Вычислительное устройство для определения отношения биоэлектрических сигналов

 

ОПИСАНИЕ цИ9734

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Ооцивлистнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.03.74 (21) 2007271/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 21.07.76 (51) М. Кл. G 06J 1/00

А 61В 5/04

Государственный комитет

Оовета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. К. Ганиев, Т. А. Кучкарев, Н. М. Маджидов и Р. С. Сангинов

Ташкентский политехнический институт (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относит=я к области вычислительной техники. Оно может быть использовано при построении медицинских диагностических измерительных и регистрирующих устройств и предназначено для автоматического вычисления координационных отношений биоэлектрических сигналов, в частности электродиограмм.

Известны вычислительные устройства, содержащие блок формирования биоэлектрических сигналов, выход которого через блок усиления подключен z входу блока интегрирования, блоки деления и регистрации, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, а выход блока деления подключен к входу блока регистрации.

При одновременной регистрации биоэлектрической активности в различных мышечных группах (от 8 до 12 и более) имеется возможность оценить их координационные отношения, что очень важно для суждения о регуляции двигательной функции. Для оценки координационных отношений могут быть определены различные коэффициенты, характеризующие изменения во внешне покоящихся мышцах при произвольном сокращении какой-либо другой мышцы, отражающие механизмы, лежащие в основе взаимодействия различных груп мышц.

Координационные отношения биоэлектрической активности (биоэлектрических сигналов) мышц, в частности, в известных устройствах определяются вручную.

5 Кроме того, известные устройства нс позволяют получить с требуемой точностью сравнительную оценку биоэлектрической активности одной и той же мышцы при различных формах ее активности, т. е. где требуется

10 предварительное запоминание значения биоэлектрической активности мышцы при одной форме ее активности, чтобы в последующем получить отношение этого значения со значением биоэлектрической активности этой же

15 мышцы при другой форме ее активности (коффициент адекватности) . При определении координационных отношений различных мышц (групп мышц) также необходимо предварительное запоминание значений биоэлек20 трической активности мышц (коэффициенты синергии и реципрокности).

Цель изобретения — повышение точности работы устройства в реальном масштабе времени.

25 Это достигается тем, что в устройство введены два коммутатора, управляюшие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления, и блок памяти, вход которого через первый коммутатор под30 ключен к выходу блока интегрирования, 519734

15 выход через второй коммутатор соединен с входом блока деления, На фиг. 1 представлена схема вычислительного устройства; на фиг. 2 — пример реализации блока памяти аналоговых сигналов с входными и выходными коммутаторами (контакты управляющих реле); на фиг. 3, а, б — матрица-алгоритм вычисления координационных отношений.

В состав схемы, изображенной на фиг. 1, входят: блок 1 формирования биоэлектрических сигналов, блок 2 усиления, блок 3 интегрирования, коммутатор 4, блок 5 памяти, коммутатор 6, блок 7 деления, блок 8 регистрации, блок 9 управления.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 10 — 19 — запоминающие узлы; 20 восьмиканальный вход; 21 — 50 — контакты управляющих реле.

Устройство функционирует следующим оор азом.

Электромиографический сигнал, регистрируемый в течение определенного отрезка времени (например, 1 сек) усиливается усилителями биоэлектрических сигналов, входящими в состав блока 2, и далее интегрируется и в виде определенного уровня напряжения запоминается в блоке 5 памяти. Блок 9 управления должен обеспечить проведение восьми кадров записи биоэлектрических сигналов мышц, т. е. реализовать матрицу-алгоритм (фиг. 3, а). После каждого кадра записи биоэлектрических сигналов мышц заполняется один столбец матрицы. По главной диагонали располагаются проинтегрированные значения биоэлектрических сигналов произвольно сокращающихся мышц.

Остальные элементы матрицы — проинтегрированные значения биоэлектрических сигналов мышц возникающих в силу реципрокной и синергической иннерваций. В данном случае проводится запись нескольких групп мышц-антагонистов. Коэффициенты координации — есть отношения элементов матрицы. причем

А;; коэффициент реципрокности КР =

I f. коэффициент синергии КС = — ";

А1

А;; >+>,c коэффициент адекватности КА =

ll где А — проингегрированная величина биоэлектрической активности мышц, и i, j=1 — 8, где j +tt1.

На фиг. 3, а показана также методика определения нескольких коэффициентов. Аналогично вычисляются и другие (всего 64 коэффициента) . Для упрощения схемы управления устройством матрица фиг. 3, а приводится к виду фиг. 3, б.

