CS230004B1

CS230004B1 - Device for scanning of potential maps

Info

Publication number: CS230004B1
Application number: CS420159A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Miklik; Antonin Vokurka
Original assignee: Miroslav Miklik; Antonin Vokurka
Priority date: 1959-07-17
Filing date: 1959-07-17
Publication date: 1984-07-16

Description

ciálních map s povrchu těles, především organických.special maps of bodies, especially organic maps.

Dosavadní zařízení, zobrazující měřitelné elektrické potenciály ve tkáních a na povrchu těles, zaznamenávají úrovně a časové změny těchto potenciálů tak, že se na zkoumaná místa přikládají elektrody a pomocí oscilografů různých typů se získávají křivky, odpovídající snímaným potenciálům. Dosud používané zařízení mají nevýhodu v tom, že konstrukce klade velké nároky na stabilitu zesilovačů a vyžadují, aby jich byl velký počet. V případě realizace většího počtu křivek narůstá další nevýhoda v jejich čtení a vzájemné korelaci. Dále byla konstruována kybernetická zařízení, ale jejich účinnost zasahovala jen malý počet křivek.Existing devices displaying measurable electrical potentials in tissues and on the surface of bodies record levels and temporal variations of these potentials by applying electrodes to the sites of interest and obtaining curves corresponding to the sensed potentials using oscillographs of different types. The devices used hitherto have the disadvantage that the design places high demands on the stability of the amplifiers and requires a large number of them. If a plurality of curves are realized, there is an additional disadvantage in their reading and mutual correlation. In addition, cybernetic devices were constructed, but their effectiveness affected only a small number of curves.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení k snímání potenciálních map s povrchu těles s povrchovými potenciály podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává ze snímací destičky, opatřené ve své dotykové ploše elektrodami, které jsou připojeny k hlavnímu členu, jenž je propojen na monitor, přičemž sumační elektroda je propojena se zemí.These disadvantages are avoided by the device for sensing potential maps from the surface of bodies with surface potentials according to the invention. Its essence consists of a sensing pad provided with electrodes in its contact surface which are connected to a main member which is connected to a monitor, the summation electrode being connected to the ground.

Podle významu vynálezu je hlavní člen tvořen prvním snímacím věncem, který je spojen se zesilovačem a tento zesilovač je napojen přes druhý snímací věnec na monitor, naproti němuž je umístěna filmová kamera, propojená se synchronizátorem a napěťovým zdrojem, který je spojen se synchronizačními motory.According to the meaning of the invention, the main member is formed by a first sensing ring which is connected to an amplifier, and the amplifier is connected via a second sensing ring to a monitor opposite to which a film camera is connected, connected to a synchronizer and voltage source connected to synchronization motors.

Je výhodné, jestliže hlavní člen je tvořen snímacími věnci, které jsou přes zesilovač připojeny k prvnímu elektronickému přepínači, který má na sobě uspořádány vychylovací obvody spojené se synchronizátorem, a první elektronický přepínač je spojen s korekčním zesilovačem, který je propojen s druhým elektronickým přepínačem, jehož vychylovací obvody jsou připojeny k synchronizátoru. Korekční zesilovač je spojen se sumačním zesilovačem, který je dále připojen na synchronizátor a na druhý zesilovač, jenž je napojen na monitor.Advantageously, the main member is formed by sensing rings which are connected via an amplifier to a first electronic switch having deflection circuits connected thereto, and the first electronic switch being connected to a correction amplifier which is connected to the second electronic switch, whose deflection circuits are connected to a synchronizer. The correction amplifier is connected to a summation amplifier, which is further connected to a synchronizer and to a second amplifier, which is connected to a monitor.

