Устройство для обработки результатов нейрофармакологических исследований

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Свветскив

Свцивлистическик

Республик

< 922772 (61) Дополнмтельмве м ввт. свмд-ву

Г (22) Заявлено 26.05 ° 80 (21) 2922102/18-24 с прмсоедммеммен замвмм И (23) Прмормтет (51)М. Кд, G 06 F 15/42

А 61 В S/00

Гееудлретееннвй «вмвтет

СССР ае делам веебретеивй в отеритвй (63) УД3(681.3 (088.82

Опублмковвмо 23.04.82. Бюллетень JA 15

Дата впублмквваммм опмсаммя 23.04.82

if

Д, А. Харкевич, Н.И. Новиков и В.П. Фисенко

1, (72) Авторы мзобретеми я

Первый Московский ордена Ленина и ордена Тр оарго

Красного Знамени медицинский институт им. И.И.Сеченова (71) Заявмтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ

НЕЙРОфАРИАКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к автомати-„ ке и вычислительной технике и может быть использовано в медицине для обработки биоэлектрических сигналов, например в нейрофармакологии.

Известно устройство. для определе«

В ния площади хроматографического пика, содержащее блок измерения амплитуды пика, формирователь экспоненци- ального напряжения, блок извлече10 ния квадратного корня, блок измерения временного интервала 1).

Известное устройство осуществляет измерение площади пика и исполь" зуется в качестве приставки к хрома-

13 тографу и не может быть использовано для измерения площади коротких биоэлектрических сигналов в нейрофизиологических процессах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее генератор, блок индикации, детектор наклона сигнала, формирователь управляющих им пульсов, блок коррекции, преобразователь напряжение — частота, счетчик, датчик.

Устройство предназначено для автоматической обработки выходной информации лабораторных хроматографов, а также измерительных приборов и устройств для обработки результатов измерений 2 1.

Однако известное устройство не позволяет измерять площадь сигналов, имекцих множественные пиковые значения, а также идентифицировать и измерять площадь положительной и отрицательной составляюерюх сложных сигналов, происхождение которых неодинаково, причем они могут по-разному изменяться на фоне применения нейротропных средств и, кроме того, не позволяет проводить анализ сложных

I сигналов в различных диапазонах из" мере ний.

Цель изобретения — обеспечение возможности осуществлять одновре3 9227 менную обработку сложных сигналов, имеющих разнополярную направленность, и выделять рабочий сигнал бы: стропротекающих биоэлектрических процессов для избирательной обработЮ ки изучаемого сигнала, т.е. повысить коэффициент использования оборудования, а также достоверность н точность получаемых результатов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обработки результатов нейрофармакологических исследований, содержащее генератор, блок индикации, первый детектор наклона сигнала, выход которого соединен с первым входом формирователя управляющих импульсов, выход. которого соединен с первым входом блока коррекции, выход которого соединен с первым входом преобразователя на20 пряжение - частота, выход которого соединен с первым входом счетчика и вторым входом блока коррекции, датчик введены три формирователя импульсов, три регистра, сумматор, узел электро- 2 дов, три коммутатора, элемент ИЛИ, узел определения, знака сигнала, управляемый частотный фильтр, второй детектор наклона сигнала, причем, выход генератор . через первый формн39 рователь импульсов соединен с входом узла электродов и первым входом первого комутатора, выход которого соединен со вторым входом преобразователя напряжение — частота, первым входом второго коммутатора и входом узИ ла определения знака сигнала, выходы которого соединены с входами детекторов наклона сигнала и второго и третьего формирователей импульсов, выход второго детектора наклона сиг4а нала соединен со вторым входом формирователя управляющих импульсов, вы.ход второго формирователя импульсов соединен с первыми входами первого регистра, третьего коммутатора и эле45 мента ИЛИ, выход третьего формирователя импульсов соединен с первым входом второго регистра и вторыми. входами элемента ИЛИ и третьего коммутатора, выходы которого через первый и второй регистры соответственно соединены с первыми и вторыми входами блока индикации и сумматора, выход которого через третий регистр соединен с третьим входом блока индика-, ции, выход элемента ИЛИ соединен со вторым входом счетчика, выход которо" го соединен с третьим входом третье72 4

