Устройство для регистрации кожно-гальванической реакции и омега-потенциала

МИС-98

II. Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии Принцип действия системы заключается в следующем :

Пачка ультразвуковых импульсов излучается в череп пациента при помощи пьезопреобразователя, выступающего в роли передатчика. Отклик принимается тем же пьезопреобразователем выступающим в роли антенны. Ультразвуковой отклик преобразованный в электрический сигнал фильтруется, усиливается и попадает в плату сопряжения прибора с компьютером. На плате сигнал оцифровывается АЦП и попадает в буфер емкостью 1 килобайт, откуда информация считывается в компьютер. Сигнал отображается на экране дисплея в реальном времени в режиме мониторинга. Эхолокация сопровождается статистическим анализом отраженных комплексов с целью облегчения анализа и повышения достоверности идентификации эхо-сигналов. В режиме «стоп-кадр» производятся измерения с автоматическим выделением конечного комплекса и пересчетом расстояний. Итоговые данные формируются в отчетную форму. Система содержит встроенную базу данных для хранения информации о пациентах и результатов обследования. Широкий динамический диапазон обеспечивается возможностью регулировки мощности и усиления сигналов.

Клинические испытания системы подтвердили высокую эффективность системы при проведении экспресс-обследования пациентов .

УДК 615.471:616-073.97

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ КОЖНО-ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ОМЕГА-ПОТЕНЦИАЛА

А.В. Аграновский, Г.Е. Евреинов, О.Ю. Берг

ГП КБ «Спецвузавтоматика»

Россия, 344007, г. Ростов-на-Дону, пер. Газетный, 51, тел. 28-58-94; e-mail: asni@ns.rnd.runnet.ru

Кожно-гальваническая реакция (КГР) в связи с легкостью ее измерения, демонстративностью проявления, высокой чувствительностью по отношению к функциональному состоянию центральной нервной системы (ЦНС) широко применяется в физиологических и психологических исследованиях в качестве показателя интенсивности и динамики нейроэмоционального напряжения человека [2, 6]. Тесная связь динамики КГР с потоотделительной, зрачковой, сосудистой и др. реакциями позволяет рассматривать этот показатель как часть общего вегетативного рефлекса [3]. Сходство между КГР и сверхмедленной (СМ) активностью головного мозга Н.А. Аладжалова [1] объясняет тем, что кожные железы подвергаются таким же, по видимому, регулирующим влияниям ЦНС, как и динамика СМ процессов головного мозга. Величина омега-потенциала (ОП), устойчивость или динамичность этого показателя в исследуемые интервалы времени в условиях оперативного покоя рассматривается в качестве интегрального показателя уровня активного бодрствования и адаптивных функциональных резервов организма. Направленность и интенсивность сдвигов ОП в разные интервалы времени после функциональной нагрузки характеризует состояние нейрорефлекторных механизмов обеспечения адаптивных системных реакций.

При регистрации низкочастотных и инфранизкочастотных сигналов возникает необходимость существенно расширить динамический диапазон биоусилителя. Это можно достичь путем использования метода компенсации дрейфа постоянной составляющей электродной разности потенциалов, реализованного в представляемом устройстве. Регистрация КГР осуществляется по методу Фере или

Тарханова. Величина тока, проходящего через электроды, устанавливается на уровне 15 мкА, так как в диапазоне токов 10 - 40 мкА кожа обладает сопротивлением, не зависящим от величины тока, а поляризация электродов несущественна [5]. Для обеспечения электрической безопасности пациента в приборе применена гальваническая развязка цепей, имеющих соединение с пациентом.