Dále je podle vynálezu výhodné, jestliže elektronický přepínač je tvořen obrazovkou s vychylovacími obvody a zaostřovacími obvody a pevně nastaveným zdrojem předpětí, zapojeným mezi katodou a řídicí mřížkou, přičemž stínítko obrazovky je opatřeno elektrodami, které jsou spojeny kabelem se snímací destičkou.Furthermore, according to the invention it is advantageous if the electronic switch comprises a screen with deflection circuits and focusing circuits and a fixed bias source connected between the cathode and the control grid, the screen of the screen being provided with electrodes which are connected by a cable to the sensor plate.

Vyšší účinky zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že používá jen jednoho řetězce zesilovacích článků pro všechny kanály při jejich střídavém zapojování. Toto stři230004 dave zapojování explorativních kanálů realizuje nejen kvantitativní zvýhodnění, ale i kvalitativní novum, tj. využití obdoby stroboskopie. Zařízení umožňuje utvoření map libovolně velkých oblastí, kde isopotenciální plochy jsou od ostatních odlišeny světlostí, která se mění v prostoru a čase přesně tak, jako potenciály na zkoumaném tělese. Toto dovoluje pohodlně okem sledovat změny jak v celé ploše, tak v každém jednotlivém bodě a podle potřeby je registrovat na záznamový pás a jeho panoramatickým snímáním a promítáním názorně s prostorovým dojmem sledovat změny v klidu i při činnosti, vhodně je zrychlit, zpomalit, zvětšit v intenzitě i v ploše, stereotypy zdůraznit navrstvením shodných pozitivů, nebo oslabit vrstvením shodných negativů a pozitivů. Jindy dovoluje zkoumáním okénka pro jediný bod a jeho následnou fotometrii pořídit příslušnou křivku, odpovídající jednomu kanálu.The higher effect of the device according to the invention is that it uses only one string of amplifier cells for all channels in their alternating wiring. This dave connection of exploratory channels realizes not only a quantitative advantage, but also a qualitative novelty, ie using the equivalent of stroboscopy. The device allows the creation of maps of arbitrarily large areas, where isopotential surfaces are distinguished from others by the brightness, which varies in space and time exactly as potentials on the investigated body. This allows the eye to conveniently observe changes across the entire area and at each individual point and register them as needed on the recording tape and, by panoramic shooting and projection, illustrate the changes at rest even during operation, suitably speed them up, slow down, intensity and in the area, emphasize stereotypes by stacking identical positives, or weaken by stacking identical negatives and positives. At other times, by examining the window for a single point and its subsequent photometry, it makes it possible to capture an appropriate curve corresponding to one channel.

Celé zařízení podle vynálezu slouží podobně jako elektrokardiograf a elektrcencefalograf k lékařské diagnostice a prohloubení dosavadních nebo získání nových informací. Zařízení opatřené synchronizátorem s měnitelnou obrazovou frekvencí a vhodnými filtry umožní i podrobnější informace o rychlosti, tvaru a charakteru i složitých zákonitostí potenciálních změn buňky a teoreticky může rozšířit informace o koloidně chemických změnách při reakcích tkáňových bílkovin, například o reakci fermentů a antilátek při difúzi v gelu a podobně.Like the electrocardiograph and the electrcencephalograph, the entire device according to the invention serves for medical diagnosis and deepening of existing or obtaining new information. A device equipped with a variable-frequency synchronizer and suitable filters will allow for more detailed information on the speed, shape and nature and complexities of potential cell changes, and theoretically can extend information on colloidal chemical changes in tissue protein reactions, such as ferment and antibody responses in gel diffusion etc.

Zařízení pro snímání potenciálních map je blíže vysvětleno pomocí přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje blokové schéma celého zařízení, obr. 2 zjednodušené provedení snímací destičky v nárysu, obr. 3 zjednodušené provedení snímací destičky v řezu, cbr. 4 principiální schéma mechanického zpracování signálu, obr. 5 principiální schéma mechanicko-elektronického zpracování signálů a obr. 6 znázorňuje elektronický přepínač.The device for reading potential maps is explained in more detail with the help of the attached drawings, in which Fig. 1 shows a block diagram of the whole device; Fig. 2 shows a simplified embodiment of a scanning plate in front view; 4 is a schematic diagram of a mechanical signal processing, FIG. 5 is a schematic diagram of a mechanical-electronic signal processing, and FIG. 6 shows an electronic switch.

