×
10.06.2016
216.015.46a2

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИМПЕДАНСА БИООБЪЕКТА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к медицине и может быть использовано для оценки функционального состояния организма. Способ определения составляющих импеданса биологического объекта состоит в измерении напряжения на биообъекте на границах диапазона, при этом определяют активное сопротивление и эквивалентную емкость тканей биообъекта по информативным параметрам амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), а именно - предельному напряжению и резонансной частоте, которые определяют по двум значениям напряжений на двух фиксированных частотах, являющихся границами диапазона. Из отношения предельного напряжения к резонансной частоте находят предельный ток исследуемой АЧХ, информативные и искомые параметры которой нормируют относительно эталонной АЧХ за счет определения известных составляющих импеданса образцового биологического объекта. Использование изобретения позволяет повысить точности измерения составляющих комплексного сопротивления биообъекта. 4 ил., 1 табл.
Основные результаты: Способ определения составляющих импеданса биологического объекта, заключающийся в измерении напряжения на биообъекте на границах диапазона, отличающийся тем, что определяют активное сопротивление и эквивалентную емкость тканей биообъекта по информативным параметрам амплитудно-частотной характеристики (АЧХ): предельному напряжению и резонансной частоте, которые определяют по двум значениям напряжений на двух фиксированных частотах, являющихся границами диапазона, находят из отношения предельного напряжения к резонансной частоте предельный ток исследуемой АЧХ, информативные и искомые параметры которой нормируют относительно эталонной АЧХ за счет определения известных составляющих импеданса образцового биологического объекта.

Предлагаемое изобретение относится к медицине и может быть использовано для оценки функционального состояния организма.

Известен способ измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости [см. А.с. СССР №1797079, МПК 5 G01R 27/26, опубл. 1993 г, Би №7], в котором на последовательную активно-емкостную или активно-индуктивную измерительную цепь, один из элементов которой известен, подают напряжение постоянного тока, затем через образцовый интервал времени с момента подачи напряжения на средней точке измерительной цепи измеряют первое мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи, через такой же интервал времени с момента первого измерения измеряют второе мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи и определяют неизвестный элемент по формулам.

Недостатком такого способа измерений сопротивлений является низкая точность, т.к. на результаты измерения существенно влияет нестабильность подэлектродного сопротивления как резистивной, так и емкостной его составляющих.

По способу измерения составляющих комплексного сопротивления [см. Патент РФ №2003123, МПК 5 G01R 27/26, опубл. 1993 г., Би N 41-42] измеряемое комплексное сопротивление включают параллельно измерительному параллельному колебательному контуру (или последовательно измерительному последовательному колебательному контуру) автоколебательного генератора с частотно-независимым выходным мостом, при этом реактивную составляющую комплексного сопротивления определяют по изменению частоты автоколебаний, а величину резистивной составляющей - по амплитуде на выходе частотно-независимого моста

Недостаток способа - низкая точность из-за нестабильности частоты автогенератора и существенного влияния подэлектродного сопротивления на амплитуду этих колебаний.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ определения составляющих импеданса биообъекта [см. А.с. СССР №1397024, МПК A61B 5/05, опубл. 1988 г., Бил. №19], заключающийся в том, что на биообъект подается через электроды импульс стабилизированного тока определенной полярности (например, положительной) и амплитудой I0. Вследствие емкостного характера реактивной составляющей импеданса биообъекта происходит переходной процесс нарастания напряжения на биообъекте, которое измеряется в фиксированные два момента времени t1 и t2 после начала импульса тока, получая соответственно значения напряжения U1 и U2. Измерение в момент времени t2 производится, когда емкость тканей биообъекта заряжена полностью, и переходной процесс закончился. Активное сопротивление R и эквивалентная емкость C тканей биообъекта определяются по формулам.

Недостатками прототипа являются: низкая точность из-за наличия динамической и методической погрешности и низкая оперативность, вызванные необходимостью ожидания установившегося режима ВАХ.

Технической задачей способа является повышение точности измерения составляющих комплексного сопротивления биообъекта за счет устранения методической погрешности, имеющей случайный или систематический характер.