Блок-схема устройства показана на рис.1. Регистрируемый электродами Э1, Э2, биосигнал поступает на входы дифференциального усилителя биосигналов 2 (УБ). УБ построен на основе высокоточного инструментального усилителя фирмы Burr-Brown INA118 [7]. Он обеспечивает усиление двуполярных бионапряжений, высокое подавление синфазной помехи. С выхода УБ регистрируемый сигнал подается на корректирующий усилитель через блок гальванической развязки. Этот блок обеспечивает гальваническую развязку входных и выходных цепей. Он выполнен по схеме развязывающего усилителя [4]. Для гальванической изоляции объекта применяется трансформаторный преобразователь питающего напряжения 1, выполненный на основе преобразователя фирмы Maxim MAX253 [8].

С УБ напряжение, пропорциональное амплитуде КГР, поступает на инвертирующий вход усилителя 3 и усиливается до уровня, необходимого для согласованной работы со схемой автоматической компенсации и мониторинга уровня КГР.

Для компенсации постоянной составляющей бионапряжений служит блок автоматической коррекции 5. Схема коррекции работает следующим образом. Если входной сигнал становится больше +10,5V, то на входе Свх счетчика D3 устанавливается низкий уровень, разрешающий счет. На входы U/D счетчиков поступает напряжение низкого уровня, при котором содержимое счетчиков уменьшается при каждом положительном фронте на входе такта С. Как только входное напряжение станет меньше -0,5V на входе Свх счетчика D3 установится высокий уровень, который запрещает счет. Если входной сигнал становится меньше -10,5V, то на входе Свх счетчика D3 устанавливается низкий уровень, разрешающий счет, а на входы U/D счетчиков поступает напряжение высокого уровня, определяющее направление счета на увеличение. Как только входное напряжение станет больше +0,5V на входе Свх счетчика D3 устанавливается высокий уровень, который запрещает счет. Частота тактового генератора счетчиков 3 МГ ц. Двоичный код с выходов счетчиков D3 - D5 подается на входы цифро-аналогового преобразователя D8 (КР572ПА2). Цифро-аналоговый преобразователь конвертирует показания счетчиков в постоянное напряжение, пропорциональное постоянной составляющей входной (электродной) разности потенциалов. Компенсирующее напряжение подается на прямой вход усилителя 3, а его величина контролируется на вых. 2.

Фильтр низкой частоты второго порядка 4, имеющий частоту среза 30 Гц обеспечивает ограничение диапазона динамической составляющей КГР и дополнительное подавление шума и индустриальных помех.

Пример регистрации КГР с помощью данного устройства показан на рис. 2.

В настоящее время авторами проводится доработка программно-аппаратного комплекса позволяющего исключить участки разрыва электрографической кривой, получаемых при компенсации дрейфа постоянной составляющей электродной разности потенциалов.

МИС-98

II. Аппаратные и программные средства медицинской диагностики и терапии

ЛИТЕРАТУРА

1. Аладжалова Н.А. Медленные электрические процессы в головном мозге. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 240 с.

2. Аракелов Г.Г., Лысенко Н.Е., Шотт Е.К. Психофизиологический метод оценки тревожности//Психологический журнал. - 1997. - т. 18. - № 2.

3. Воронин Л.Г., Соколов Е,Н. Корковые механизмы ориентировочного рефлекса. Отношение ориентировочного рефлекса к условному рефлексу. - В кн.: Электроэнцефалографические исследования высшей нервной деятельности. М.: Изд-во АН СССР, 1962, с.310-321.

4. Кликушин Ю.Н. Развязывающий усилитель // ПТЭ. - 1986. - №

5. Окушко В.Р., Шугайлов И.А., Салабай В.Д. Прибор для регистрации психоэмоционального состояния и уровней болевой чувствительности пациента //Мед. Техника. - 1992. - №3.

6. Шабурян А.А. Исследование психофизиологических проявлений эмоциональности у лиц 18 - 20-летнего возраста // Физиология человека. - 1980. - т. 6. - № 6.

7. Burr-Brown Integrated Circuits Data Book - Data Conversion Products. 1995.

Maxim - New releases data book. - 1995. - v. IV.

Рис. 2. Пример регистрации кожно-гальванической реакции