[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

SU1759402A1 - Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance - Google Patents

Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance Download PDF

Info

Publication number
SU1759402A1
SU1759402A1 SU904789292A SU4789292A SU1759402A1 SU 1759402 A1 SU1759402 A1 SU 1759402A1 SU 904789292 A SU904789292 A SU 904789292A SU 4789292 A SU4789292 A SU 4789292A SU 1759402 A1 SU1759402 A1 SU 1759402A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
voltage
current
active
impedance
measuring
Prior art date
Application number
SU904789292A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Равиль Шайхуллович Ибрагимов
Леонид Алексеевич Литвинов
Хасан Назарович Давронов
Давыд Александрович Яхонтов
Игорь Борисович Дружинин
Original Assignee
Новосибирский медицинский институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новосибирский медицинский институт filed Critical Новосибирский медицинский институт
Priority to SU904789292A priority Critical patent/SU1759402A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1759402A1 publication Critical patent/SU1759402A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Устройство дл  измерени  активной и реактивной составл ющих импеданса биологических тканей позвол ет повысить точность измерений. Выходное напр жение генератора 1 симметричных пр моугольных импульсов в интеграторе 2 преобразуетс  в треугольное напр жение и после преобразовател  3 напр жение-ток в виде треугольных импульсов тока поступает на токовые электроды 4. Снимаемое с потенциальных электродов 5 напр жение через дифференциальный усилитель 6, синхронный детектор 7, усилитель 10 посто нного тока поступает на измерительный прибор 11. Управл ющее напр жение на синхронный детектор 7 поступает через двухпозиционный переключатель 8 либо непосредственно от генератора 1, либо через фазосдвигающий на 90° каскад 9. В одном положении переключател  8 показани  измерительного прибора 11 пропорциональны активной составл ющей импеданса биообъекта, в другом - его реактивной составл ющей. 1 ил. СПA device for measuring the active and reactive components of the impedance of biological tissues makes it possible to increase the measurement accuracy. The output voltage of the generator 1 symmetric rectangular pulses in the integrator 2 is converted into a triangular voltage and after the converter 3 the voltage-current in the form of triangular current pulses is supplied to the current electrodes 4. The voltage removed from the potential electrodes 5 through the differential amplifier 6, synchronous detector 7, the DC amplifier 10 is fed to the measuring device 11. The control voltage to the synchronous detector 7 is supplied through the dip switch 8 or directly from the gene rator 1, or through phase shifting by 90 ° cascade 9. In one position of the switch 8, the readings of the measuring device 11 are proportional to the active component of the impedance of the bioobject, in the other - its reactive component. 1 il. SP

Description

Изобретение относитс  к области медицины и медицинской техники и может быть использовано дл  экспресс-диагностики различных заболеваний и количественной оценки степени патологических изменений в ткан х и органах.The invention relates to the field of medicine and medical technology and can be used for the rapid diagnosis of various diseases and the quantitative assessment of the extent of pathological changes in tissues and organs.

Известны устройства дл  раздельного измерени  составл ющих комплексного сопротивлени  и, в частности, активной и ре- активной составл ющих импеданса биологических тканей, например, реографы. Реографы по устройству и принципу действи  раздел ют на бипол рные (двухэлектродные ) и тетрапол рные (четырехэлекрод- ные).Devices are known for separately measuring the components of the complex resistance and, in particular, the active and reactive components of the impedance of biological tissues, for example, rheographs. According to the device and principle of operation, rheographs are divided into bipolar (two-electrode) and tetrapolar (four-electrode).

Бипол рный реограф состоит из моста переменного тока, в одно из плеч которого с помощью двух электродов включен биологический объект. В другое плечо включены переменные калиброванные резистор и конденсатор, которые служат дл  балансировки моста переменного тока по активной и емкостной составл ющим импеданса биологической ткани. По показани м калиброванного резистора и конденсатора определ ют активное и емкостное сопроXI ел оA bipolar rheograph consists of an AC bridge, into one of the arms of which a biological object is connected with two electrodes. The other arm includes an alternating calibrated resistor and a capacitor, which serve to balance the AC bridge across the active and capacitive components of the impedance of the biological tissue. Based on the readings of the calibrated resistor and capacitor, the active and capacitive resistors are determined.

NN

о юo you

тивление биологической ткани на рабочей частоте рео графа.biological tissue at the working frequency of the graph.

