Датчик биоэлектрических потенциалов Советский патент 1988 года по МПК A61B5/05 

ее со

а ;с

Изобретение предназначено для измерения электрофизиологических параметров человека и животных. Цель изобретения - повышение точности из мерения за счет снижения влияния омического сопротивления контакта электрод - поверхность тела. Датчик содержит потенциальные электроды 1 и 2, окруженные диэлектриком 3, параэпек- трик в виде частей 4, 5 и б и ей;- нальные электроды 7 и 8. Часть 4 имеет осевую поляризацию, а части 5 и 6 поляризованы перпендикулярно этому направлению и взаимно противоположно. Источник напряжения высокой частоты соединяют с одним из сигналь- ных электродов, а другой - с измерителем тока. Датчик устанавливают одним из потенциальных электродов на кожу в точке измерения биопотенциала, а другой - с индифферентньпч электродом. Происходит изменение направления вектора поляризации части 4 параэлектрика под действием иапряжен- ностей полей высокой частоты, создаваемых источником через электроды 7 и 8 и части 5 и 6, и биоэлектропо- тенциала от биообъекта, подаваемого через электроды 1 и 2. 2 ил. с (Л

Фие. /

Ияобретеиие OTHCICHTCH к измерениям р мрдипине н биологии и может быть исг оль9ова о при разработке средств измерения электрофи- иологи- ческих параметров оргаиизна чспонека и жиногных, а также для осуществле ния этих намерений.

Цель изобретения повышение гоч- ногти нзмерення за счет снижения влияния омического сопротивления ко такта электрод поверхность тела.

На фиг, 1 схематически изображен датчик биоэлектрических потенциалов; на фиг. 2 - схема включения датчика в измерительную иечь.

Датчик биоэлектрических потенциалов состоит из потенциальных элек тродов 1 и 2, выполненных в виде ко нусов, обращенных вершт«нами друг к другу и окруженных диэлектриком 3, параэлектрика, состоящего из частей 4, 5 и 6, г/ри этом средняя часть 4 заключена между нершииами конусов потенциальных электродов 1 и 2 поля ризована в их направлении, крайние части 5 и 6 параэлектрика поляризова ны перпендикулярно ему и взаимно противоположно и на их внешние по- верхности нанесены сигнальные элек троды 7 и 8,

Датчик биоэлектрических потенциа лов работает следующим образом, Ис- точник 9 напряжения высокой частоты соединяется с сигнальным электродом, на:7ример электродом 7, а другой сигнальный электрод 8 - с измерителем 1П тока высокой частоты. Датчик од- fum из потенциальнь х электродов, например электродом 2, устанавливается на поверхность тела человека в точке измерения биопотенциала, а второй потенциальный электрод 1 соединяется с индифферентным электродом (не показан). При этом емкость С, образуется частью 5 параэлектрика и сигнальным электродом 7, емкости С, С образуются границей раздела частей 5 и 4 параэлектрика и потенциальными электродами 1 и 2 соответственно, емкости С, С j - границей раздела частей 4 и 6, параэлектрика и потенциальными электродами 1 и 2, соответственно, емкость Cg образуется границами раздела части 4 с частями 5 и 6 параэлектрика, емкость С образуется частью 6 параэлектрика и сигнальным электродом 8, емкость Сд образуется между понгрхностями по

-

-

-

0

15

20

25

30

35

40

45

50

55

тепциальиого электрода 2 и тела человека в точке измерения биопотенциала, емкость Се образуется между вершинами конусор потенциальных злрктродов I и 2.

В силу того, что часть 4 пара- электрика поляризована перпендикулярно нанравленуто поляризации частей 5 и 6 параэлектрика, емкость , С, а также паразитные емкости С ,,С C 5 С , и , что достигается конструктивно.

Принципом работы датчика биоэлектрических потенциалов ярляется изменение сопротивления высокочастотному току, протекающему в направлении сигнальных электродов 7 и 8, а счет изменения емкости С.

Емкость С изменяется при воздействии на часть 4 параэлектрика электрического поля между вершинами конусов потенциальных электродов 1 и 2, форма которых обуславливает чувствительность датчика. Этому же способствует увеличение отношения Cg/Cg, например, за счет уменьшения диэлектрической проницаемости пара- электрика Б направлении поляризации.

Так как С ,С ,, то сопротивление высокочастотному току определяется емкостью С. Конструктивно за счет геометрических размеров частей 4, 5, 6 параэлектрика и потенциальных электродов I и 2 достижима глубина модуляции тока высокой частоты до 50% с частотой изменения потенциала на поверхности тела от источника 11 биопотенциала. Изменение емкости С 4 происходит вследствие изменения направления вектора поляризации части 4 параэлектрика под действием напряженностей полей высокой частоты, создаваемой источником 9 напряжения высокой частоты через электроды 7, 8 и части 5, 6 параэлектрика, и биоэлектропотенциала, создаваемой источником 1 1 биопотенциа.па через емкость Cij и потенциальные электроды I и 2.

Таким образом, при использовании предлагаемого датчика многократно снижается напряженность электрического поля, требующаяся для изменения диэлектрической проницаемости, происходит конструктивная развязка цепей измеряемого (управляющего) и высокочастотного сигналов, исключаюошя нежелательное воздействие высокочас-

тотного тока на организм человека, а также значительное увеличение чувствительности за счет комбинированного использования геометрии потенциальных электродов и ориентации вектора поляризации частей параэлектри- ка. При этом отмечается высокая устойчивость к действию синфазных помех промышленной частоты ввиду прозе дения измерений в области высокочастотных сигналов и гальваническая развязка тела человека от цепей измерительных приборов. Формула изобретения Датчик биоэлектрических потенциалов, содержащий два сигнальных электрода, два потенциальных электрода и размещенные между ними паразлек- трик и диэлектрик, о т л и ч а ю-

фиг. 2

щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения биоэлектрических потенциалов за счет снижени влияния омического сопротивления контакта электрод - поверхность тела потенциальные электроды выполнены в виде конусов, обращенных вершинами друг к другу, а параэлектрик выполнен из трех частей с различной ориентацией вектора поляризации, при этом средняя его часть заключена между вершинами конусов потенциальных электродов и имеет осевую поляризацию, а крайние части параэлектри- ка поляризованы взаимно противоположно и перпендикулярно направлению поляризации средней части, при этом на их внешние поверхности нанесены сигнальные электроды.