Монитор с биологической обратной связью по усредненному электромиосигналу

(21) 361307 (22) 30.05. (46) 23.09. (71) Всесою ский инстит строения (72) С.П. Б .П. Гундар 7, Бюл. 9 35ный научно-исст медицинского довате оро гаков, Ю.А, Р Г.А. Царева з умов,и В,А. Р 2. Мони й с яения выбооследоваифроаналоод котороервый вхо тор по тем, ч 1, о т о каждый ржит сое фровой р еобразов л лок хр рки со иненни гистр ельно ц говый и го явля тель, выом блока тся выхо ен с так рой - с третийстановки вым вхо д сое дом регистра, в мационным входом входом начальной го инфорход - срегистра. ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИ В ов Узин(54)(57) 1. МОНИТОР С БИОЛОГИЧЕСКОЙОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО УСРЕДНЕННОМУ ЭЛЕКТРОМИОСИГНАЛУ, содержащий последовательно соединенные блок защиты входадифференциальный усилитель, аттенюатор, полосовой фильтр, режекторныйфильтр, детектор, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, цифровой индикатор, а такжезвуковой генератор, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности аутотренинга и тренировки мышц путем улучшения контроля за изменением их тонуса, в неговведены последовательно соединенныепервый блок хранения выборки, второйдифференциальный усилитель, управляемый генератор, первый элемент,И, коммутатор, блок световой и звуковойсигнализации, последовательно соединенные второй блок хранения выборки,компаратор, элемент управляемой инверсии, второй элемент И, формирователь длительности, третий элемент И,также последовательно соединенныетактовый генератор, элемент задержки,четвертый и пятый элементы И, первыйи второй ключи, подключенные к первымвходам соответственно четвертого ипятого элементов И, вторые входы которых подключены к выходу элементазадержки, а выходы соответственнок входам первого и второго блоковхранения выборки, вторые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй входкоторого соединен с выходом элементазадержки, блок задания уровня порога,выход которого подключен к третьемувходу второго блока хранения выборки,цифровой вольтметр, причем вход последнего соединен с выходом второгодифференциального усилителя, выходфильтра нижних частот соединен с вторыми входами второго дифференциального усилителя и компаратора, выходзвукового генератора соединен с вторыми входами первого и третьегоэлементов И, выход последнего соединен с вторым входом коммутатора, а;выход тактового генератора - с вторымвходом второго элемента И.Изобретение относится к медицинской технике, а именно к регистраторам биопотенциалов с биологическойобратной связью, и может быть использовано в неврологии, травматологиии хирургии для визуального и звукового контроля мышечного тонуса приаутотренинге, для оценки степени реабилитации после реконструктивных микрохирургических вмешательств, а такжедля нормирования по усредненномуэлектромиосигналу степени нагрузкина мышцу при восстановлении ее функции,Целью изобретения является повьппение эффективности аутотренинга итренировки мышц путем улучшенияконтроля за изменением их тонуса.На чертеже представлена структурная схема монитора с биологическойобратной связью по усредненному электромиосигналу.Он содержит последовательно соединенные блок 1 защиты входа, дифференциальный усилитель 2, аттенюатор 3,полосовой Фильтр 4, режекторныйФильтр 5, детектор 6, Фильтр 7 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой индикатор 9,а также звуковой генератор 10.Устройство также содержит последовательно соединенные первый блок 11хранения выборки, второй дифференциальный усилитель 12, управляемыйгенератор 13, первый элемент 14 И,коммутатор 15, блок 16 световой извуковой сигнализации, последовательно соединенные второй блок 17 хранения выборки, компаратор 18, элемент19 управляемой инверсии, второй элемент 20 И, формирователь 21 длительности, третий элемент 22 И, такжепоследовательно соединенные тактовыйгенератор 23, элемент 24 задержки,а также четвертый элемент 25 И и пятый элемент 26 И, ключи 27 и 28, подключенные к первым входам соответственно четвертого элемента 25 И ипятого элемента 26 И, вторые входыкоторыхподключены к выходу элемента 24 задержки, а выходы соответственно - к входам первого блока 11 ивторого блока 17 хранения выборки,вторые входы которых подключены квыходу аналого-цифрового преобразователя 8, второй вход которого соединенс выходом элемента 24 задержки, блок29 задания уровня порога, выход которого подключен к третьему входу второго блока 17 хранения выборки, цифровой вольтметр 30, причем вход по"следнего соединен с выходом второгодифференциального усилителя 12, выход фильтра 7 нижних частот соединенс вторыми водами второго дифференциального усилителя 12 и компаратора 10 18, выход звукового генератора 1 Осоединен с вторыми входами первогоэлемента 14 И и третьего элемента 22И, выход последнего соединен с вторым входом коммутатора, а выход тактового генератора 23 - с вторым входом второго элемента 20 И.Блоки 11 и 17 хранения выборки содержат соединенные последовательнорегистр 31 и цифроаналоговый преобразователь 32, выход которого является выходом блока, первый вход каждого блока хранения выборки соединен стактовым входом регистра, второй - дего информационным входом, третий25 вход второго блока 17 хранения выборки соединен с входом начальной установки регистра 31.