Zařízení k snímání potenciálních map s povrchu těles podle obr. 1 je tvořeno snímací destičkou 1, která je výměnná a dotykem přejímá rozložené elektrické potenciály. Její dotyková plocha 8 je tvořena množstvím elektrod 6 projojených vodiči 7 s kabelem 5 s hlavním členem 2, který přičítá stále za sebou po linkách nebo cyklicky s velikou rychlostí potenciály, přivedené ze snímací destičky 1 a převádí je podle jejich úrovně na světelný bod různé světelné intenzity, zářící vždy na odpovídajícím místě monitorem 3, který je spojen s hlavním členem 2. Stejná poloha potenciálů na snímací destičce 1 a světelných bodů na monitoru 3 je zajišťována příslušnými synchronizačními obvody. Na monitoru 3 splývají tyto body při dostatečné rychlosti čtení v mapovou plechu stejně jasných a měnících se izopotenciálních vrstevnic.The device for sensing potential surface maps of the bodies according to FIG. 1 is formed by a sensing plate 1 which is replaceable and, by touch, assumes the distributed electrical potentials. Its contact surface 8 is formed by a plurality of electrodes 6 interconnected by conductors 7 with a cable 5 with a main member 2, which adds continuously, in series or cyclically at high velocity, the potentials supplied from the sensing plate 1 and converts them into different light points The same position of the potentials on the sensor plate 1 and the light points on the monitor 3 is provided by the respective synchronization circuits. In monitor 3, these points coincide with sufficient reading speed in the sheet of equally bright and varying isopotential contour lines.

Elektrický okruh se uzavírá u snímací destičky 1 sumační elektrodou 4, podobně jako u Wilsonovy svorky u elektrokardiografu. Nastavitelnost frekvence v synchronizátoru a frekvenční filtry v zesilovači umožňují využít stroboskopického efektu a odlišit, eventuálně 1 vyloučit nebo právě zdůraznit stereotypní, například metabollcké frekvence. Z obrazovky monitoru 3 měnící se obrazy buď se okem přičítají, nebo častěji — při větších frekvencích — filmovou kamerou zachycují na filmový pás, například příslušně synchronizovaný. Jindy se vhodně fotometrují.The electrical circuit is closed at the sensing plate 1 by the summation electrode 4, similar to the Wilson clamp of the electrocardiograph. Frequency adjustments in the synchronizer and frequency filters in the amplifier make it possible to take advantage of the stroboscopic effect to distinguish, possibly eliminate or just emphasize stereotypical, such as metaboll, frequencies. From the monitor screen 3, changing images are either added to the eye or more often - at higher frequencies - captured by a film camera on a film strip, for example correspondingly synchronized. Other times they are suitably photometrized.