Однако при использовании мостовых схем измер емые электрические характеристики биологической ткани неизбежно включают в себ  и электрические характеристики границы раздела электрод - биологическа  ткань, которые также обладают и активным и емкостным сопротивлением. Поэтому в двухэлектродных реографах с использованием мостовых схем трудно отдиф- ференцировать электрические свойства биологической ткани от погрешностей, вносимых электрическими свойствами электродов .However, when using bridge circuits, the measured electrical characteristics of biological tissue inevitably include the electrical characteristics of the electrode-biological tissue interface, which also have active and capacitive resistances. Therefore, it is difficult to differentiate the electrical properties of biological tissue from the errors introduced by the electrical properties of the electrodes in two-electrode reographs with the use of bridge circuits.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  устройство дл  измерени  активной и реактивной составл ющих импеданса биологических тканей 3, содержащее генератор высокой частоты, объект измерени , подключенный по четырехэлектродной схеме (тетрапол р- ный метод), разделительный трансформатор , первична  обмотка которого соединена последовательно с объектом измерени  м может шунтироватьс  конденсатором или резистором в зависимости от положени  имеющегос  переключател . Вторична  обмотка трансформатора соединена последовательно с потенциальными электродами образца, суммарнсз напр жение с которых зависит от фазовых соотношений.The closest in technical essence to the proposed is a device for measuring the active and reactive components of the impedance of biological tissues 3, comprising a high frequency generator, a measurement object connected in a four-electrode circuit (tetrapolar method), an isolation transformer whose primary winding with the object of measurement, it can be shunted with a capacitor or resistor depending on the position of the existing switch. The secondary winding of the transformer is connected in series with the potential electrodes of the sample, the total voltage from which depends on the phase relationships.

Известное устройство не позвол ет проводить измерени  активной и реактивной составл ющих импеданса биологического объекта, то есть активного сопротивлени  R и емкостного сопротивлени  Хс с достаточной точностью по следующим причинам. В общем случае у исследуемого биологического объекта величины Хс и R неизвестны. Тогда при измерении , например, активной составл ющей импеданса R необходимо полностью скомпенсировать емкостную составл ющую импеданса Хс. В данном устройстве эту компенсацию осуществл ют путем подключени  в первичную обмотку трансформатора конденсатора, емкостное сопротивление которого на измер емой части должно быть в точности равно емкостному сопротивлению биологического объекта. Если случайно окажетс , что емкостные сопротивлени  равны, то действительно происходит полна  компенсаци  емкостной составл ющей Хс и на выходе будет регистрироватьс  активна  составл юща  R. Если же емкостное сопротивление конденсатора будет меньше или больше Хс биологического объекта, то произойдет неполна  компенсаци  или перекомпенсаци , и на выходе данного устройства в качестве активной составл ющей R будет регистрироватьс  некоторый импеданс , который может иметь емкостной или даже индуктивный характер. АналогичныеThe known device does not allow measurements of the active and reactive components of the impedance of a biological object, i.e., active resistance R and capacitive resistance Xc with sufficient accuracy for the following reasons. In the general case, in the biological object under study, the values of Xc and R are unknown. Then, when measuring, for example, the active component of impedance R, it is necessary to fully compensate the capacitive component of impedance Xc. In this device, this compensation is carried out by connecting a capacitor to the primary winding of the transformer, the capacitance of which on the measured part must be exactly equal to the capacitance of the biological object. If by chance it turns out that the capacitances are equal, then a full compensation of the capacitive component Xc occurs and the output component R is recorded at the output. If the capacitance resistance of the capacitor is less or more than Xc of the biological object, incomplete compensation or overcompensation will occur and the output of this device as an active component R will register some impedance, which may have a capacitive or even inductive character. Similar

 влени  будут наблюдатьс  и при измерении емкостной составл ющей импеданса. Таким образом, известное устройство не позвол ет точно скомпенсировать активную и реактивную составл ющие импеданса био0 логической ткани и емкостные свойства границы раздела токовые электроды - биологическа  ткань измен ет свои электрические характеристики от частоты в широких пределах (на несколько пор дков). ВThe phenomena will also be observed when measuring the capacitive component of the impedance. Thus, the known device does not accurately compensate for the active and reactive components of the impedance of biological tissue and the capacitive properties of the interface between current electrodes — biological tissue changes its electrical characteristics from frequency over wide limits (by several orders of magnitude). AT

5 св зи с этим наличие з измерительной схеме , чувствительной к фазовым соотношени м ,индуктивногоэлемента (трансформатора)  вл етс  источником дополнительных неконтролируемых погреш0 ностей.5 therefore, the presence of a measuring circuit sensitive to phase relations, an inductive element (transformer) is a source of additional uncontrollable errors.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

На чертеже приведена функциональна  схема устройства дл  измерени  активной иThe drawing shows the functional diagram of the device for measuring the active and

5 реактивной составл ющих импеданса биологических тканей.5 reactive components of impedance biological tissue.