ro коммутатора, выход датчика. через управляежтй фильтр соединен со; вторым входом первого коммутатора, На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1, блок 2 индикации, узел 3 определения знака наклона сигнала, состоящий из двух формирователей, сумматор 4, регистры 5-7, преобразователь 8 напряжение - частота, формирователь 9 управляющих импульсов, состоящий из схемы формирования сигнала, схемы разделения и схемы. задания времени исследования, блок 10 коррекции, состоящий из схемы запоминания и схемы цифро-аналогового преобразователя, счетчик 11 коммутаторы 12-14, детекторы !5 и 16 наклона сигнала, состоящие из дифференциальной цепи, дифференциального усилителя и двух пороговых схем, формирователи 17-19 импульсов, элемент ИЛИ 20, управляемый частотный фильтр 21, датчик 22, узел 23 электродов.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 22 вводят в структурное образование центральной нервной системы, вызванный сигнал в котором может служить критерием оценки действия фармакологического вещества на определенные механизмы проведения возбуждения, например в вентро-латеральные столбы спинного мозга, являющиеся основными проводниками афферентного возбуждения в спинном мозге. Электрод узла 23 накладывают на образование центральной или периферической нервной систетьт, имеющее непосредственную морфо-функциональную связь с изучаемой структурой центральной нервной .систеяи, например на волокна седалищного нерва. Хаким образом, вызванные стимуляцией седалищного нерва ответы в вентро-латерйть= .ных столбах будут отражать проведение афферентного возбуждения в сегментарных образованиях спинного мозга. Изменение вызванных ответов характеризует влияние фармакологических веществ на изучаетые медиаторные механизмы в спинном мозге.

Стимулируквтий сигнал, выданный генератором 1 тактовых импульсов и сфюрмированный для осуществления стимуляции формирователем 17 подается на стимулирующий электрод узла 23. Снятый датчиком 22 ответный биоэлектри922772

5 ческий сигнал поступает на вход управляемого частотного фильтра 21.дпя усиления на резонансной частоте, которая подстраивается регулятором полосы частот. Выделенный и усиленный аигS нал поступает на вход коммутатора 12, на другой вход которого подается сформированный формирователем 17 импульс разрешения прохождения биоэлектрического сигнала на вход преобразова- 1б теля 8 для измерения его площади.

Кроме того, биоэлектрический сигнал

I поступает на вход блока 3 определения его знака и на коммутатор 13. С помощью блока 3 и коммутатора 13 осуще- 1 ствляется выделение положительного и отрицательного компонента сигнапа для раздельного поступления на входы соответствуквгих.детекторов 15 и 16 наклона сигналов положительной и отрицательной полярностей. Сигналы положительной и отрицательной полярностей поступают также на соответству- ицие формирователи 18 и !9 для, управ ления работой счетчика 11 через элемент ИЛИ 20 и работой регистров 5 и

6 площади положительной составляющей сигнала и отрицательной составляющей, а также коммутатора 14 распределения информации о величинах площадей сигналов.

Детекторы наклона 15 и 16 с посту-. плением сигналов соответственно положительной и отрицательной полярностей,вырабатывают импульсы, длительность которых определяется длительностью исследуемого сигнапа.

Детекторы наклона работают следую щим образом.

Напряжение после усилителя посту40 пает на пороговые схемы детекторов, Пороги срабатывания выбраны так, что одно пороговое устройство срабатывает при положительной полуволне выходного напряжения усилителя, а другое при отрицательной полуволне напря45 жения. После пороговых схем получаются прямоугольные импульсы. Длительность одного импульса соответствует времени от начала входного сигнала до максимума пища, а длительность другого соответствует времени от мак-. симума пика до конца входного сигнала, Таким образом, срабатывается положительная и отрицательная составляющая биоэлектрического сигнала для формирования с помощью формирователя 9 блоком 10 кооре:сции смещения нулевого уровня.

Блок 10 коррекции работает следующим образом. Импульсы с преобразователя коррекции напряжение — частота. (ПНЧ) 8 поступают на вход счетчика цифро-аналогового преобразователя ((КАП) блока 10 через схему запоминания. Эталонное напряжение для,ЦАП снимается с выхода стабилизатора блока питания. Выходное напряжение с

ЦАП подается на вход ПНЧ и является компенсирующим для входного напряжения ПНЧ. Так как коррекция нулевой линии производится между пиками напряжения биоэлектрического сигнала, счетчик схечм запоминания блока 10 фиксирует лигггь изменения входного сигнала. По командам с формирователя 9 счетчик схемы запоминания фиксирует информацию за стро I

ro определенное время, причем отсчитыванжгий счетчик схемы запоминания устанавливается в "Ноль" и перенос информации s ЦЯЛ осуществляется по сигналам с детекторов наклона через формирователь 9.

