Устройство для обработки результатов нейрофармакологических исследований

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ Свез СоветскиСоциалистическиРеспублик 11922772(51)М. Кл, 6 06 Г 15/42 А 61 В 5/00 Гееудерстаеей емвтет СС Ф 3 ф ае дави аеебретеие к отерытнйОпублиовано 23.04.82. Бюллетень М 15 Дата опублиоваиии описаимя 23.04.82 1Д,А,Харкевич, Н.И.Новиков и В.П.Фисенко(72) Авторы изобретения 1оарго "еченова Первый Московский ордена Ленина и ордена ТрКрасного Знамени медицинский институт им. И,Их 1) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НЕЙРОфАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и может быть использовано в медицине для об. работки биоэлектрических сигналов, например в нейрофармакологии.Известно устройство. для определения площади хроматографического пика, содержащее блок измерения амплитуды пика, формирователь экспоненци-. ального напряжения блок извлечеЭт ния квадратного корня, блок измерения временного интервала 1.Известное устройство осуществляет измерение площади пика и исполь" зуется в качестве приставки к хрома-1 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 сиг" нала, формирователь управляющих им пульсов, блок коррекции, преобразо"ватель напряжение - частота, счетчик, датчик.Устройство предназначено для ав- Втоматической обработки выходной информации лабораторных хроматографов, а также измерительных приборови устройств для обработки результатов измерений 12 ).Однако известное устройство непозволяет измерять площадь сигналов,имекцих множественные пиковые значения, а также идентифицировать и из"мерять площадь положительной и отрицательной составляюемх сложных сигналов, происхождение которых неодинаково, причем они могут по-разномуизменяться на фоне применения нейротропных средстви, кроме того, непозволяет проводить анализ сложныхсигналов в различных диапазонах из"мерений.Цель изобретения - обеспечениевозможности осуществлять одновре3 9227 менную обработку сложных сигналов, имеющих разнополярную направленность, и выделять рабочий сигнал бы: стропротекающих биоэлектрических процессов для избирательной обработЮ кн изучаемого сигнала, т.е. повысить коэффициент использования оборудования, а также достоверность и 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 соеди" нен с первым входом Формирователя управляющих импульсов, йыход. которого соединен с первым входом блока коррекции, выход которого соединен с первым входом преобразователя наго пряжение - частота, выход которого соединен с первым входом счетчика и вторым входом блока коррекции, датчик введены три формирователя импульсов, три регистра, сумматор, узел электро-дов, три коммутатора, элемент ИЛИ, узел определения, знака сигнала, управляемый частотный фильтр, второй детектор наклона сигнала, причем, выход генератор . черезпервый формн 39 рователь импульсов соединен с входом узла электродов и первым входом первого комутатора, выход которого соедйнен со вторым входом преобразователя напряжение - частота, первым входом второго коммутатора и входом уз"И ла определения знака сигнала, выхо" ды которого соединены с входами детекторов накпона сигнала и второго и третьего Формирователей импульсов, выход второго детектора наклона сиг 49 нала соединенсо вторым входом Формирователя управляющих импульсов, вы" ход второго Формирователя импульсов соединен с первыми входами первогорегистра, третьего коммутатора и эле- ф45 мента ИДИ, выход третьего Формирователя импульсов соединен с первым входом второго регистра и вторыми. входами элемента ИЛИ и третьего коммутаторав выходы которого через первый 59 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-, зз ции, выход элемента ИЛИ соединен со вторым входом счетчика, выход которо" го соединен с третьим входом третье 72 4го коммутатора, выход датчика. черезуправляежй фильтр соединен со, вторым входом первого коммутатора,На чертеже приведена блок-схемаустройства.Устройство содержит генератор 1,блок 2 индикации, узел 3 определениязнака наклона сигнала, состоящий издвух формирователей, сумматор 4, регистры 5-7, преобразователь 8 напряжение - частота, формирователь 9 управляющих импульсов, состоящий изсхемы Формирования сигналасхемь 1разделения и схемы. задания времениисследования, блок 1 О коррекции, состоящий из схемы запоминания и схемыцифро-аналогового преобразователя,счетчик 11, коммутаторы 12-14, детекторы 5 и 1 б наклона сигнала, состоящие из дифференциальной цепи, дифференциального усилителя и двух пороговых схем, формирователи 17-19импульсов, элемент ИЛИ 20, управляемый частотный Фильтр 21, датчик 22,узел 23 электродов.Устройство работает следующим образом.Датчик 22 вводят в структурноеобразование центральной нервной системы, вызванный сигнал в котором может служить критерием оценки действия фармакологического вещества наопределенные механизмы проведениявозбуждения, например в вентро-латеральные столбы спинного мозга, являющиеся основными проводниками афФерентного возбуждения в спинном мозге. Электрод узла 23 накладывают наобразование центральной или периферической нервной системою, имеющее непосредственную морфо-Функциональнуюсвязь с изучаемой структурой центральной нервной .система, напримерна волокна седалищного нерва. Хакимобразом, вызванные стимуляцией седалищного нерва ответы в вентро-латерЛль=.