SU1245308A1

SU1245308A1 - Unit for controlling bioelectric prosthesis

Info

Publication number: SU1245308A1
Application number: SU843770563A
Authority: SU
Inventors: Виталий Моисеевич Бернштейн
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-07-23

Description

112112

Изобретение относитс к медицинской технике и может быть использовано в системах биоэлектрического управлени протезами верхних конечностей .The invention relates to medical technology and can be used in the bioelectric control systems of upper limb prostheses.

Цель изобретени - повышение помехоустойчивости.The purpose of the invention is to improve noise immunity.

На чертеже приведена структурна схема узла управлени биоэлектрических протезов.The drawing shows a block diagram of the control unit of bioelectric prostheses.

Узел управлени имеет два канала, содержащие соответственно два усилител 1 и 2, два детектора, состо п;ие из выпр мителей 3 и 4 и сглаживающих фильтров 5 и 6, два элемента 7 и 8 вычислени степени 1/п, элемент 9 выделени разности сигналов, диоды 10 и 11, выдел ющие сигналы положительной и отрицательной пол рности, и элементы 12 и 13 йозведени в степень п. The control node has two channels containing, respectively, two amplifiers 1 and 2, two detectors consisting of rectifiers 3 and 4 and smoothing filters 5 and 6, two elements 7 and 8 of calculating the degree 1 / n, element 9 of separating the signal difference , diodes 10 and 11, which emit signals of positive and negative polarity, and elements of 12 and 13 izvizdeniya in the power of p.

Узел управлени биоэлектрических протезов работает следуюп им образом.The control unit of the bioelectric prosthesis works in the following way.

Сигналы двух мьшд усиливаютс в усилител х 1 и 2, выпр мл ютс в выпр мител х 3 и 4, усредн ютс в сглазкивающик фильтрах 5 и 6, претер певают нелинейное преобразование 8 элементах 7 и 8 вычислени сте- 1ени 1/п, причем nSd, в элемент е 9 выдел етс положительна составл юща сигнала, в другом диоде 11 - отрицательна составл юща , в элементах 12 и 13 сигнал возводитс в степень п.The two-sig- nal signals are amplified in amplifiers 1 and 2, rectified in rectifiers 3 and 4, averaged in anti-glare filters 5 and 6, and the nonlinear conversion of 8 elements 1 and 8 is interpolated, and nSd , in element e 9, the positive component of the signal is extracted, in the other diode 11, the negative component, in elements 12 and 13, the signal is raised to the power n.

Положительный эффект предлагаемого преобразовани объ сн ютс неравенством:The positive effect of the proposed transformation is explained by the inequality:

ПриWith

V,V,

.где l - отношение сигнал-помеха; , сигналы управлени ; f сигналы помехи.where l is the signal-to-noise ratio; control signals; f interference signals.

Эффективность преобразовани возрастает также с увеличением способности оператора сознательно дифференцировать сигналы мыпщ-антагонис- тов. В большинстве случаев после непродолжительной тренировки сигнал мьшцы-антагониста от непроизвольж.)3082The conversion efficiency also increases with an increase in the ability of the operator to consciously differentiate the signals of antifonists. In most cases, after a short workout, the signal is antagonist minders from undervolts.) 3082

го ее сокращени составтЕ ет 10,20% от активности управл ющей мышцы. ,Its reduction amounts to 10.20% of the control muscle activity. ,

В таблице в качестве примера привод тс относительные значени отно- 5 шени сигнал-помеха у отдельных испытуемых при (разностный способ управлени ) и и 3.In the table, as an example, the relative values of the signal-to-noise ratio of the individual subjects are given for (differential control method) and and 3.

При испьггани х используют электроды и усилители биопотенциалов с по- 0 вышенной помехозащищенностью аналогичные тем, которые используютс в системах с биоэлектрическим управ- пением. Источником помех вл ютс коллекторные сетевые электродвигате- 15 пи. При определении величины помехоустойчивости (отношение сигнал-помеха ) учитываютс пиковые значени помехи, сигнал мышцы-антагониста прин т равным 20%.When using electrodes, electrodes and amplifiers of biopotentials with increased noise immunity are used, similar to those used in systems with bioelectric control. Interference sources are collector network electric motors 15 pi. When determining the value of noise immunity (signal-to-noise ratio), the peak values of the interference are taken into account, the signal of the antagonist muscle is assumed to be 20%.

В таблице приводитс отношение помехоустойчивости различного преобразовани сигнала и помехоустойчивости раздельного управлени . Сигнал на выходе каналов управлени обозначен У, и V , причем . При этом преобразовани при и 3 соответствуютThe table lists the noise immunity ratios of the various signal conversions and the noise immunity of the separate control. The signal at the output of the control channels is designated Y, and V, and. With this, conversions with and 3 correspond to

2020

2525

ili V ili V

ZZ

иand

1one

,,

Таким образом, помехоустойчивость по критерию отношени сигнал-помеха- повысилась по сравнению с аналогом (V). в 3-5 раз при и 4-14 раз при , а по сравнению с 2J в 2,3- 2,7 раза при и 2,9-7,7 раз при п 3,Thus, noise immunity by the criterion of the signal-to-noise ratio increased in comparison with the analogue (V). 3-5 times with and 4-14 times with, and compared with 2J 2.3-2.7 times with and 2.9-7.7 times with n 3,

Эффективность предлагаемого узла тем выше, чем больше п. Величина п ограничиваетс техническими сложност ми в реализации предлагаемого преобразовани . При и 3 с учетом требований к точности преобразовани в системе биоэлектрического управлени протезом (вычисление степени 1/п, извлечение корн и возведение в степень п) можно обеспечить за счет нелинейных характеристик полупроводниковых приборов. Как показали проведенные измерени , дл практической реализации нелинейного преобразовани сигнала в случае извлечени квадратного корн и возве- цйни в квадрат достаточную точность обеспечивает использование нелинейности характеристик г ерманиевых диодов.The efficiency of the proposed node is higher, the larger the p. The value of n is limited by technical difficulties in implementing the proposed conversion. When and 3, taking into account the requirements for conversion accuracy in the system of bioelectric prosthesis control (calculation of the degree 1 / n, extraction of the root and raising to the power of n) can be achieved due to the nonlinear characteristics of semiconductor devices. As shown by the measurements, for practical implementation of the nonlinear signal conversion in the case of square root extraction and squaring into a square, sufficient accuracy is ensured by using the nonlinearity of the characteristics of germanium diodes.

Claims

BIOELECTRIC DENTURE CONTROL KIT, containing two control channels, each of which contains a series-connected amplifier, a rectifier and a smoothing filter connected to the inputs of the signal difference extraction element, and two diodes connected with different directions of current transmission, which is different from In order to increase noise immunity, an element of calculating the degree of 1 / p is additionally introduced into each control channel between the smoothing filter and the signal difference extraction element, and to each of the diodes The element of raising to the power of n is connected, where Kn = 3.

SU ,,, 1245308