Устройство содержит генератор симметричных пр моугольных импульсов, интегратор 2, преобразователь 3 напр жениеThe device contains a generator of symmetric rectangular pulses, an integrator 2, a converter 3 voltage

0 -ток, два токовых электрода 4, два потенциальных электрода 5 дифференциальный усилитель 6. синхронный детектор 7, дзухпозиционный переключатель 8, фазос- двигающий на 90° каскад 9, усилитель 100-current, two current electrodes 4, two potential electrodes 5 differential amplifier 6. synchronous detector 7, dzhokhzitionny switch 8, phase-shifting 90 ° cascade 9, amplifier 10

5 посто нного тока и измерительный прибор 11.5 direct current and measuring device 11.

Устройство измерени  активной и реактивной составл ющих импеданса биологических тканей работает следующимA device for measuring the active and reactive components of the impedance of biological tissues works as follows

0 образом.0 way.

Генератор 1 симметричных пр моугольных импульсов вырабатывает строго симметричные пр моугольные импульсы напр жени  со скважностью, равной двум,The generator 1 of symmetric square-wave pulses produces strictly symmetric square-wave voltage pulses with a duty cycle equal to two,

5 что необходимо дл  обеспечени  работы синхронного детектора с высокой точностью . Симметричные импульсы напр жени  пр моугольной формы поступают на интегратор 2, где происходит преобразование5 that is necessary to ensure the operation of the synchronous detector with high accuracy. Symmetric rectangular voltage pulses are applied to integrator 2, where the conversion occurs

0 пр моугольных импульсов в напр жение пилообразной формы, которое затем подаетс  на преобразователь 3 напр жение - ток. С выхода преобразовател  3 ток подаетс  на токовые электроды 4, наход щиес 0 rectangular pulses into a sawtooth voltage, which is then applied to the voltage-current converter 3. From the output of the converter 3, the current is supplied to the current electrodes 4, which are located

5 на биообъекте. Необходимость введени  стабилизации зондирующего или измерительного тока вызвана тем, что переходные сопротивлени  границы раздела токовыб электроды - биологическа  ткань непосто-  нны и завис т от многих факторов: силь5 on the bioobject. The need to introduce stabilization of the probing or measuring current is caused by the fact that the transient resistances of the interface between the current and electrodes — biological tissue are not constant and depend on many factors:

прижима электродов, времени контактировани , наличи  влаги, материала электродов и их площади. Точность измерени  зависит от точности поддерживани  посто нной величины измерительного тока.clamping electrodes, contact time, moisture, electrode material and their area. The measurement accuracy depends on the accuracy of maintaining a constant measuring current.

Падение напр жени  снимаетс  с поверхности биологической ткани с помощью потенциальных электродов 5 и подаетс  на вход дифференциального усилител  6. Усиленное напр жение поступает на синхрон- ный детектор 7. Если двухпозиционный переключатель 8 находитс  в положении Хс, то фаза тока будет опережать фазу управл ющих импульсов на 90°, и на выходе синх- ронного детектора 7 по вл етс  напр жение, пропорциональное величине емкостного сопротивлени  ткани. Если двухпозиционный переключатель 8 находитс  в положении R, то фаза будет совпадать с фазой управл ющих импульсов, и на выходе синхронного детектора 7 по витс  напр жение, пропорциональное величине активного сопротивлени  биологической ткани. Продетектированный сигнал с выхода синхронного детектора 7 поступает в уси- литель 10 посто нного тока, с выхода которого усиленное напр жение подаетс  на измерительный прибор 11, показани  которого пропорциональны величине активного или емкостного сопротивлени  ткани.The voltage drop is removed from the surface of the biological tissue using potential electrodes 5 and is fed to the input of differential amplifier 6. The increased voltage is fed to the synchronous detector 7. If the DIP switch 8 is in the Xc position, the current phase will be ahead of the control pulses by 90 °, and the output of the synchronous detector 7 appears a voltage proportional to the capacitance of the tissue. If the dip switch 8 is in the R position, the phase will coincide with the phase of the control pulses, and the output of the synchronous detector 7 is voltage proportional to the active resistance of the biological tissue. The detected signal from the output of the synchronous detector 7 enters the DC amplifier 10, from the output of which the amplified voltage is applied to the measuring device 11, the readings of which are proportional to the active or capacitive resistance of the fabric.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  измерени  активной и реактивной составл ющих импеданса биологических тканей, содержащее два токовых и два потенциальных электрода и двухпозиционный переключатель, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в него введены последовательно соединенные генератор симметричных пр моугольных импульсов, интегратор и преобразователь напр жение- ток, выходы которого подключены к токо- зым электродам, последовательно соединенные дифференциальный усилитель , входы которого соединены с потенциальными электродами, синхронный детектор, вход управлени  которого подключен к выходу двухпозиционного переключател , усилитель посто нного тока и измерительный прибор, а также фазосдви- гающий на 90° каскад, вход которого соединен с входом интегратора и первым входом двухпозиционного переключател , а выход подключен к второму входу двухпозицион- ного переключател .The invention The device for measuring the active and reactive components of the impedance of biological tissues, containing two current and two potential electrodes and a two-position switch, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, sequentially connected generator of symmetric square impulses, an integrator and a converter are introduced into it voltage - current, the outputs of which are connected to current electrodes, are connected in series by a differential amplifier, whose inputs are connected to potential electrodes, a synchronous detector, the control input of which is connected to the output of a two-position switch, a DC amplifier and measuring device, as well as a phase-shifting 90 ° cascade, the input of which is connected to the integrator's input and the first input of the two-position switch, and the output connected to the second input two-way switch.
SU904789292A 1990-02-06 1990-02-06 Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance SU1759402A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904789292A SU1759402A1 (en) 1990-02-06 1990-02-06 Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904789292A SU1759402A1 (en) 1990-02-06 1990-02-06 Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1759402A1 true SU1759402A1 (en) 1992-09-07

