устройство для импедансометрии биологических объектов

Формула изобретения

Устройство для импедансометрии биологических объектов, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь импульсов и усилитель мощности, а также регистратор и датчиковое устройство, включающее измерительную катушку индуктивности и конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом измерительной катушки и потенциальным входным выводом регистратора, второй вывод конденсатора соединен со вторым выводом измерительной катушки и низкопотенциальным входным выводом регистратора, отличающееся тем, что введена цепь, представляющая собой импульсный диод в прямом включении, анод которого соединен с выходом усилителя мощности, а катод - с первым выводом конденсатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике.

Известно устройство для импедансометрии живых тканей биологического объекта [1] , содержащее генератор, трансформатор, датчиковое устройство, включающее измерительную катушку индуктивности и первый конденсатор, один вывод которого соединен с первым выводом измерительной катушки и потенциальным входным выводом регистратора, а другой - с низкопотенциальным входным выводом регистратора, генератор выполнен импульсным и к его выходу подключены соединенные последовательно дополнительные формирователь импульсов и усилитель мощности, выход которого соединен с первым выводом входной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к шине нулевого потенциала, между потенциальным выводом выходной обмотки трансформатора и потенциальным входным выводом регистратора включен второй конденсатор, второй вывод измерительной катушки соединен с низкопотенциальным выводом выходной обмотки трансформатора и с низкопотенциальным входным выводом регистратора, регистратор выполнен на буферном усилителе, входы которого являются соответствующими входами регистратора, а выход подключен к входам двух параллельных каналов, первый из которых содержит соединенные последовательно широкополосный усилитель с коэффициентом усиления e и первый компаратор, выход которого соединен с первым входом коммутатора, а второй канал содержит второй компаратор, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу импульсного генератора, а выход - к управляющему входу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом импульсного генератора, а выход - через дешифратор с входом индикатора.

Схема этого устройства приведена на фиг.1. Она является наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству и выбрана в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является излишняя его сложность, а именно наличие двух моточных узлов - измерительной катушки и трансформатора.

Задача изобретения - упрощение устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для импедансометрии живых тканей биологического объекта, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, формирователь импульсов и усилитель мощности, а также регистратор и датчиковое устройство, включающее измерительную катушку индуктивности и конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом измерительной катушки и потенциальным входным выводом регистратора, второй вывод конденсатора соединен со вторым выводом измерительной катушки и низкопотенциальным входным выводом регистратора, вводится дополнительно цепь, представляющая собой импульсный диод в прямом включении, "анод" которого соединен с выходом усилителя мощности, а "катод" - с первым выводом конденсатора.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройство дополнительно вводиться цепь, представляющая собой импульсный диод в прямом включении, "анод" которого соединен с выходом усилителя мощности, а "катод" - с первым выводом конденсатора.

При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в науке и технике не обнаружены решения, в совокупности обладающие сходными признаками.

На фиг. 2 приведена функциональная схема предложенного устройства. Предлагаемое устройство содержит генератор импульсов 1, к выходу которого подключены соединенные последовательно формирователь импульсов 2, усилитель мощности 3, датчиковое устройство 4 и регистратор 5. Датчиковое устройство 4 для измерения импеданса живых тканей биологического объекта содержит колебательный контур, состоящий из измерительной катушки индуктивности 6, конденсатора постоянной емкости 7. Импульсный диод выводом "анод" соединен с выходом усилителя мощности 3, вывод "катод" диода 8 соединен с первым выводом измерительной катушки индуктивности 6, с первым выводом конденсатора 7 и потенциальным входным выводом регистратора 5, второй вывод измерительной катушки индуктивности 6 соединен со вторым выводом конденсатора 7 и низкопотенциальным выводом регистратора 5. Регистратор 5 содержит буферный усилитель 9, входы которого являются соответствующими входами регистратора 5, а выход усилителя 9 подключен к входам двух параллельных каналов 10 и 11, канал 10 состоит из соединенных последовательно широкополосного усилителя 12 с коэффициентом усиления e и компаратора 13, а канал 11 содержит только компаратор 14, первые выводы компараторов 13 и 14 подключены соответственно к выходу усилителя 12 и буферному усилителю 9, вторые выводы компараторов объединены и на них подано напряжение U_пop., последовательно соединены суммирующий счетчик 15, дешифратор 16 и индикатор 17, выход компаратора 13 соединен с первым входом коммутатора 18, выход компаратора 14 соединен со вторым входом коммутатора 18, управляющий вход коммутатора 18 подключен к выходу импульсного генератора, а выход - к управляющему входу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом импульсного генератора, а выход - через дешифратор с входом индикатора.