Данная техническая задача решается за счет того, что в способе определения составляющих импеданса биологического объекта, заключающемся в измерении напряжения на биообъекте на границах диапазона, в отличие от прототипа, определяют активное сопротивление и эквивалентную емкость тканей биообъекта по информативным параметрам амплитудно-частотной характеристики (АЧХ): предельному напряжению и резонансной частоте, которые определяют по двум значениям напряжений на двух фиксированных частотах, являющихся границами диапазона, находят из отношения предельного напряжения к резонансной частоте предельный ток исследуемой АЧХ, информативные и искомые параметры которой нормируют относительно эталонной АЧХ за счет определения известных составляющих импеданса образцового биологического объекта.

Предлагаемый способ включает 2 этапа:

- измерение амплитудно-частотной характеристики для регистрации ее информативных параметров;

- определение по информативным параметрам активного сопротивления и эквивалентной емкости тканей биообъекта.

Составляющие комплексного импеданса биообъекта определяют по информативным параметрам амплитудно-частотной характеристики. Для этого на тело пациента в месте измерения сопротивления накладывают измерительные электроды, прикладывают напряжение на эталонную и исследуемую измерительные ячейки, состоящие из последовательно включенных измеряемого комплексного и эталонного сопротивлений (см. фиг. 1). На частоте ω1 и ω2 измеряют (см. фиг. 2) значения падений напряжения Uэ1 и Uэ2 эталонной 1 и U1, U2 исследуемой 2 характеристик соответственно, на эталонном сопротивлении R0. При этом для эталонной характеристики известны значения предельного напряжения Еэ и частота среза ω. По измеренным значениям напряжений и частоты находят активное сопротивление и эквивалентную емкость тканей биообъекта через информативные параметры АЧХ.

Экспериментальная зависимость U(ω)=U изменяется согласно закону

где действительная ReU и мнимая ImU части соответственно равны

Значение амплитуды сигнала на выходе определяется как

Выражение (2) представляет собой амплитудно-частотную характеристику, отражающую зависимость амплитуды напряжения на биообъекте от частоты. Параметры E и ω0 однозначно определяют характеристику эксперимента по зависимости (2), поэтому их целесообразно принять за информативные параметры полученной АЧХ. Регистрация информативных параметров E и ω0 на границах диапазона организована по двум заданным значениям частоты ω1, ω2 и соответствующим им измерениям амплитуды Uэ1, Uэ2 напряжения эталонной АЧХ с заданными параметрами Еэ и ω, и двум значениям амплитуды U1, U2 исследуемой АЧХ.

Алгоритмы определения информативных параметров находят из зависимости (2) для двух частот ω1, ω2 и измеряемых напряжений U1, U2 исследуемой АЧХ

Разделим первое уравнение системы (3) на второе и выразим параметр ω0.

Выражение для ω эталонной АЧХ находят аналогично выражению (4), которые объединяют для нормирования исследуемой АЧХ.

Отсюда следует алгоритм определения параметра ω0 с нормированной относительно эталонной АЧХ

Из системы (3) выразим параметр E

Объединим в систему выражение (6) и аналогичное ему выражение для эталонного предельного напряжения Еэ

Из системы находят нормированный по эталонной АЧХ алгоритм определения параметра E

Используя закономерности АЧХ [см. Глинкин Е.И., Наумова А.В., Одинокова А.А. Технология проектирования динамических характеристик // Вестник ТГУ. - 2013. - Т. 18, №5. - С. 2925-2933], рассчитывают предельные токи исследуемого I0 и образцового I биообъектов, как отношение предельного напряжения к резонансной частоте.

С помощью предельных параметров напряжения Еэ, E и тока I, I0 определяют значение активного сопротивления из системы

В виде искомого значения R нормированного по известным параметрам образца

Эквивалентную емкость тканей биообъекта определяют из системы

в следующем виде:

1. Адекватность предлагаемого способа физике эксперимента доказывает математическое моделирование нормированной Uнi(t)=Uнi АЧХ 3 относительно эквивалента 2 исследуемой Ui(t)=U0i АЧХ. По полученным значениям R и C определяется значение частоты среза (согласно формулы ω0=2π/T, где T=R·C), строятся исследуемая 2 и эквивалентная 3 АЧХ (фиг. 3). Затем проводится оценка адекватности полученных зависимостей по формуле определения относительной погрешности

Ее оценка представлена на фиг. 4 и не превышает 5·10-14%.

