Многоканальный усилитель биопотенциалов Советский патент 1986 года по МПК A61B5/04 

I .

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для съема и усиления биоэлектрических сигналов, в частности электрокардио сигналов

Цель Изобретения - повышение надежности съема информации при наличии сетевой помехи путем контроля состояния контактов электродов с биообъектом

На фиг. 1 и 2 представлены блок- схема и осциллограммы напряжений, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит электроды 1, соединенные с мультиплексором 2., ттравляемого декодером 3, а его выход соединен с дифференциальным усилителем 4, на выходе которого установлен амплитудный модулятор 5, подключенный к первичной обмотке сигнального трансформатора 6. Формирователь 7 тактовых и синхронизирующих импульсов соединен с вторичной обмоткой тактируюш,его трансформатора 8. Тактовый выход формирователя 7 соединен с амплитудным модулятором 5 и счетньп- входом двоичного счетчика.9. Питание всех указа ньк блоков производится от источ- Ника 10 питанияS подключенного к трансформатору 1 питания, и заземленного источника 12 питания. Выход усилителя 13 соединен с входом демультиплексора 14 и компараторов 15 и 16, Генератор 17 соединен с двоичн ым счетчиком 18 и формирователем {9 тактовых и синхронизирующих импульсов. Выходы декодера 20 соединены со светодиодами 21 и входами управления демультиплексора 14. Запоминающие элементы 22 выполнены на конденсаторах и для демодуляции , На выходе устройства установлены фильтры 23 низкой частоты. Элемент 24 ИЛИ-НЕ соединен с другими электродами светодиодов 21. Формирователи 7 и 19 и трансформатор 8 образуют узел тактирования н синхронизации. Заграждающие фильтры 25 сетевой помехи включены последовательно с фильтрами 23 низкой частоты.

На фиг, 2 изображены диаграммы поясняющие работу устройстзза при . подаче на мультиплексор 2 пяти сигналов от электродов 1 , В первом: такте Т1 на выход модулятора 5 поступает сигнал с первого электрода 1, Причем модуляция осуш,ествлена таким

10

15

2222392

образом, что половину такта выход модулятора 5 -заземлен. В четвертом такте Т4 на выходе модулятора 5 очень большой сигнал положительнбй полярности, поступающий с четвертого электрода 1. В такте Т6 осуществлена синхронизация счетчиков 9 и 18, Затем все такты повторяются.

Устройство работает следующим образом,

Тактовые импульсы, вырабатываемые формирователем 7, поступают на двоичный счетчик 9, Счетчик 9 последовательно проходит все свои п состояний (количество состояний счетчика 9 больше или равно количеству входов мультиплексора 2).

Состояние счетчика 9 в двоичном коде декодируется декодером 3 и в унитарном коде поступает на п входов управления мультиплексора 2, Поочередно, в соответствии с поступающим кодом, все п входов подключаются к входу усилителя 4, Сигнал модулируется в модуляторе 5 и через трансформатор 6 поступает на усилитель 13. Частота несущей, поступающей на модулятор 5 с формирователя 7, в два или более раза пре- вьппает частоту переключения каналов мультиплексора 2, Усиленный усилителем 13 сигнал поступает на демуль- типлексор 4, Число выходов демультиплексора 14 совпадает с числом входом мультиплексора 2, На запоми- нающих элементах 22 происходит демодуляция сигнала. Отфильтрованные фильтрами 23 сигналы поступают на выходы,

20

25

30

Синхронизация переключения каналов в мультиплексоре 2 и демульти- плексоре 14 осуществляется путем синхронизации счетчиков 9 и 18, управляющих работой мультиплексора 2 и дe ryльтиплeкcopa 14, Счетчик 18 является ведущим, а счетчик 9 ведо- MbHvs. При заполнении счетчика 18 вырабатывает импульс, устанавливающий его в нулевое состояние. Одновременно этот импульс поступает на формирователь 19, Последний вырабатывает импульс, отличньй от тактовых (этот импульс может быть, например, иной амплитуды, длительности или

полярности). Формирователь 7 выделит по заданному признаку импульс синхронизации и подаст его на вход установки счетчика 9,

Напряжение сетевой помехи, наводимое на биообъекте сетью переменного тока, является одинаковым для всех точек тела, в то же время биопотенциалы для каждой точки индивидуальны. Поэтому в дифференциальном усилителе 4 сигнал помехи подавляется, а биосигнал нет. Если любой из электродов 1 перестанет контактировать с биообъектом, то сетевая помеха в сигнале, снимаемом с соответствующего электрода 1,подавляться не будет. Так, в йримере, показанном на фиг. 2, сетевая помеха снимается с четвертого электрода 1, не подавляется и сигнал в такте Т4 очень большой. Соответственно в такте Т4 сигнал на входе компаратора 16 превысит +Uo,r, , компаратор 16 ера ботает и на его выходе появится 1. На выходе элемента 26 ИЛИ-НЕ появится напряжение логического нуля. В этот же момент времени счетчик 18 находится в четвертом состоянии и поэтому только на четвертом выходе декодера 20 имеется напряжение логической единицы. Следовательно , только через четвертый светодиод 21 в каждом цикле проходит ток, и он светится. Так как тактовая частота выбрана порядка 10 кГц, то свечение светодиода 21

12222394

воспринимается как непрерывное. В остальных тактах компараторы 15 и 16 не срабатывают и ни один светодиод 2 не загорится. Напряжение синфаз- J ной помехи - переменное напряжение, поэтому в какой-то момент времени оно станет отрицательной полярности

и 4 -и

oq

Сработает компаратор 15

и вновь загорится четвертый светодиод 2 1 .

Таким образом, при нарушении контакта между электродом 1 и биообъектом загорается соответствующий светодиод 21 и индицирует отсутствие контакта данного электрода 1. Этот же сигнал может быть использован для срабатывания соответствующих автоматических устройств. В случае нарушения контакта между биообъектом и электродом 1, соединенным с общей шиной развязанной части, будут гореть все светодиоды 21.

В случае, когда контакт между электродом 1 и биообъектом ухудшен настолько, что величина сетевой помехи Оказывается того же порядка, что и полезный биосигнал, однако не превышает Uon(кo fflapaтopы 15 и 16 не сработали) , заградительные фильтры 25 сетевой помехи ослабят сетевую помеху, не ослабляя полезный сигнал.

п

TZ

ТЗ

-и on

Г

фиг. 2

Составитель П.Буданов Редактор И.Савко Техред В.Кадар Корректор С.Черни

Заказ 1633/2 Тираж 660Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

74

75 76Т1