Способ формирования стимулирующего напряжения

(22) Заявлено 0 З.05,76с присоединением заяв 51)М, К 56797/28-13 А 61 К 1/З Государотаеение коветет Совета Икклатроа ССС по делам изобретений и открытий23) Приоритет 43) Опубликовано 15, 12,78. Бюллетень4645) Дата опубликования описания 18,12.78 ДК 615.841, Т. Кондратов 2) Авторы изобретен 71) Заявитель Ордена Ленина институт киб нки ЛН Украинской ССР 54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СТИМУЛИРУЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Это при ленного полезной нам час щпощем дпя форм жения. К в попуче глубины ми.0Цепь изобретения - повышение информативности и точности формирования стимулирующего напряжения.Это достигается тем, что функциональную обработку осуществляют путем пернодического взятии выборок из парафазныхнапряжений эпектромиограммы донора свысокой частотой дискретизации, из подученного напряжения выделяют бапвнснэмодулированное напряжение основной гармоники частоты дискретизации, которуюусиливают по амплитуде до заданногоуровня воздействия и подвергают однолопупериодному выпрямпению. Изобретение относится к обпастн биопогической и медицинской кибернетики, в также медицинского приборостроения и предназначено дпя использования при построении аппаратуры управления двигательными реакциями человека, дпя диагностики, анализа и печения ряда двигательных расстройств и т. д,.Известен способ управления, основанный на выделении электромиограммы (ЭМГ) донора и последующем управпенни (модуляции) ею стимулирующими сигналами высокочастотного напряжения 11.Однако использование этого способа приводит к потере части полезной информации при формировании стимулирующего напряжения, а также обуславливает недостаточную точность выделения и преобразования этой информации. Это обуславливается тем, что для выделения огибающей ЭМГ используются интеграторы нпи инфранизкочастотные фильтры, которые имеют ограниченную полосу пропускания частот и практически не перестранваемы. водит к ограничению спектра выденапряжения, т. е. к потере части информации. По этим же причять информации теряется на упрвввходе модулятора, используемого ировання стимулирующего нвпряроме того, возникают трудности нии н поддержании. точно 100% модуляции известными способаНа чертеже изображена структурнаясхема устройства, предназначенная дпяосуществления способа формирования стимулирующего напряжения.Устройство включает отводной (от 5донора) электрод 1, усилитель 2 биопотенциалов, автоматический переключатель 3, генератор 4 высокой частотыдискретизации, попосовой фильтр 5, усилитель 6 высокой частоты, однополупериодный выпрямитель 7, стимулирующий(реципиента) электрод 8, интегрирующиеусилители 9 и 10 и индикаторное устройство 11,Способ осуществляется следующим15образом.Электромиограмма (ЗМГ) донора снимается с помощью электрода 1 и усиливается в усилителе 2 биопотенциалов.Парафаэные выходы усилителя биопотенциалов подключены к автоматическомупереключателю 3, который управляет выходным напряжением генератора 4 высокойчастоты дискретизации, Частоту дискретизации выбирают в зависимости от степе- -5ни болевых ощущений реципиента и глубины расположения стимулирующих группмышц в пределах 1-10 кГц.С помощью в автоматического переключателя 3 осуществляют периодическоевзятие выборок иэ парафазных напряжений ЭМГ донора. Из полученного напряжения выделяют балансно-модулированное напряжение основной гамоники высо 35кой частоты дискретизации с помощьюполосового фильтра 5, подключенного квыходу автоматического переключателя 3,При этом полосовым фильтром 5 усредняют мгновенные значения каждой выбор 1 Оки в течение половины периода напряжения частоты дискретизации, В полученномтаким образом напряжении значения амплитуд выборок, усредненные за полперисда напряжения частоты дискретизации, со 45ответствуют значениям амплитуд огибающей ЭМГ донора в дискретные моментывремени. Поскольку усредняют выборкииз ЭМГ, а не ЗМГ в целом, то постоянная времени усреднения в этом случае50намного меньше постоянной времени усреднения ЭМГ (с целью выделения огибавшей ЭМГ), а возникающие амплитуднофазовые исКажения незначительны и имиможно пренебречь, т. е. преобразование55сигнала происходит практически без потери информации,С помощью уси лите ля 6 высокой частотыпреобразованное напряжение усиливают по амплитуде до заданного уровня воздействия и подвергают однополупериодному выпрямлению. Последнюю операцию осуществляют с помощью выпрямителя 7. Полученое стимулирующее напряжение подают на электрод 8, стимулирующий мышцы реципиента. 0 результате формирования стимулирующего напряжения судят по идентичности формы огибающих стимулирующего напряжения и электромиограммы донора. Это можно осуществить путем включения интегрируюших усилителей 9 и 0 в выходные цепи усилителя 2 биопотенциалов и выпрямителя 7, Интегрирующие усилители выделяют огибающие стимулирующего напряжения и ЭМГ донора, С помощью индикаторного устройства 11, в качестве которого может быть использован, например, двухлучевой осциллограф, сравнивают формы этих огибаюшихх.П р и м е р, На мышцы-огибатели кисти левой реки накладывают два электрода, с которых снимают биопотенциалы от 25 до 100 мВ, характеризующие ЗМГ донора. ЗМГ усиливают и 100 раз до уровня 2,5-10 В. Затем из парафаэных напряжений ЗМГ донора осуществляют периодическое взятие выборок с частотой 5000 Гц. В результате получают балансно-модулированное напряжение, амплитуда огибающей которого изменяется в пределах 1-2 В. Оля искщочения высших гармонических составляющих ЗМГ в огибающей балансномодулированного напряжения последнее подвергают фильтрации. Выделяют первую гармонику частоты взятия выборок (5000 Гц) при полосе пропускания 80 Гц. После однополупериодного выпрямления получают требуемый стимулирующий сигснал амплитудой 2,5-10 В и частотой 5000 Гц, который и используют для стимуляции мышц реципиента.Точность формирования стимулирующего напряжения обеспечивается использованием для реализации изложенной последовательности операции элементов и устройств дискретной и аналоговой техники низких и высокихчастот. Таким образом, с помощью данного способа осуществляют формирование стимулирующего напряжения с повышенной информативностью и точностью.Форму ла изобретенияСпособ формирования стимулирующегонапряжения, основанный на выделенииэлектромиограммы донора и последую608282 оставитель Л. Соловьевехред 3, Фанта Корректор П, Золотовская Т. Колодиева Тираж 661 Подписное дарственного комитета Совета Министров СС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 7 143/49 ЦНИИПИ Гос ап ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,щей ее функциональной обработке, о ти и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения информативности и точностиформирования стимулирующего напряжения, функциональную обработку осуществпяют путем периодического взятия выборок из парафазных напряжений эпектромиограммы донора с высокой частотойдискретизации, из полученного напряжения выделяют бапансно-модулированное напряжение основной гармоники частоты дискретизации, которую усиливаютпо амплитуде до заданного уровня воздействия и тюдвергают однопопуперифдному выпрямлению. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе; 1. Авторское свидетельство СССР