Na obr. 2 je zjednodušený návrh snímací destičky 1 v nárysu. Je možno použít celou řadu snímacích destiček 1 podle potřeby lišících se velikostí a počtem elektrod 6, tvarem, velikostí a materiálem dotykové plochy 8 elektrod 8, profilací celé snímací destičky 1 a jejím materiálem. Prozatím navržené lékařské úkoly připadají v úvahu velikosti od několika centimetrů do několika desítek centimetrů, s počtem elektrod 6 od 120 do 400 000 a podle toho odpovídající profilace je buď rovná, nebo zakřivená podle povrchu zkoumaného orgánu, tloušťka může být libovolná, materiál lze volit s ohledem na polarizovatelnost dotykových ploch. Připojení spojů k elektrodám 8 je třeba provést tak, aby stykem kovů nevznikla stejnosměrná složka, která by mohla ovlivnit měření, pokud se nepoužije zesilovače s anulací stejnosměrné složky a brumu. Vývod je proveden mnohožilovým stíněným kabelem 5. Aby se zamezil vliv cizího pole, dopručuje se provádět měření ve stíněné místnosti. Jelikož proudy ve vodičích 7 jsou poměrně malé frekvence, nepřipadá prakticky v úvahu přeslech. Snímací destička 1 je sterilizovatelná varem. Velkou desku k snímání potenciálu s povrchu lidského těla je možno provést podobně na ohybné ploše s větším počtem zátavů s jednoduchým stíněným mnohožilovým kabelem.Fig. 2 is a simplified plan view of the sensor plate 1 in front view. A variety of sensor pads 1 may be used depending on the size and number of electrodes 6, the shape, size and material of the electrode contact surface 8, the profiling of the entire sensor pad 1 and its material. The medical tasks proposed so far are possible in sizes ranging from a few centimeters to several tens of centimeters, with a number of electrodes 6 from 120 to 400,000 and accordingly the profile is either straight or curved according to the surface of the examined organ, the thickness can be arbitrary with regard to the polarizability of the contact surfaces. The connections to the electrodes 8 should be made in such a way that the direct contact of the metals does not create a DC component that could affect the measurement, unless a DC component and a hum canceling amplifier are used. The outlet is made with a multi-core shielded cable 5. To avoid the influence of foreign fields, measurements in a shielded room are recommended. Since the currents in the conductors 7 are relatively small frequencies, crosstalk is practically out of the question. The sensor plate 1 is sterilizable by boiling. A large potential sensing plate from the human body surface can be similarly provided on a plurality of heat-sealable surfaces with a single shielded multi-core cable.

Na obr. 3 je znázorněno zjednodušené provedení snímací destičky 1 v řezu. Dotyková plocha 8 snímací destičky 1 obsahuje elektrody 8, které jsou vodičem 7 připojeny ke kabelu 5.FIG. 3 shows a simplified cross-sectional view of a sensor plate 1; The contact surface 8 of the sensor plate 1 comprises electrodes 8 which are connected to a cable 5 by a conductor 7.

Na obr. 4 je znázorněno schéma mechanického zpracování signálů. Ze snímací destičky 1 je kabel 5 s vodiči přiveden na jednotlivé segmenty prvního snímacího věnce 9, který je poháněn synchronizovaným motorem 10. Signál z rotoru prvního snímacího věnce 9, odpovídající příslušnému bodu na snímací destičce 1, je separátně zesílen v zesilovači 11, který dodá výkon k rozsvícení bodu na monitoru 3. Ze zesilovače 11 je zpracovaný signál veden na rotor druhého věnce snímacího věnce 12, který je poháněn druhým synchronizovaným motorem 12 a z odpovídajícího segmentu .vyveden na příslušné místo monitoru 3. Obraz z monitoru je snímán synchronizovanou filmovouFig. 4 shows a mechanical signal processing scheme. From the sensor plate 1, the conductor cable 5 is fed to the individual segments of the first sensor ring 9, which is driven by a synchronized motor 10. The signal from the rotor of the first sensor ring 9 corresponding to the respective point on the sensor plate 1 is separately amplified in the amplifier 11 power to illuminate a point on the monitor 3. From the amplifier 11, the processed signal is fed to the rotor of the second rim of the sensing rim 12, which is driven by the second synchronized motor 12 and from the corresponding segment.