Устройство работает следующим образом.Зо Электромиосигнал, отводимый накожными или игольчатыми электродами,через устройство 1 защиты входа поступает на вход первого дифференциального усилителя 2, нормируется поуровню аттенюатором 3 и далее подается на вход полосового Фильтра 4,устанавливающего полосу рабочих частот, в пределах которой производитсявыпрямление и усреднение сигнала. Ре 4 О жекторный фильтр 5 производит дополнительное подавление помехи с частотой сети для повышения разрешающейспособности биоизмерительной системы.Отфильтрованный сигнал выпрямляет ся детектором 6, усредняется во времени усредняющим фильтром 7 нижнихчастот, преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем8 и индицируется цифровым индикатором 9, что позволяет врачу в ходеаутотренинга контролировать текущеезначение усредненного,биосигнала.Сигнал в двоичном коде с выходаизмерительного блока поступает навход блока 11 хранения выборки,который осуществляет заполнение текущего значения сигнала в момент нажатия ключа 27, при замыкании которого включается основной режим работымонитора - режим аутотренинга. Отслеживание больших изменений тонуса обеспечивается за счет использования звуковой, а малых - световой сигнали- .5 зации (возможен также и обратный режим работы блока 16 сигнализации, причем выбор соответствующего режима производится коммутатором 15 режима сигнализации). Дифференциальный уси литель 12 вычитает из этого зафиксированного значения текущее значение сигнала с выхода усредняющего фильтра 7 нижних частот, а полученная разность измеряется и индицируется циф ровым вольтметром 30, при помощи которого врач может количественно оценивать ход аутотренинга, Таким образом, врач .может судить об интегральной степени расслабления мышцы по цифровому индикатору цифрового вольтметра 30, а о текущем значении усредненного электромиосигнала - с помощью цифрового, индикатора 9, что позволяет как контролировать, так и 25 при необходимости управлять ходом аутотренинга. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 12 поступает также на вход управляемого генератора 13, изменяя частоту следования импульсов. В зависимости от величины разностного сигнала эта частота мажет изменяться в пределах 10-.300 имп/мин. Элемент 14 И перемножает сигналы звукового генератора 10 и управляемого генератора 13. На выходе элемента 14 И формируются модулированные по длительности посылки, которые через коммутатор 15 режима поступают на вход звукового канала блока 16 сигнализации. Таким образом производится сигнализация интегрального приращения сигнала. 45Одновременно отслеживание малых изменений тонуса, обычно характеризующих раннюю стадию процесса реабилитации, осуществляется с помощью канала световой сигнализации. Блок 17 хранения выборки обеспечивает запоминание устредненного сигнала, поступившего с аналого-цифрового преобразователя 8 на один период частоты тактового генератора 23. Компаратор 18 сравнивает текущее значение сигнала, поступающее с выхода,усредняющего фильтра 7 нижних частот, с задержанным на период тактовой частоты и формирует на выходе в зависимости от разности этих сигналов логический сигнал "0" или "1", Сигнал с выхода компаратора 18 поступает через элемент 19 управляемой инверсии на вход элемента 20 И, причем на второй ее вход подается короткий стробирующий импульс с тактового генератора 23.Таким образом, если знак производной соответствует положению переключателя элемента 19 управляемой инверсии, то на выходе элемента 20 И формируются импульсы в моменты времени, задаваемые стробирующими импульсами тактового генератора 23. Эти импульсы формируются по длительности формирователем 21 длительности посылки, Элемент 22 И формирует тональные посылки путем перемножения сигналов, поступающих от звукового генератора 10 и формирователя 21 длительности тональной посылки, Сигналы тональных посылок через коммутатор 15 режима поступают на вход светового канала блока 16 сигнализации. Таким образом, блок 16 осуществляет непрерывную световую сигнализацию выбранного оператором при помощи переключателя элемента 19 И управляемой инверсии знака производной усредненного сигнала в моменты времени, задаваемые тактовым генератором 23. При релаксационных мероприятиях система вырабатывает сигналы только тогда, когда происходит уменьшение тонуса. В противном случае устройство сигнализации молчитВ режиме тренировки мышц уровень порога, соответствующий определенной нагрузке, устанавливается нажатием ключа 27 или выбирается независимо от текущего значения сигнала блоком 29 задания уровня порога. Устройство 16 сигнализации в данном случае генерирует тональный сигнал (или световой импульс) только при достижении установленного порога, что позволяет нормировать нагрузку на мышцу, где в качестве критерия выбран уровень усредненного электромиосигнала, а также изменять эти контролируемые уровни, соответствующие определенным нагрузкам.1226704 Составитель Б. ФигуТехред И,Дидык Редак Корректор С. Шекма Бородки аказ 435 оми о шска роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проек гная, 4 Тираж 594 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 11303.5, Москва, Ж, Ра