемый процессором, позволяет производить воздействие одновременно на две биологически активные точки с использованием двух из четырех электродов, помещенных на четыре биологически активные точки на теле пациента.

ЦАПы осуществляют формирование тестовых сигналов для кратковременного воздействия и последующего измерения отклика в биологически активных точках, а также производят коррекцию биопотенциалов. При этом как сканирующие, так и корректирующие импульсы являются маломощными и соответствуют 8-12 мкВт, что сравнимо с фоновым воздействием вблизи телевизора или монитора.

Процессор осуществляет первичную обработку данных по каждому из каналов измерений, отсев ошибок измерений, управляет коммутатором, цифроаналоговыми и аналого-цифровыми преобразователями и организует обмен с ЭВМ. Сопряжение с ЭВМ обеспечивается СОМ-портом с гальванической развязкой более 4 кВ. В качестве гальванической развязки используется блок оптронной развязки, который обеспечивает защиту обследуемого от поражения электричеством в случае возникновения нештатных ситуаций.

ЭВМ выполняет обобщение и анализ полученных в результате первичной обработки данных, осуществляет раннюю дифференциальную диагностику патологических состояний по характеру и степени развития патологического процесса, прогнозирование развития патологического процесса, выдачу врачу прямых рекомендаций по терапии и направлению дальнейшего обследования других органов и систем организма больного. На накопителе ЭВМ формируется банк данных проведенных измерений. ЭВМ позволяет оценить, попадает или не попадает обследуемый в ту или иную группу риска, что позволяет выявить пациентов для дальнейшего дифференциального обследования, а также осуществляет выработку управляющих сигналов, с помощью которых осуществляется выработка соответствующих сигналов для воздействия на биологически активные точки с целью восстановления биопотенциалов пациента.

Питание устройства осуществляется от внешнего источника питания через DC/DC конвертор, обеспечивающий развязку более 4 кВ, необходимую для защиты обследуемого от поражения электричеством в случае возникновения нештатных ситуаций.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения и восстановления электрической активности биологически активных точек содержит четыре электрода 1-4, коммутатор 5, блок 6 АЦП, процессор 7, блок 8 оптронной развязки, ЭВМ 9, блок 10 ЦАП, блок 11 питания и конвертор 12 питания. Блок АЦП состоит из шести АЦП 13-18, а блок 10 ЦАП состоит из двух ЦАП 19 и 20.

Устройство работает следующим образом. Электроды 1-4 устанавливаются на теле обследуемого пациента. Сигналы с каждого электрода 1-4 синхронно попарно поступают на входы АЦП 13-18. Диапазон измерения величины снимаемого биопотенциала, обеспечиваемый устройством, находится в пределах от 1 мВ до 3 В. При этом измерения производятся как при отсутствии сигналов на выходах ЦАП 19 и 20, так и при поочередном их подключении через коммутатор 5 к парам биологически активных точек. При этом на ЦАП 19 и 20 формируются короткие сканирующие импульсы положительной и отрицательной полярности с целью исключения эффекта поляризации кожных покровов. Выбор электродов 1-4 осуществляется ЭВМ 9. Подключение электродов 1-4 осуществляется по сигналу, поступающему от процессора 7 на вход коммутатора 5. АЦП 13-18 по сигналу запуска, поступающего с первого выхода процессора 7, преобразуют аналоговые сигналы в цифровые, которые последовательно поступают на вход процессора 7 для предварительной обработки. Предварительно обработанная информация о состоянии обследуемого пациента с процессора 7 поступает на ЭВМ 9 для дальнейшей комплексной обработки. Калибровка АЦП 13-18 производится подачей через ЦАП 19 и 20 стандартных напряжений поочередно на каждый АЦП 13-18 через коммутатор 5.

Таким образом устройство позволяет оценивать состояние группы из четырех биологически активных точек путем измерения динамического поведения биопотенциалов между 4-мя точками на теле обследуемого. При этом измерения проводятся как при отключенных выходах ЦАП 19 и 20, так и при поочередном возбуждении пар точек симметричными импульсами, формируемыми ЦАП 19 и 20. Измеренные биопотенциалы обрабатываются ЭВМ 9 и на основании полученных данных производится коррекция биопотенциалов путем импульсного воздействия на выбранные биологически активные точки. Помимо диагностики состояния биологически активных точек устройство позволяет производить воздействие на пары точек, к которым подключены электроды 1-4. Воздействие производится импульсами, формируемыми ЦАП 19 и 20. Спектр частот воздействия лежит в диапазоне 1-500 кГц, максимальный размах напряжения на теле 1,5 В, средняя мощность, рассеиваемая в теле при проведении воздействия не более 12 мкВт. Кроме того, отсутствие в устройстве коммутации аналоговых сигналов повышает точность измерения биопотенциалов в биологически активных точках на теле пациента, а применение шести АЦП позволяет осуществлять съем информации с каждой пары биологически активных точек параллельно во времени, что увеличивает скорость ввода информации.

Настоящее устройство может быть изготовлено с использованием современной радиоэлектронной элементной базы и программного обеспечения. В качестве электродов могут быть использованы серийно изготавливаемые электроды. Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано для проведения обследования и нормализации биологически активных точек и может быть использовано для диагностики состояния организма.

Формула изобретения

Устройство для измерения и восстановления электрической активности биологически активных точек, содержащее блок питания, электроды, первый аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные процессор, блок гальванической развязки и ЭВМ, коммутатор, третий вход которого соединен с третьим выходом процессора, отличающееся тем, что в него введены конвертор питания, пять аналого-цифровых преобразователей и два цифро-аналоговых преобразователей, при этом первый электрод соединен с первым выходом коммутатора и первыми входами первого, четвертого и пятого аналого-цифровых преобразователей, второй электрод соединен с вторым выходом коммутатора, вторым входом первого и первыми входами второго и шестого аналого-цифровых преобразователей, третий электрод соединен с третьим выходом коммутатора, первым входом третьего и вторыми входами второго и пятого аналого-цифровых преобразователей, четвертый электрод соединен с четвертым выходом коммутатора и вторыми входами третьего, четвертого и шестого аналого-цифровых преобразователей, третьи входы которых соединены с первым выходом процессора, второй выход которого соединен шиной с четвертыми входами аналогово-цифровых преобразователей, выходы которых шиной соединены с входом процессора, четвертый выход которого соединен с первыми входами запуска цифроаналоговых преобразователей, пятый выход соединен шиной с вторыми входами цифроаналоговых преобразователей, выход первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, блок питания через конвертор питания подключен к питающим входам коммутатора, процессора, аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей, блока гальванической развязки и ЭВМ.

РИСУНКИ

Рисунок 1