S kamerou 14. Synchronizační kmitočet je možno odvodit vynásobením příslušného normálu nebo použitím volně kmitajících oscilátorů nebo multivibrátorů s proměnnou frekvencí a dále jej zpracovat na požadovaný tvar kmitu v synchronizátoru 15, ovládajícím napájecí zdroj 16 pro synchronizované motory 10, 13 a napájení filmovací kamery 14. Úroveň vstupních potenciálů v mikrovoltech lze bezpečně přenést mechanickými snímači. Pro malý počet bodů a menší obrazové rychlosti plně postačí čistě mechanický způsob rozkladu.With the camera 14. The synchronization frequency can be derived by multiplying the respective normal or by using freely oscillating or variable-frequency oscillators and further processing it to the desired oscillation shape in the synchronizer 15 controlling the power supply 16 for the synchronized motors 10, 13 and the film camera 14. The input potential level in microvolts can be safely transferred by mechanical sensors. For a small number of dots and lower frame rates, a purely mechanical method of decomposition is sufficient.

Na cbr. 5 je zobrazeno principiální schéma mechanicko-elektronického zpracování signálů. Ze snímací destičky 1 je veden kabel 5 s vodiči z prvního sloupce na jednotlivé segmenty snímacího věnce 17 pro příslušný sloupec, z druhého sloupce segmenty dalšího snímacího věnce 18, až z n-tého sloupce na segmenty n-tého snímacího věnce 19. Z rotoru každého snímacího věnce jde spoj na linkový zesilovač 20, 21, až na n-tý linkový zesilovač 22. Z nich jdou vývody na jednotlivé zátavy prvního elektronického přepínače 28. Z jeho katody je signál opět zesílen a korigován v korekčním zesilovači 23. Odtud je signál veden a korigován v korekčním zesilovači 23. Odtud je signál veden do sumačního zesilovače 24, kde se získá úplný televizní signál, smíchaný s příslušnými synchronizačními impulsy. Tento výsledný signál se zpracuje způsobem běžným v televizní praxi, tj. přes příslušný druhý zesilovač 25 jde na monitor 3, který má rozkladové generátory synchronizovány ze synchronizátoru 15. S monitoru 3 je obraz snímán filmovací kamerou 14, rovněž synchronizovanou ze synchronizátoru 15. Dále může být korekční zesilovač 23 propojen na druhý elektronický přepínač 26, rovněž synchronizovaný ze synchrooizátoru 15. Z jeho jednotlivých zátavů může být signál veden zpět obdobným způsobem, aNa cbr. 5 shows a schematic diagram of mechanical-electronic signal processing. From the sensor plate 1 the conductor cable 5 is led from the first column to the individual segments of the sensor ring 17 for the respective column, from the second column to the segments of the next sensor ring 18, from the nth column to the segments of the nth sensor ring 19. from the sensor ring, the link goes to the line amplifier 20, 21, except for the n-th line amplifier 22. Out of these, the outlets for the individual gates of the first electronic switch 28. From this cathode, the signal is amplified again and corrected in the correction amplifier 23. and corrected in the correction amplifier 23. From there, the signal is fed to the summation amplifier 24 to obtain a complete television signal mixed with the respective synchronization pulses. This resulting signal is processed in a manner common in television practice, i.e. via a corresponding second amplifier 25 goes to a monitor 3 having disintegration generators synchronized from the synchronizer 15. With the monitor 3 the image is captured by a film camera 14 also synchronized from the synchronizer 15. the correction amplifier 23 can be connected to a second electronic switch 26, also synchronized from the synchronizer 15. From its individual bursts, the signal can be returned in a similar manner, and

jako byl přijmut, a to přes snímací věnce na neonky, tvořící monitorovou stěnu. Kde je možno se spokojit s počtem do 200 snímacích bodů, lze vynechat snímací věnce a vyvést postupně signály z elektrod podél řádek za sebou přímo na zátavy elektronického přepínače.as it was received, through the sensor neon rims forming the monitor wall. Where it is possible to settle for up to 200 sensing points, the sensing rim can be omitted and the signals from the electrodes can be output sequentially along the rows directly to the melters of the electronic switch.