Устройство работает следующим образом. Измерительная схема устройства построена по принципу измерителя диэлектрических потерь (добротности), вносимых в измерительный резонансный контур. Измерение величины диэлектрических потерь контура производится методом ударного возбуждения резонансной системы с последующим анализом декремента затухания свободных колебаний.

Генератор импульсов 1 формирует запускающие импульсы низкой частоты (200 Гц) прямоугольной формы и скважностью - меандр. В формирователе импульсов 2 происходит укорочение импульсов по длительности до (0.5...1) мксек и последующее усиление по мощности в усилителе 3. Мощные короткие импульсы из усилителя 3 поступают через импульсный диод 8 на измерительный контур, образованный измерительной катушкой индуктивности 6 и конденсатором постоянной емкости 7. Диод 8 в прямом включении пропускает импульсы возбуждения на параллельный колебательный контур и не пропускает в обратном направлении возбуждаемое высокочастотное колебание, обеспечивая, таким образом, развязку между усилителем 3 и регистратором 5. Поступающий на колебательный контур импульс возбуждает в нем затухающие колебания, частота которых равна резонансной. Возбужденное в измерительном контуре затухающее колебание поступает с датчикового устройства 4 на регистратор 5. Буферный усилитель 9 обеспечивает согласование между датчиковым устройством и схемой обработки сигнала. Сигнал с буферного усилителя 9 поступает на масштабный усилитель 12 с коэффициентом усиления e и далее на компаратор 13, а также непосредственно на второй компаратор 14. На один вход компараторов 13 и 14 подано некоторое пороговое напряжение U_пор., которое позволяет исключить шумовую составляющую входного сигнала. Сформированные импульсные последовательности с выходов компараторов 13 и 14 поступают на вход коммутатора 18, который в соответствии с запускающими импульсами генератора 1 осуществляет их передачу на счетчик 15. Сначала устанавливается режим "суммирование" для счетчика 15 и передача последовательности импульсов с выхода компаратора 13. Далее, по следующему сигналу генератора 1, посредством коммутатора 18, счетчик 15 переключается в режим "вычитание" и на его вход поступает последовательность импульсов с выхода компаратора 14. В результате счетчик производит операцию алгебраического вычитания. Результат вычислений счетчика 15 обрабатывается дешифратором 16 и представляется в цифровой форме на индикатор 17.

Импульсный диод 8 должен удовлетворять требованиям малого динамического сопротивления в прямом включении и малой проходной емкости, что обеспечит передачу в контур с минимальными искажениями и потерями возбуждающего импульса, а также защитит щунтирование контура дополнительной емкостью. Этим условиям удовлетворяют диоды серии 2Д922А, что подтвердила экспериментальная проверка.

Положительный эффект от предлагаемого технического решения заключается в следующем:

1. Упрощение устройства достигается сокращением числа моточных элементов схемы в два раза.

2. За счет исключения потерь в трансформаторе увеличивается амплитуда и снижается уровень шума сигнала, снимаемого с датчикового устройства.

3. Упрощение схемного построения датчикового устройства позволило конструктивно объединить генератор импульсов, формирователь импульсов, усилитель мощности и измерительную катушку в виде одного узла - щуп выносной. Это позволило повысить оперативность и удобство выполнения диагностики.

В настоящее время по предложенному техническому решению проведены экспериментальные исследования, имеется полный комплект конструкторской документации, изготовлены промышленные образцы.

Источники информации

1. Патент РФ 2103913 кл. А 61 В 5/05 1995 г.