2. Повышение точности за счет устранения методической погрешности, имеющей случайный или систематический характер, приведем на следующем примере. В ходе проведения измерений возможен дрейф регистрируемых значений, обусловленный влиянием различных внешних факторов. Например, значения границ диапазона ω1, ω2 в процессе измерений могут колебаться в пределах нескольких процентов. При отсутствии нормированной функции это может привести к появлению значительной погрешности. В табл. представлены значения погрешностей εнi и εi для нормированной Uнi и исследуемой Ui функций, возникающих в результате дрейфа границ диапазона.

Анализ табл. показывает, что при изменении погрешности ε от 1 до 9%, пропорционально увеличиваются частоты ω1, ω2, соответствующие им напряжения Ui и относительная погрешность εi, из-за отсутствия эталона, компенсирующего случайные и систематические помехи εi как в предлагаемом решении. Следовательно, точность предлагаемого метода с использованием эталонной АЧХ на несколько порядков выше за счет устранения дрейфа случайной или систематической погрешности.

Таким образом, определение активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления по информативным параметрам амплитудно-частотной характеристики, нормированной по эталонной АЧХ, в отличие от известных решений, повышает точность определения составляющих импеданса биологического объекта на несколько порядков за счет адекватности предлагаемого способа эксперименту при устранении методической погрешности, носящей случайный или систематический характер при нормировании по эквивалентам (образцам) с известными значениями.

Способ определения составляющих импеданса биологического объекта, заключающийся в измерении напряжения на биообъекте на границах диапазона, отличающийся тем, что определяют активное сопротивление и эквивалентную емкость тканей биообъекта по информативным параметрам амплитудно-частотной характеристики (АЧХ): предельному напряжению и резонансной частоте, которые определяют по двум значениям напряжений на двух фиксированных частотах, являющихся границами диапазона, находят из отношения предельного напряжения к резонансной частоте предельный ток исследуемой АЧХ, информативные и искомые параметры которой нормируют относительно эталонной АЧХ за счет определения известных составляющих импеданса образцового биологического объекта.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИМПЕДАНСА БИООБЪЕКТА
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИМПЕДАНСА БИООБЪЕКТА
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИМПЕДАНСА БИООБЪЕКТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 61-66 of 66 items.
20.01.2018
№218.016.0f17

Способ определения ударного объема сердца

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, кардиохирургии, функциональной диагностике. Для определения ударного объема сердца проводят наложение двух электродов на участки тела, регистрацию сопротивления R между электродами при снятии реограммы (РГ), измерение гемоглобина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633348
Дата охранного документа: 11.10.2017
20.01.2018
№218.016.190e

Способ определения действительного значения физического параметра

Изобретение относится к области медицины, а именно к диагностике. Для определения концентрации глюкозы в крови регистрируют отношения измеренных натощак значений систолического и диастолического артериальных давлений на левой и правой руках: n - минимальное систолическое к максимальному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636181
Дата охранного документа: 21.11.2017
13.02.2018
№218.016.25d8

Неинвазивный экспресс-анализ концентрации глюкозы в крови

Изобретение относится к области медицины, а именно к эндокринологии. Для экспресс-анализа концентрации глюкозы крови накладывают термисторы над поверхностной веной головы испытуемого и измеряют натощак и после приема пищи температуру и концентрацию глюкозы в крови. Определяют концентрацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644298
Дата охранного документа: 08.02.2018
13.02.2018
№218.016.2600

Осциллографический способ измерения артериального давления

Изобретение относится к области медицины, а именно к физиологии и кардиологии. Для измерения артериального давления регистрируют и проводят анализ осциллограмм артерий в частотах от 0 Гц до 60 Гц с последующим электрическим преобразованием. Компрессию пережимной измерительной манжеты продолжают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644299
Дата охранного документа: 08.02.2018
04.04.2018
№218.016.2ebe

Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови по глюкограмме

Изобретение относится к области медицины, а именно к эндокринологии. Для неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови человека по электрическим характеристикам кожи и ткани проводят определение действительного значения концентрации глюкозы крови по калибровочной глюкосименсграмме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644501
Дата охранного документа: 12.02.2018
04.04.2018
№218.016.36d6

Устройство для измерения коэффициента термоэлектродвижущей силы материалов

Изобретение относится к области измерения параметров материалов, в частности термоЭДС. Устройство для измерения термоэлектродвижущей силы материалов содержит исследуемую и измерительную термопары, делитель напряжения и источник питания к нему в виде одной из термопар. Оно дополнительно снабжено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646537
Дата охранного документа: 05.03.2018
Showing 81-89 of 89 items.
10.07.2018
№218.016.6eea

Способ определения динамики изменения скорости оседания эритроцитов

Изобретение относится к области медицины, а именно к лабораторной клинической диагностике и может быть использовано для проведения лабораторных анализов динамики изменения скорости оседания эритроцитов, а также в исследовательских целях. Способ включает определение постоянной времени по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660710
Дата охранного документа: 09.07.2018
26.09.2018
№218.016.8bb2

Способ тонометрии глаза

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может быть использовано для тонометрии глаза. Воздействуют на глаз вибрирующим датчиком. Приближают вибрирующий датчик к глазу до наступления контакта с ним. Действуют им на глаз до момента исчезновения сигнала на выходе вибрирующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667962
Дата охранного документа: 25.09.2018
13.10.2018
№218.016.9106

Способ определения составляющих импеданса биообъекта

Изобретение относится к медицине, может быть использовано для оценки функционального состояния организма. В качестве составляющих импеданса биологического объекта определяют активное сопротивление R и эквивалентную емкость С тканей биообъекта. При этом на биообъект подают импульс...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669484
Дата охранного документа: 11.10.2018
13.10.2018
№218.016.9114

Способ определения функционального состояния системы гемостаза

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения функционального состояния системы гемостаза. Для этого проводят измерение амплитуды записи процесса свертывания крови в его начале. Определяют показатели начала и конца процесса свертывания электрокоагулограммы крови....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669347
Дата охранного документа: 10.10.2018
16.02.2019
№219.016.bb3e

Способ определения ударного объема сердца

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, кардиохирургии, функциональной диагностике. Для определения ударного объема сердца выполняют наложение двух электродов на участки тела и регистрируют сопротивление между электродами. Ударный объем сердца определяют по исследуемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679948
Дата охранного документа: 14.02.2019
01.06.2019
№219.017.728a

Способ и система регулирования температуры и давления тензомостом

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к регулированию температуры и давления тензомостом. В способе регулирования температуры и давления тензомостом, включающем подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали U, при смене...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690090
Дата охранного документа: 30.05.2019
23.07.2019
№219.017.b723

Способ определения динамики изменения скорости оседания эритроцитов

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения динамики изменения скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Для этого проводят смешивание исследуемой пробы крови с антикоагулянтом. Полученный раствор помещают в гематокритный капилляр и центрифугируют. Затем проводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695072
Дата охранного документа: 19.07.2019
15.08.2019
№219.017.bfed

Способ определения артериального давления

Изобретение относится к медицине, в частности к физиологии и кардиологии. Регистрируют и проводят анализ осциллограмм артерий в частотах от 0 Гц до 60 Гц с последующим электрическим преобразованием. Компрессию пережимной измерительной манжеты продолжают до момента появления волн ОСГ. Определяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697227
Дата охранного документа: 13.08.2019
03.09.2019
№219.017.c67d

Способ определения артериального давления

Изобретение относится к медицине, в частности к физиологии и кардиологии. Регистрируют и проводят анализ осциллограмм артерий в частотах от 0 Гц до 60 Гц с последующим электрическим преобразованием. Компрессию пережимной измерительной манжеты продолжают до момента появления волн объемной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698986
Дата охранного документа: 02.09.2019
+ добавить свой РИД