Способ выделения сигнала управления биоэлектрическим протезом

 

О П И С А я И Е (li) 587925

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.07.75 (21) 2154521/28-13 с присоединением заявки Ме

123) Приоритет

)43) Опубликовано 15.01.78. Бюллетень Ph 2 (45) Дата опубликования описания 20.01.78 (51) М. Кл. А 61В 5/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений (53) УДК 615.471:616-089 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Бернштейн, Е. П. Полян и Л. С. Соловьев

Центральный научно-исследовательский институт протезирования и протезостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ

БИОЗЛЕКТРИЧЕСКИ1 т 1 ПРОТЕЗОМ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к протезам вер. них конечностей с биоэлектрическим управлением.

Известны способы детектирования миосигнала, в которых в качестве информационного параметра по степени напряжения мышцы используется среднее значение выпрямленнсго сигнала пли средняя длительность превышения определенного порогового уровня.

В первом случае выпрямленный сигнал сглаживается, например с помощью КСфильтров, во втором — сигнал преобразуется с помощью триггера Шмитта в прямоугольные импульсы; импульсный сигнал далее сгл аж ив а ется.

Детектор среднего значения выпрямленного сигнала СВС чувствителен к распространенным видам синусоидальных и шумовых помех, имеющих мощность, близкую к мощности полезного сигнала. У детектора средней длительности превышения определенного порогового уровня СДПУ, если уровень близок к максимальной амплитуде пиков полезного сигнала, значительно снижается чувствительность к синусоидальным шумовым помехам по сравнению с детектором СВС. Это следует из особенностей закона распределения вероятностей биопотенциалов мышц.

В то же время детектор СДПУ в этом случае более чувствителен к высокоамплитудной редкой пмг1ульсной помехе, так как Он Выделяет редкие пики сигнала с максимальной ампл1пудо1к 11одобная помеха имеет место при включении приборов, освещения, нарушения кон1 акта тОкосъеь1пых устройств.

Таким образом, при использовании детектораа СВ С плп детектора СД11У в системе управлен;1я б 1оэлектрическим протезом при наличии cIIFI)сопдальной шумовой или редкой пмпульспой помех;1 возника1от ложные срабатывания протеза.

Целью изобретения является предотвращение ложных срабатываний протеза.

11оставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа одновременно формиру.1от среднее выпрямленное значение миосигнала и среднюю длительность превышения порогового значения мпосигнала, нормализуют их и путем последующего сравнения нормализованных сигналов между собой, выделяют наименьший из сигналов.

Иа чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления способа.

Способ осуществляется следующим обра25 зом.

Миосигнал одновременно подается íà детектор 1 среднего значения выпрямленного значения сигнала и детектор 2 средней длительности превышения определенного порогол0 вого уровня сигнала. Детектор 1, формирую587925

Составитель С. Малютина

Корректор О, 1 юрина

Редактор H. Потапова

Техред А, Камышникова

Подписное

Заказ 2983/1 Изд, № 138 Тираж 693

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская иаб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 щий среднее выпрямленное значение миосигнала, содержит усилитель 3 и сглаживающий фильтр 4, а детектор 2, формирующий среднюю длительность превышения порогового уровня миосигнала, содержит триггер 5, расширитель 6 импульсов и сглаживающий фильтр 7. Сигналы, сформированные детекторами 1 и 2, нормализуются путем выравнивания их значений, например с помощью делителя 8, включенного в цепь передачи сигнала детектора 2.

После нормализации оба сигнала подаются в элемент 9 сравнения, в котором осуществляется выделение наименьшего из двух сигналов. В частно л случае, при релейном управлении этот элемент выполняет логическую функцию «И», пропуская сигнал в том случае, когда наименьший из двух сигналов достигнет порогового уровня. Выделенный таким образом сигнал используется для управления исполнительным механизмом протеза.

При воздействии синусоидальной или импульсной помех на один из входов элемента

9 сравнения подается сформированный детектором миосигнал в натуральной форме, а на другой вход элемента — сформированный миосигнал с наложенным сигналом помехи.

Но в результате операции сравнения на выходе элемента 9 выделится сформированный миосигнал в натуральной форме, так как его величина уступает величине сигнала с наложенной помехой.

При использовании серийных усилителей биопотенциалов для протезов с предлагае5 мым способом выделения сигнала биоэлектрического управления снижается уровень синусоидальной помехи (300 Гц) в среднем в 7 раз, и шумовой с равномерным спектром в пределах 20 †200 Гц, в 2 раза по сравнению

10 со способом выделения среднего значения выпрямленного сигнала без увеличения чувствительности к редкой импульсной помехе, Формула изобретения

Способ выделения сигнала управления биоэлектрическим протезом путем детектирования миосигнала, отличающийся тем, что, с целью предотвращения ложных сраба20 тываний протеза, одновременно формируют среднее выпрямленное значение миосигнала и среднюю длительность превышения порогового значения миосигнала, нормализуют их и путем последующего сравнения нормализо25 ванных сигналов между собой, выделяют наименьший из сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Протезирование и протезостроение», 30 вып. 5, ЦНИИПП, М., с. 8 — 12, 1959.