ных столбах будут отражать проведениеафферентного возбуждения в сегментарных образованиях спинного мозга, Изменение вызванных ответов характеризует влияние Фармакологических веществна изучаете медиаторные механизмыв спинном мозге,Стимулирующий сигнап, выданный генератором 1 тактовых импульсов и сформированный для осуществления стимуляции формирователем 17, подается настимулирующий электрод узла 23. Снятый датчиком 22 ответный биоэлектрн922772 5ческий сигнал поступает на вход управляемого частотного фильтра 21.дпяусиления на резонансной частоте, которая подстраивается регулятором полосы частот. Выделенный и усиленный сиг 5нал поступает на вход коммутатора 12,на другой вход которого подается сформированный формирователем 17 импульсразрешения прохождения биоэлектри"ческого сигнала на вход преобразова Отеля 8 для измерения его площади.Кроме того, биоэлектрический сигналпоступает на вход блока 3 определенияего знака и на коммутатор 13. С помощью блока 3 и коммутатора 13 осуществляется выделение положительного иотрицательного компонента сигнападля раздельного поступления на входысоответствукаих детекторов 15 и 16наклона сигналов положительной и отрицательной полярностей. Сигналы положительной и отрицательной полярностей поступают также на соответству-.ицие формирователи 18 и 9 для, управления работой счетчика 11 через элемент ИЛИ 20 и работой регистров 5 и6 площади положительной составляющейсигнала и отрицательной составляющей, а также коммутатора 14 распределения информации о величинах площадей сйгналов.Детекторы наклона 15 и 16 с посту-.плением сигналов соответственно положительной и отрицательной полярностей,вырабатывают импульсы, длительность которых определяется длительностью исследуемого сигнала,Детекторы наклона работают следующнм образом.Напряжение после усилителя посту 40пает на пороговые схемы детекторов,Пороги срабатывания выбраны так, чтоодно пороговое устройство срабатывает при положительной полуволне выходного напряжения усилителя, а другоепри отрицательной полуволне напря"4жения. После пороговых схем получаются прямоугольные импульсы. Длительность одного импульса соответствуетвремени от начала входного сигналадо максимума пища, а длительностьдругого соответствует времени от мак-.симума пика до конца входного сигнала, Таким образом, срабатываетсяположительная и отрицательная составляющая биоэлектрического сигнала для формирования с помощью формирователя 9 блоком 10 кооре:сции смещения нулевого уровня. 6Блок 1 О коррекЦии работает следующим образом. Импульсы с преобразователя коррекции напряжение - частота (ПНЧ) 8 поступают на вход счетчика цифро-аналогового преобразователя КАЦАП) 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 лищь изменения входного сигнала. По командам с фор" мирователя 9 счетчик схемы запоми-нания фиксирует информацию за строго определенное время , причем отсчитыванзций счетчик схемы запоминания устанавливается в "Ноль" и перенос информации в 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 компенсации снимается аналоговый сигнал положительной или отрицательной полярности в зависимости от fоляриости 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 на вход сумматора 4 для усреднения значений и их сложения. Полученные исследуемые величины моментного значения положительных и отрицательных составляющих биоэлектрического сигнала, а также их усредненные величины поступают на вход блока 2.Изобретение позволяет изучать влияние нейротропых фармакологических веществ на медиаторные системы, участвующие в межнейронной: переда92277че возбуждения в центральной нервнойсистеме. Это необходимо для выяснения механизма и локализации действиявеществ с целью изыскания новых лекарственных препаратов, обладакщих 5необходимыми свойствами. Кроме того,с помощью устройства возможно исследование курареподобных средств, вызывающих нервно-мышечный блок, а также оценка их эффективности, Устрой- ,10гство может найти применение в клиничес-кой практике для определения степени расслабления скелетных мышцпри применении курарепадобных веществво время проведения хирургических 5вмешательств на органах грудной ибрюшной полостей. Это необходимо дляопределения момента перехода на аппаратное дыхание и оценки глубиныкураризации больного. В этом случае 2 Овоздействующий электрод накладывают на поверхность кожи в месте прохол". -дения двигательного нерва, а датчикразмещают или вводят в мышцу, иннервируемую волокнами этого нерва. 25Применение изобретения позволяетоценивать действие не только всехизвестных, на и новых курареподобных средств с заранее заданным режимом. 1Применение резонансных усилителейв предлагаемом устройстве с возможностью настраивать их на частоту исследуемого сигнала позволяет выделять необходимый сигнал, характеризующий проведения изучаемого возбуждения,Формула изобретенИя40Устройство для обработки результатов нейрофармакологических исследований, содержащее генератор, блок индикации, первый детектор накпона 4 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 с 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 вторсга коммутатора и входом узла определения знака сигнала, выходы которого соединены со вторым и третьим входами 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, 1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 554795, кле 6 06 Г 78, 1975.2. Интегратор цифровой автоматический И. Техническое описание иинструкция по эксплуатации ЗМ 4.3 9,001 ТО. гл. 4, рис. 1-5, "Тимпул,Кишинев, 1978, гл. 4. рис. 1-5 (пр,татин).