Family

ID=21495109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904789292A SU1759402A1 (en) 1990-02-06 1990-02-06 Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1759402A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998025519A1 (en) * 1996-12-11 1998-06-18 Technology Commercialization International, Inc. Method for producing a tomographic image of the body and electric impedance tomograph
RU2488104C1 (en) * 2012-01-27 2013-07-20 Анатолий Иванович Мамаев Method for determination of electrical characteristics and/or identification of biological objects and apparatus for realising said method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Клиническа реографи . / Под ред. В.Г.Шершнева, Киев: Здоровье, 1977, с.8. Тренчук В.В. Импедансометри роговицы глаза, Киев : Здоровье, 1986, с.88. Гуревич М.И., Соловьев А.И., Литовчен- ко Л.П. и Доломан Л.Б. Импедансна реоп- летизмографи . Киев: Наукова думка, 1982, с.70-71. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998025519A1 (en) * 1996-12-11 1998-06-18 Technology Commercialization International, Inc. Method for producing a tomographic image of the body and electric impedance tomograph
US6236886B1 (en) 1996-12-11 2001-05-22 Technology Commercialization International Method for producing a tomographic image of the body and electric impedance tomograph
RU2488104C1 (en) * 2012-01-27 2013-07-20 Анатолий Иванович Мамаев Method for determination of electrical characteristics and/or identification of biological objects and apparatus for realising said method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3085566A (en) Apparatus for measuring the electrical response of living tissue
JP3907353B2 (en) Bioimpedance measurement device
CN100582808C (en) Measurement method of ferroelectric materials electric hysteresis loop wire
US4242631A (en) Front-end circuit apparatus for impedance measurements and the like
KR20010005556A (en) Impedance-to-voltage converter
CN111307183B (en) Dynamic measurement circuit of array type capacitance sensor
Degen et al. Continuous Monitoring of Electrode--Skin Impedance Mismatch During Bioelectric Recordings
SU1759402A1 (en) Device for measuring active and reactive components of biological tissue impedance
US4321544A (en) Method and improved apparatus for obtaining temperature-corrected readings of ion levels and readings of solution temperature
US3448378A (en) Impedance measuring instrument having a voltage divider comprising a pair of amplifiers
Torrents et al. Compensation of impedance meters, when using an external front-end amplifier
RU2196504C2 (en) Device for measuring active and capacitive components of biological tissue impedance
RU2319443C2 (en) Device for measuring active and capacitive components of impedance of palate tonsils
SU693278A1 (en) Device for selecting pairs of transistors
RU2000117324A (en) DEVICE FOR MEASURING ACTIVE AND CAPACITIVE COMPONENTS OF IMPEDANCE OF BIOLOGICAL TISSUES
RU2029965C1 (en) Capacitive sensor dielectric loss measuring device
SU757151A1 (en) Rheograph
RU2083157C1 (en) Apparatus for measuring polarization factor of biological tissues
RU2026004C1 (en) Device for measuring friability of epithelial tissue of alimentary canal
Rahi̇Mov et al. INVESTIGATION OF TECHNICAL MEANS OF DETERMINING THE QUASI-STATIC RESISTANCE OF THE HUMAN BODY
SU1201686A1 (en) Capacitance level meter
SU1367938A1 (en) Apparatus for measuring electric resistance of biological tissue
RU2034288C1 (en) Meter of grain moisture
SU102495A1 (en) Method for measuring the time constant of capacitors by self-discharge method
SU815472A1 (en) Dynamic device for measuring small displacements