Устройство для измерения биоэлектрических потенциалов Советский патент 1992 года по МПК A61N1/02 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в качестве датчика, предназначенного для оценки электрического состояния кожного покрова, необходимой для диагностики, лечения и медико-биологических исследований,

Известно устройство для измерения би- электрических потенциалов, содержащее полый корпус с отверстиями, два электрода и регистрирующий прибор (авт. св. СССР А 61).

Известное устройство обладает сравнительно низкой точностью измерения.

Известен также электрод для отведения биоэлектрических потенциалов, содержащий контактный диск, токоотводящий проводник и чашечку с электропроводящей пастой.

Однако к этому электроду присущ недостаток, характерный для выше указанного устройства.

. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности следует считать электродную систему для регистрации биопотенциалов, содержащую корпус, первый электрод (контактную головку), выполненный 6 виде цилиндра, с токо- проводом и двумя фиксирующими токопроводными элементами, каждый из которых выполнен в виде полукольца и смещен относительно другого на 180°, имеющий стойки, на которых расположены фиксирующие заостренные элементы, а также установленный коаксиально к оси его симметрии второй электрод (токопроводя- щее кольцо), поверхность которого, за иск- лючением рабочего торца, покрыта изоляционным материалов, причем рабочий торец второго электрода расположен на уровне рабочей части фиксирующих заостренных рабочих элементов.

Оценка электрического состояния кожного покрова, получаемая при помощи этой электродной системы, существенно зависит от внешних и внутренних помех, например таких, как контактная разность потенциалов, паразитный ток изоляторов, электростатические помехи и магнитные наводки. Поэтому указанная система обладает низкой точностью измерения величины биоэлектрических потенциалов.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения биоэлектрических потенциалов, содержащее коаксиально расположенные электроды, один из которых выполнен в виде цилиндра, и токопро- воды, снабжено полевый транзистором, затвор которого соединен токопроводом с

внутренним электродом, а исток - с наружным.

Введение в устройство для измерения биоэлектрических потенциалов новых элементов и связей, а также изменение конструкции первого электрода позволило исключить влияние указанных ранее факторов на точность измерения величины биоэлектрического потенциала исследуемого

0 участка кожи.

Введение в устройство для измерения биоэлектрических потенциалов новых элементов и связей, а также благодаря измене- нию его конструкции обеспечивается

5 повышение точности измерения биоэлектрических потенциалов.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение конструкции устройства для измерения биоэлектрических потенциалов; на

0 фиг. 2 - упрощенная эквивале нтная электрическая схема устройства. - Устройство для измерения биоэлектрических потенциалов (фиг. 1) включаегв себя электрод 1 (внутренний), цилиндрический

5 контактный электрод 2 (наружный), охваты- вающий первый электрод и являющийся об- щим, токопроводы 3, 4 и полевой транзистор 5 с затвором 6 и истоком 7, При этом затвор 6 полевого транзистора 5 через

0 токопровод 3 соединен с электродом 1, а исток 7 через токопровод 4 - с наружным электродом 2. Электрод 1 выполнен в форме тонкого диска, контактная сторона которого покрыта диэлектриком 8.

5 Для практической реализации предлагаемого устройства могут быть рекомендованы следующие материалы и типы транзисторов.

Электроды 1, 2 могут быть выполнены,

0 например из латуни, покрытой серебром для предотвращения коррозии контактов; в качестве полевого транзистора 5 могут быть использованы, например транзисторы типа КП 103, КП 303. Выводы полевого транзисто5 ра 5 можно использовать также в качестве токопроводов 3, 4.

В качестве диэлектрика 8 может быть использован, например фторопласт (толщина фторопластовой пленки может быть рав0 на, например 5 мкм).

По своему принципу работы предлагаемое устройство относится к датчикам, позволяющим измерять величину (плотность) поверхностного электрического заряда.

5 Именно измерение величины поверхностного заряда исследуемого участка кожи позволяет оценить его электрические свойства.

