CS220360B1

CS220360B1 - Circuitry of apparatus for deep measurements of live tissue admittance

Info

Publication number: CS220360B1
Application number: CS482480A
Authority: CS
Inventors: Karel Brezina
Original assignee: Karel Brezina
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1983-04-29

Description

Vynález se týká zapojení přístroje pro· měření admitance živé tkáně, tvořené zdrojem harmonického elektrického proudu o konstantní amplitudě napětí, který má první výstup připojen na druhou pomocnou elektrodu, na druhou měřicí elektrodu a zem, druhý výstup má připojen na první pomocnou elektrodu, a jednak přes posouvatel táze na druhý vstup prvního fázového detektoru, jehož první vstup je spojen se vstupem detektoru a s prvním vstupem druhého fázového detektoru, přičemž výstup prvního fázového detektoru je zároveň druhým výstupem zapojení, výstup detektoru je zároveň prvním výstupem zapojení a výstup druhého fázového detektoru je zároveň třetím výstupem zapojení.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring the admittance of living tissue comprising a constant voltage amplitude source of harmonic electric current having a first output connected to a second auxiliary electrode, a second measuring electrode and ground; through a shift slide to the second input of the first phase detector, the first input of which is connected to the input of the detector and the first input of the second phase detector, the output of the first phase detector being the second output of the detector; third output wiring.

Při obvyklém měření admitance živé tkáně se zúčastňuje na měření živé tkáně celý elektrický proud přiváděný do tkáně ze zdroje prostřednictvím elektrod. Tento proud je v měřené tkáni rozložen nerovnoměrně v závislosti na geometrickém tvaru a vzájemné poloze elekrod, dále na fyzikálních vlastnostech různých částí tkáně a na intenzitě jejich prokrvení.In the conventional measurement of the admittance of living tissue, the entire electrical current supplied to the tissue from the source through the electrodes is involved in the measurement of living tissue. This current is unevenly distributed in the measured tissue depending on the geometric shape and mutual position of the electrodes, as well as on the physical properties of various tissue sections and on the intensity of their blood supply.

Výsledkem měření je jakási průměrná informace o stavu měřené tkáně jako celku. Tafeovfi informace nemusí upozornit lékaře na lokální „poruchu” tkáně, jestliže tato není natolik výrazná, aby podstatně ovlivnila celkový výsledek měření. Proto je třeba realizovat metodu, která umožní měření pouze v určitém místě tkáně, a to zejména v její hloubce.The result of the measurement is a kind of average information about the state of the measured tissue as a whole. Tafe information may not alert the physician to a local “tissue disorder” if it is not significant enough to significantly affect the overall measurement result. Therefore, it is necessary to implement a method that allows measurement only at a specific point of the tissue, especially at its depth.

Tuto metodu nazýváme hloubkovým měřením. Spočívá v tom, že do tkáně se přivádí elektrický proud prostřednictvím dvojích elektrod, a to měřicích a pomocných, přičemž měřicí elektroda je s příslušnou pomocnou elektrodou na stejném elektrickém potenciálu, avšak nesmí být s ní přímo spojená, a to alespoň u jedné dvojice.This method is called depth measurement. It consists in supplying tissue to the tissue by means of dual electrodes, the measuring and auxiliary electrodes, the measuring electrode being at the same electrical potential with the respective auxiliary electrode but not directly connected to it, for at least one pair.

U dosavadních přístrojů pro hloubkové měření tkáně jsou tyto požadavky splněny použitím symetrické soustavy elektrických obvodů s ideálními cívkami, magneticky vázanými s činitelem vazby k = l. Avšak toto řešení je pouze přibližné, neboť ideální cívky vyznačující se indukčností bez rezistence nelze s dostatečnou přesností realizovat.In the prior art deep tissue measurement devices, these requirements are met by using a symmetrical set of electrical circuits with ideal coils magnetically coupled to a k = l factor. However, this solution is only approximate since ideal coils with inductance without resistance cannot be realized with sufficient accuracy.