В блоке 5, основных (10 — 17) имеются два дополнительных запоминающих узла (18 и

19), наличие которых облегчают процесс управления.

Работу блока управления рассмотрим на примере управления первым и вторым кадром записи. Управление восемью кадрами записи попарно объединено, Вычисление коэффициентов координации по каждой паре кадров записи происходит в два этапа. На первом этапе при подаче первого импульса от генератора импульсов на семиразрядный регистр дешифратора происходит выборка первой шины дешифратора. Замыкаются контакты 21 — 28 (фиг. 2). На узлах 10 — 17 запоминается информация по восьми каналам (первый столбец матрицы (фиг. За, б). Второй импульс генератора импульсов возбуждает вторую шину дешифратора, замыкаются выходные контакты 38 и 39, которые подключают первый и второй каналы к входу блока деления. Вычисляется коэффициент реципрокности (А, /A «) . Контакты 21 — 28 по второму импульсу размыкаются, чем обеспечивается запоминание информации до следующего вычисления. По третьему импульсу генератора к входу блоков 7 деления подключается первый и третий каналы, вычисляется коэффициент синергии (А д/А «) . По четвертому, пятому, шестому, седьмому и восьмому импульсам также происходит вычисление коэффициентов синергии соответственно четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого каналов по отношению к первому (А i4/А«, А,q/À„; А, /А«; А„/А«; А,8/А«). На этом первый этап заканчивается.

Для вычисления коэффициентов адекватности после проведения второго кадра записи необходимо сохранить значения первого и второго каналов первого кадра записи (А» и Ai ). Для этой цепи используются два вспомогательных запоминающих узла 18 и 19.

Второй этап начинается по девятому импульсу генератора импульсов.

Он вызывает возбуждение шины, и замыкаются входные контакты 23 — 29, 36. Информация, поступающая на первый и второй каналы во втором кадре записи, переключается контактами 29 и 36 на запоминающие узлы

18 и 19 соответственно. Контакты 21 и 22 разомкнуты после второго импульса генератора импульсов. Все это обеспечивает сохранение значений А» и Ад. По десятому импульсу генератора импульсов входные контакты размыкаются и замыкаются контакты

49 и 50. Вычисляется коэффициент реципрокности для второго кадра записи (A„A»).

По импульсам с одиннадцатого по шестнадцатый генератора импульсов вычисляются коэффициенты синергии аналогично первому кадру записи. Далее по семнадцатому импульсу генератора замыкаются контакты 39 и 50. Вычисляется коэффициент адекватности (A„/A»). По восемнадцатому импульсу генератора импульсов замыкаются контакты

38 и 49 и вычисляется также коэффициент адекватности (А /А «), После вычисления

519734 всех коэффициентов каждой пары кадров записи происходит сброс показаний всех запоминающих узлов.

Вычисление коэффициентов координации по третьему и четвертому, пятому и шестому, седьмому и восьмому кадрам записи проводится в той же последовательности с той только разницей, что в четвертом кадре записи информация, поступающая на третий и четвертый каналы, записывается в запоминающие узлы 18 и 19 соответственно и сохраняется информация, поступившая по этим каналам в предыдущем, третьем, кадре записи; в шестом кадре записи информация, поступившая по пятому и шестому каналу, записывается в запоминающие узлы 18 и 19 и сохраняется информация, записанная по этим каналам в пятом кадре записи; в восьмом кадре записи информация, поступившая по седьмому и восьмому каналам записывается в запоминающие узлы 18 и 19 и сохраняется информация, записанная по этим каналам в предыдущем, седьмом кадре записи (фиг.

3, б).

Результать. вычислений регистрируются, например, на цифропечатающем устройстве.

Формула изобретения

Вычислительное устройство для определения отношения биоэлектрических сигналов, содержащее блок формирования биоэлектрических сигналов, выход которого через блок

10 усиления подключен к входу блока интегрирования, блоки деления и регистрации, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления выход блока деления подключен к входу бло15- Ка регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства в реальном масштабе времени, в него введены два коммутатора, управляющие входы которых соединены с соответствующими

20 выходами блока управления, и блок памяти вход которого через первый коммутатор подключен к выходу блока интегрирования, выход через второй коммутатор соединен с входом блока деления.

519734

Составитель А. Жеренов

Редактор И. Каширин

Корректор А. Овчинникова

Техред 3. Таранеико

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1551/9 Изд. № 1466 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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