Устройство для измерения биоэлектрических потенциалов работает следующим

образом. При наложении устройства на кожный покров происходит заряд конденсатора С1 (см. фиг. 2), образованного кожным покровом, диэлектриком 8 и внутренним электродом 1 (см. фиг. 1).

В результате этого электрода 1 получает заряд противоположного знака по сравнению со знаком заряда поверхности кожи и наружного электрода 2, имеющего с ней контакт.

Так как электрод 1 соединен через токо- провод 3 с затвором полевого транзистора 5, а электрод 2 - через токопоровод 4 с истоком 7 этого транзистора, на переходе затвор-исток полевого транзистора 5 происходит изменение разности потенциалов, обусловленное получением электродами 1, 2 разнополярных зарядов. Это приводит к изменению электрического тока, протекающего от истока к стоку(или наоборот) через полевой транзистор 5, величина которого пропорциональна измеряемому заряду.

Чувствительность к изменению разности потенциалов перехода затвор-исток полевого транзистора 5 определяется соотношением между емкостью С1 и входной емкостью С2 транзистора 5(фиг.2).

Дл я эффективной работы датчика емкость С1 должна значительно превышать емкость С2.

В этом случае при прочих равных усло- виях изменение заряда внутреннего электрода Сбудет наиболее эффективно влиять на величину потенциала на затворе 6 транзистора 5, что в свою очередь приведет к заметному изменению тока последнего.

Так, например, при площади внутреннего электрода, равной величине 2,5-10 м и при покрытии его контактной площадки пленкой из фторопласта толщиной 5 мкм изменение потенциала затвора 6 транзистора 5 при расположении устройства на обычном участке кожи и на биологически активной точке человека достигает величины 100 мВ, что приводит к существенному изменению тока транзистора.

Кроме указанных выше соотношений между емкостями С1 и С2, необходимо обеспечить минимально возможную паразитную емкость СЗ (фиг. 2) между внутренним и на- ружным электродами.

Для этого внутренний электрод рекомендуется выполнять в виде тонкого диска, а соединение 3 между ним и затвором 6 транзистора 5 должно быть кратчайшим. 0 Для этого обеспечивается минимальная длина токопровода 4 между истоком 7 транзистора 5 и наружным электродом 2.

Экспериментальные исследования первых образцов датчика показали также, что 5 функции полевого транзистора 5 может успешно выполнить один из входных полевых транзисторов операционного усилителя типа К 574УД1.

В этом случае удобно вместе с устройст- 0 вом выполнить на указанном операционном усилителе предварительный усилитель, необходимый для использования предлагаемого устройства в составе приборов. В ходе исследований установлено, что на результа- 5 ты измерений практически не влияют сте- пень давления устройства на кожный покров, его наклоны, физиологическое состояние кожи, электростатические помехи и другие наводки, что позволяет, как показы- 0 вает эксперимент, повысить точность измерения поверхностного заряда по сравнению с прототипом более, чем в 3-5 раз. Формулаизобретения

1.Устройство для измерения биоэлект- 5 рических потенциалов, содержащее коаксиально расположенные электроды, один из которых выполнен в виде цилиндра, и токо- проводы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно 0 снабжено полевым тразистором, затвор которого соединен токопроводом с внутренним электродом, а исток - с наружным.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что внутренний электрод выполнен

45 в виде диска, контактная поврхность, которого покрыта слоем диэлектрика.

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для оценки электрического состояния кожного покрова. Цель 5 изобретения - повышение точности измерений. Устройство для измерения биоэлектрических потенциалов содержит два коаксиально расположенных электрода, один из которых выполнен в виде цилиндра и связан токопроводом с истоком полевого транзистора, затвор которого соединен токопроводом с внутренним электродом. Внутренний электрод может быть выполнен в виде диска, контактная поверхность которого покрыта слоем диэлектрика. 2 ил. сл С 4 00 ГО О Ю Фаг./