Elektrický přepínač na obr. 6 pracuje na rozdíl od rotujících elektronických přepínačů na principu rozkladu televizního obrazu. Je tvořen obrazovkou s vychylovacími obvody 27 a zaostřovacími obvody. Mezi katodou a řídicí elektrodou obrazovky je zapojen zdroj předpětí, který udržuje konstantní intenzitu paprsku. Vychýlení paprsku se děje pomocí vychylovacích obvodů 27 a soustředění paprsku do bodu pomocí zaostřovacích obvodů. Rovněž tak pro výše popsané zařízení je možno použít ostatní snímací elektronky, používané v televizní technice, a to ve spojení se snímací destičkou 1.The electrical switch in Fig. 6 operates in contrast to rotating electronic switches on the principle of television image degradation. It consists of a screen with deflection circuits 27 and focusing circuits. A bias source is connected between the cathode and the screen control electrode to maintain a constant beam intensity. The beam deflection takes place by means of the deflection circuits 27 and the beam is concentrated to the point by means of the focusing circuits. Other sensing tubes used in television technology may also be used in conjunction with the sensing plate 1 for the apparatus described above.

Vhodnou regulací proměnného kmitočtu v synchronizátoru 15 lze využít stroboskopického efektu, který pomůže diferencovat superponované modulace. Toho lze použít i při analýze projevu podráždění více buněk mezi nejblíže možnými elektrodami.By properly controlling the variable frequency in the synchronizer 15, a stroboscopic effect can be utilized to help differentiate superimposed modulations. This can also be used to analyze the manifestation of multiple cell irritation between the closest possible electrodes.

Způscb snímání potenciální mapy s povrchu živých těles lze aplikovat i u těles neživých, nebo i u jiných mnohočetných zdrojů napětí, kde potenciál napětí se liší místem a mění v čase. V defektoskopii je možné při použití vhodně konstruované snímací desky při snímání různých napěťových potenciálů vyvolaných tlakem, zkrutem a podobně sledovat mapu jejich rozdělení a průběh změn, vyvolaných defekty. Dále je možné po vhodné úpravě snímací destičky získat mapu jiných fyzikálních veličin, například povrchové pnutí atd. Ve statistice lze použít map jako názorné zachycení čtyřrozměrného kótování.The method of capturing a potential map from the surface of living bodies can be applied to inanimate bodies or other multiple stress sources, where the potential potential varies by location and changes over time. In defectoscopy it is possible to observe the map of their distribution and the course of the changes caused by defects by using a properly designed sensing plate when sensing various voltage potentials caused by pressure, torsion and the like. It is also possible to obtain a map of other physical variables, such as surface tension, etc. after appropriate adjustment of the sensor plate.

Claims

Subject

Device for sensing potential surface maps of bodies with surface potentials, characterized in that it consists of a sensing plate (1) provided in its contact surface (8) with electrodes (6) which are connected to a main member (2) which it is connected to a monitor (3), wherein the summation electrode (4) is connected to ground.

Device according to claim 1, characterized in that the main member (2) is formed by a first sensing ring (9) which is connected to an amplifier (11) and the amplifier (11) is connected to a monitor via a second sensing ring (12). (3), opposite to which a film camera (14) is connected, connected to a synchronizer (15) and a voltage source (16), which is connected to the synchronization motors (10 and 13).

Device according to claim 1, characterized in that the main member (2) is formed by sensor rings (17 to 19) which are connected via an amplifier (20 to 22) to a first electronic switch (28) arranged thereon. the deflection circuits (27) connected to the synchronizer (15), and the first electronic switch (28) is connected to a correction amplifier (23), which is connected to the second electronic switch (26), whose deflection circuits (29) are connected to the synchronizer ( 15) and the correction amplifier (23) is connected to a summation amplifier (24), which is further connected to the synchronizer (15) and to the second amplifier (25).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the electronic switch (28) consists of a screen with deflection circuits (27) and focusing circuits and a fixed

They are connected by a cable (5) to the sensing plate and the screen grille with the beacon (1).