Tyto nedostatky jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první pomocná elektroda je připojena k prvnímu vstupu operačního zesilovače a dále na druhý vstup druhého fázového detektoru a první měřicí elektroda je připojena na druhý vstup operačního· zesilovače a přes odpor na výstup operačního zesilovače, přičemž paralelně k tomuto od220360 póru je svými vstupy připojen diferenční zesilovač, který má výstup připojen na první vstup prvního fázového detektoru.These drawbacks are eliminated by the circuit according to the invention, characterized in that the first auxiliary electrode is connected to the first input of the operational amplifier and further to the second input of the second phase detector and the first measuring electrode is connected to the second input of the operational amplifier and a differential amplifier is connected in parallel to the odor of the 220260 pore and has an output connected to the first input of the first phase detector.

Výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že se dosáhne rovnosti elektrických potenciálů pro měřicí a pomocnou elektrodu a tím se splní nutné podmínky pro hloubkové měření.The advantage of the circuitry according to the invention is that the electrical potentials for the measuring and auxiliary electrodes are equal and thus the necessary conditions for depth measurement are met.

Na výkresu je znázorněno schéma zapojení přístroje pro hloubkové měření tkáně podle vynálezu.The drawing shows a circuit diagram of a tissue depth measuring device according to the invention.

Zdroj 1 harmonického proudu o konstantní amplitudě napětí má první výstup 13 připojen jednak na druhou pomocnou elektrodu 9, a jednak na druhou měřicí elektrodu 7 připojenou na nulový potenciál a druhý výstup 14 má připojen jednak přes posouvatel fáze 2 na druhý vstup 22 prvního fázového detektoru 10, a jednak na první pomocnou elektrodu 8 spojenou s prvním vstupem 15 operačního zesilovače 3 a dále připojenou na druhý vstup 27 druhého fázového detektoru 11.A constant voltage amplitude harmonic current source 1 has a first output 13 connected to a second auxiliary electrode 9 and a second measuring electrode 7 connected to zero potential, and a second output 14 connected via a phase shifter 2 to a second input 22 of the first phase detector 10 and to the first auxiliary electrode 8 connected to the first input 15 of the operational amplifier 3 and further connected to the second input 27 of the second phase detector 11.

Druhý vstup 16 operačního zesilovače 3 je připojen na první měřicí elektrodu 6 a přes odpor 5 na výstup 17 operačního zesilovače 3, přičemž paralelně k tomuto odporu 5 je prvním vstupem 18 a druhým vstupem 19 připojen diferenční zesilovač 4. Výstup 20 diferenčního zesilovače 4 je spojen v uzlu s prvním vstupem 21 prvního· fázového detektoru 10, s prvním vstupem 26 druhého fázového detektoru 11 a se vstupem 24 detektoru 12. Výstup 25 detektoru 12 je zároveň prvním výstupem zapojení, výstup 23 prvního fázového detektoru 10 je zároveň druhým výstupem zapojení a výstup 28 druhého fázového detektoru 11 je zároveň třetím výstupem zapojení.The second input 16 of the operational amplifier 3 is connected to the first measuring electrode 6 and via a resistor 5 to the output 17 of the operational amplifier 3, in parallel to this resistor 5 connected to the first input 18 and the second input 19. at the node with the first input 21 of the first phase detector 10, with the first input 26 of the second phase detector 11 and with the input 24 of the detector 12. The output 25 of the detector 12 is also the first wiring output 28 of the second phase detector 11 is also the third wiring output.

Funkce zapojení podle vynálezu je následující: po připojení měřené živé tkáně „MT” prostřednictvím první měřicí elektrody 6 a druhé měřicí elektrody 7, první pomocné elektrody 8 a druhé pomocné elektrody 9 začne ze zdroje 1 harmonického proudu o konstantní amplitudě napětí a z operačního zesilovače 3 protékat elektrický proud. Tento proud má charakter dvou prostorově oddělených složek, a to pomocný proud Ip dodávaný zdrojem 1 harmonického proudu a přiváděný do tkáně prostřednictvím první a druhé pomocné elektrody 8 a 9 a měřicí proud I dodávaný operačním zesilovačem 3 a přiváděný do tkáně prostřednictvím první měřicí elektrody 6 a druhé měřicí elektrodyThe connection function according to the invention is as follows: after connecting the measured live tissue "MT" via the first measuring electrode 6 and the second measuring electrode 7, the first auxiliary electrode 8 and the second auxiliary electrode 9, a constant voltage amplitude source 1 electricity. This current has the character of two spatially separated components, namely the auxiliary current Ip supplied by the harmonic current source 1 and fed to the tissue via the first and second auxiliary electrodes 8 and 9 and the measuring current I supplied by the operational amplifier 3 and fed to the tissue via the first measuring electrode 6. second electrode

