192392. lajstromszámú szabadalom • Átlagolási eljárás kiváltott válaszjelek méréséhez és kapcsolási berendezés az eljárás foganatosítására
1 2 192.392 A találmány tárgya átlagolási eljárás kiváltott válaszjelek méréséhez, különösen hálózati eredetű zavarjelek kiküszöbölésével, továbbá az eljárást alkal- 5 mazó, kiváltott válaszjeleket mérő berendezés kapcsolási elrendezése. Az átlagolási eljárás alkalmas módszer periodikus, például hálózati eredetű zavarjelek kiküszöbölésére átlagoló analóg-digitális számítógépek alkalmazása esetén. Az átlagolással valamely vizsgálati alanyról elvezetett kiváltott válaszjelek jól kiemelhetők az egyéb jeleket is tartalmazó jelkészletből. Az jelkészlet a következő jelféleségeket tartalmazza szokásosan: a vizsgálati alany IJg/w belső zaját és az individuális kiváltott Uqv» válaszjelet és a vizsgálati alanyban indu- j5 kált, zavarforrást tartalmazó környezetből származó periodikus Uyp zavarjelet. A jelkészlet ezen összetevői egymástólniggetleneknek tekinthetők. A fentebbi UZg jelkészletre vonatkozó állítások a következő kifejlezessel írhatók le: UZS = USZW+ UOW+ UZP. 20 A fenti Uyg jelkészlet nem tartalmazza az UZo jelkészletet fogadó és felerősítő berendezés sajat U^sa zaját, amely a berendezés konstrukciójának függvénye, mivel annak egyébként is annyira kicsinynek kell lennie, hogy mindvégig elhanyagolható le- 25 gyen az Uz«- jelkészlethez viszonyítva annak folyamatos ellenőrzése, például egy átlagoló számítógép képernyőjén való megfigyelése közben. Ezen zaj jellege lényegében fehér zaj jellegű, amely jellegénél fogva nincs szinkronban a fentebb említett U7o jelkészlettel. 30 Az átlagolási műveletet matematikailag Bendat, J.S. fogalmazta meg mathematical analysis of average responses values for nonstationary data című cikkében (IEEE Transaction on Bio-Medival Engineering, 1964., 11. 72-81. oldal), míg műszaki-klinikai megvalósítását J. Kopex: ANOPS típusú lengyel számító- 35 gép orvosi kutatási célokra és klinikai alkalmazása című cikkében ismertette (Acta Physiologia Polonica, 1970., 21. szám, 113-123. oldal). A vizsgált alanyból származó belső zajt és a periodikus UZp zavarjelet szokásosan úgy tekintet- -ték, hogy nincsenek szinkronban az individuális kiváltott Upyy válaszjelekhez viszonyítva és így az átlagolási múvejet a következő kifejezéssel volt leírható: ^ZSs N l uoW^ j n=l = U°w * \p7 ^SZW + Uzp^ s U°w ahol n = l,2,3,...NésN értéke legalább néhány száz A fenti példakénti esetben, ha az átlagolás N = 256 lépésszámának négyzetgyöke tizenhat és az belső zaj maximális amplitúdói 64 pV értékűek, akkor az átlagolás hatására tízenhatszoros mértékben lecsökkennek, tehát a maximális átlagolt amplitúdóértékeik vagy U<j2\y és Uy^ nem nagyobb, mint 4 jrV Gyakorlati szempontból tehát a fentebb leírt átlagolási művelet hatékonyan csökkenti a zajt és a zavarjeleket abban az esetben, ha a zaj és a zavarjel maxirnálts amplitúdójának az individuális kiváltott zavarjel 45 50 55 60 legkevésbé jelentős amplitúdójához viszonyított aránya kisebb, mint 20:1 és a csökkenés mértéke arányos az átlagolási N lépésszámnak négyzetgyökével, feltéve, hogy a zaj és a zavarjel nincs szinkronban az individuális kiváltott válaszjellel. Kedvezőtlen mérési körülmények között, még abban az esetben is, ha a fenti arány teljesül, az U7 periokus zavarjel amplitúdói összehasonlíthatóvá^válnak az individuális kiváltott Uq^ válaszjel amplitúdóival és szinkronba léphetnek vele, aminek következtében az átlagolt U7 zavarjel nagysága számottevő válik és az átlagolt kiváltott Ugu; válaszjelre szuperponálódik. A szuperponált jel eltorzíthatja az átlagolt válaszjelet, méghozzá olyan mértékben,hogy a jelek kiértékelése nehézzé válik. A fentebb ismertetett helyzet a következő kifejezéssel írható le: 1 [ N £ (UoW^Zp) N |n=l 1 N jt? „f, Uszw' _________ 1 ____ __________ = (UQW * UZp) * ~ uszw a uow * UZp ahol n = 1,2,3....N, és N értéke legalább néhány száz, A fentiekben példaként ismertetett esetben, ha az átlagolási művelet N = 256 lépésszámának négyzetgyöke tizenhat, a belső Uyc-u, zaj és a periodikus Uz zavarjel maximális amplitúdói 64 /zV-osak, az átlagolási művelet tizenhatszoros csökkentő hatása csak az átlagolt Ü<jZiy belső zaj tekintetében hatásos, aminek eredményeképpen amplitúdója nem haladja meg a 4 juV értéket. Ezzel szemben az átlagolt Uz periodikus zavarjelek úgy viselkednek, mint a kiváltott átlagolt Üy,y válaszjelek, vagyis nem csökkennek, hanem értékük 64 /uV marad. Ilyen esetekben szokásosan ismert megoldású zavarszűrő eszközöket alkalmaznak, például analóg és/vagy digitális szűrőket. Az ismert szűrő a következő áramkörök csoportjaiba oszthatók: — aluláteresztő szűrők, amelyek kiszűrik a zavarjelet és a nagyobb frekvenciás jeleket, — felüláteresztő szűrők, amelyek kiszűrik a zavarjelet és az alacsonyfrekvenciás jeleket, — sávzáró szűrők, amelyek kiszűrik a zavarjelet és a zavarjel frekvenciával azonos frekvenciájú jeleket. A fenti szűrők bármelyike zavarja és eltorzítja az eredeti jelalakot vagyis az UZc jelkészletet. A szűrők által okozott interferencia áí'jeltorzulás azzal a következménnyel jár, hogy olyan jelösszetevőket is kiszűr, amelyek a kiváltott válaszjelhez tartoznak, mivel a válaszjel általában olyan összetevőket n tartalmaz, amelyeknek frekvenciája összemérhető a zavaijel alapfrekven ciájá val. Az általunk ismert kiváltott válaszjelet mérő berendezések - amelyeket például a NICOLET BIOMEDICAL CO., Amerikai Egyesült Államok, MEDELEC LIMITED, Nagy-Britannia, DISA ELEKTRONIK A/S, Dánia, Varsói Műszaki Egyetem, Lengyelország ismertetnek és gyártanak -, a periodikus Uz zavarjeleket olyan esetekben, amikor szinkronban vannak a kiváltott Uq^ válaszjelekkel, csak az említett szűrőáramkörök segítségével képesek kiszűrni. A találmány célja az ismert megoldások hiányosságainak kiküszöbölésén-- a«y m^gfp'e'ő rrV ’ arass-