Преобразователь 8 напряжение - частота преобразует входной аналоговый сигнал в частоту следования импульсов. Для компенсации смещения нулевого уровня с преобразователя 8 сигналы поступают в блок 10. С выхода блока 10 комнеясации снимается аналоговый сигнал положительной или отрицательной полярности s зависимости от яоляриости входного сигнала преобразователя 8 и пропорциональный числу импульсов, а следовательно, и входному сигналу преобразователя напряжение. — частота, который и подается на вход Этого преобразователя.

Импульсы с преобразователя 8 поступают на вход счетчика 11. Информация, пропорциональная интегралу вход- ного сигнала, со счетчика через коммутатор 14 подается на регистры 6 и

5 соответственно положительного и отрицательного значения исследуемого сигнала, а затем яа вход сумматора

4 для усреднения значений и их сложения. Полученные исследуемые вели( чины моментного значения положительных и отрицательных составляющих биоэлектрического сигнала, а также их усредненные величины поступают на вход блока 2.

Изобретение позволяет изучать влияние нейротропгых фармакологических веществ на медиаторные системы, участвующие в межнейроняой:- переда9227

7 че возбуждения в центральной нервной системе. Это необходимо для выяснения механизма и локализации действия веществ с целью изыскания новых лекарственных препаратов, обладакщих 5 необходимыми свойствами. Кроме того, с помощью устройства возможно исследование курареподобных средств, вызывающих нервно-мышечный блок, а также оценка их эффективности. Устрой-,1О ство может найти применение в клиничес- ° кой практике для определения степени расслаблеиия скелетных мышц при применении курареподобных веществ ва время проведения хирургических 5 вмешательств на органах грудной и брюшной полостей. Это необходимо для определения момента перехода на аппаратное дыхание и оценки глубины кураризации больного. В этом случае 2О воздействующий электрод накладывают на поверхность кожи в месте прохол"дения двигательного нерва, а датчик размещ,:ют или вводят в мышцу, иннервируемую волокнами этого нерва. 25

Применение изобретения позволяетоценивать действие не только всех известных, но и новых курареподобных средств с =-зранее заданным режимом 1Я

Применение резонансных усилителей в предлагаемом устройстве с возможностью настраивать их на частоту исследуемого сигнала позволяет выделять необходимый сигнал, характеризующий проведения изучаемого возбуждения. формула изобретенИя

Устройство для обработки результатов нейрофармакологических исследований, содержащее генератор, блок индикации, первый детектор накпона 45 сигнала, выход которого соединен с первым входом формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с первым входом блока коррекции, выход которого соединен с первым вхо- о дом преобразователя напряжение — частота, выход которого соединен с первым входом счетчика и вторым входом блока коррекции, датчик, о т л и— ч а ю щ е е " я тем, что, с целью

72 повышения коэффициента использования оборудования, достоверности и точности измерений, в него введены три формирователя импульсов, три регистра, сумматор, узел электродов, три коммутатора, элемент ИЛИ, узел определения знака сигнала, управляемый частотный фильтр, второй детектор наклона сигнала, причем выход генератора через первый формирователь импульсов соединен с входом узла электродов и первым входом первого ком-. мутатора, выход которого соединен с вторым входом преобразователя напряжение — частота, первым входом вторсго коммутатора и входом узла определения знака сигнала, выходы которого соединены со вторым и третьим входаьа4 второго коммутатора, выходы которого соединены с входами детекторов наклона сигнала и второго и . третьего формирователей импульсов, выход второго детектора наклона сигнала соединен с вторым входом формирователя управляющих импульсов, выход второго формирователя импульсов соединен с первыми входами первого регистра, третьего коммутатора и элемента ИЛИ, выход третьего формирователя импульсов соединен с первым входом второго регистра и вто" рыми входами элемента ИЛИ и третьего коммутатора, выходы которого через первый и второй регистры соответственно соединены с первыми и вторыми входами блока индикации и сумматора, выход которого через третий регистр соединен с третьим входом блока индикации, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом счетчика, выход которого соединен с третьим входом третьего коммутатора, выход датчика через управляемый фильтр соединен с вторым входом первого коммутатора, I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 554795, кл. G 06 F 7/18, 1975.

2. Интегратор цифровой автоматический И-02. Техническое описани и инструкция по эксплуатации 3М4.3 9.

001 ТО. гл. 4, рис. 1-5, "Тимпул, Кишинев, 1978, гл. 4. рис. 1-5 (пр,>тотип)е

9227.72

Ъ Составитель Н.Новиков

Редактор Н.Пушненкова Техред С.Мигунова Корректор Ю.Макаренко

- Заказ 2583/65 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф -лиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4