7. Operační zesilovač 3 zaručuje svými vlastnostmi, že první měřicí elektroda 6 je na stejném elektrickém potenciálu jako první pomocná elektroda 8, takže mezi nimi neprotéká žádný elektrický proud a obě elektrody dohromady vytvářejí spolu s druhou měřicí elektrodou 7 a druhou pomocnou elektrodou 9 takové rozložení elektrického proudu v měřené tkáni jako při obvyklém měření. Měřicí proud I zakreslený na připojeném schématu jako· proudová trubice „PT” prochází oblastí „O” v hloubce tkáně. Pro admitanci Ý_x té oblasti měřené tkáně, která je protékána proudovou trubicí „PT” platí:7. The operational amplifier 3 guarantees by its properties that the first measuring electrode 6 is at the same electrical potential as the first auxiliary electrode 8, so that no electric current flows between them and the two electrodes together together form the second measuring electrode 7 and the second auxiliary electrode 9 current in the tissue being measured as in a conventional measurement. The measuring current I plotted in the attached diagram as the "PT tube" passes through the "O" area at the tissue depth. For the admittance _{x x of} the area of the tissue to be measured which flows through the PT tube:

kde U je komplexní amplituda napětí zdroje harmonického proudu 1.where U is the complex voltage amplitude of the harmonic current source 1.

Je-li Ú konst., pak na výstupu 25 detektoru 12 je napětíIf Ú is const. Then the output 25 of detector 12 has voltage

U = k_d A R U_max Y_x U = _{d d} ARU _max Y _x

Na výstupu 23 prvního fázového detektoru je napětíThere is a voltage at the output 23 of the first phase detector

U = k_fd A R U²max B_xj a na výstupu 28 druhého fázového detektoru je napětíU = k _{fd The} ARU ² max B _x j is at the output 28 of the second phase detector voltage

U = ki!_D ARU2_max G_XJ kdeU = ki! _D ARU 2 _max G _X J where

Ýx = G_x - j B_x a Y_x = | Ý_x | k_d — je konstanta charakterizující detektor k_fd — je konstanta charakterizující první a druhý fázový detektor 10 a 11 A — je zesílení diferenčního zesilovače 4Ýx = G _x - j B _x and Y _x = | Ý _x | k _d - is the constant characterizing the detector k _fd - is the constant characterizing the first and second phase detectors 10 and 11 A - is the gain of the differential amplifier 4

Připojí-li se na výstupy přístroje obvody potlačující stacionární složky napětí, lze zapojení použít i pro vyhodnocení změn modulu a složek měření admitance (hloubková reografie či reopletyzmograflej.If circuits suppressing stationary voltage components are connected to the outputs of the device, the connection can also be used for evaluating changes of the module and components of the admittance measurement (depth rheography or reopletyzmographle).

Claims

Connection of an instrument for depth measurement of the admittance of living tissue consisting of a source of harmonic electric current of constant voltage amplitude, which has the output connected to the second auxiliary electrode, the second measuring electrode and ground, the second output connected to the first auxiliary electrode and a phase detector whose first input is connected to the detector input and the first input of the second phase detector, wherein the first phase detector output is the second wiring output, the detector output is the first wiring output and the second phase detector output is the third wiring output, wherein the first auxiliary electrode is connected to the first input (15) of the operational amplifier (3) and further to the second input (27) of the second phase detector (11j) and the first measuring electrode is connected to the second input (16J) of the operational amplifier (3) and via a resistor (5) to an output (17J) of the operational amplifier (3), in parallel to the resistor (5), a differential amplifier (4) having its output (20 j connected to the resistor) is connected to its first input (18J and second input (19J)). a first input (21) of the first phase detector (10).