Устройство для измерения биологи-чЕСКиХ пОТЕНциАлОВ Советский патент 1981 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для электрофизиологических исследова ний. Известно устройство для измерения биологических потенциалов, содержащее измерительные электроды, регулируемый усилитель, имеющий информационный и управляющий входы, измеритель, усилитель постоянного тока, фильтр нижних часуот, перемножитель напряжений, блок вычитания, генератор синусоидального сигнала и делитель напряжений, причем измерительные электроды подключены к измерительному входу регулируемого усилите Ия, выход которого соединен со вхо цом измерителя и первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, выход блока вычитания соединен с первым входом переМножителя напряжений, второй вход ко торого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, выход перемножителя напряжений через фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока подключен к управляющему вхо ду регулируемого усилителя, выход генератора сину-соидапьного сигнала соединен со входом делителя напряжений, выход которого соединен с информационным входом регулируемого усилителя til . Недостатком этого устройства является высокая погрешность измерения, вызванная в процессе исследования изменением сопротивления между измерительными электродами, наложенными на биообъект, что ограничивает область применения устройства и осложняет диагностику. Цель изобретения - обеспечение возможнос.ти уменьшения погрешности, вызванной изменением в процессе исследования сопротивления между измерительными электродамиf наложенными на биообъект. Указанная цель достигается тем, чтЬ в устройстве, содержащем измерительные электроды, регулируемый усилитель, имеющий информационный и управляющий входы, измеритель, усилитель постоянного тока, фильтр нижних частот, перемножитель напряжений, блок вычитания, генератор синусоидального сигнала и делитель напряжений, причем измерительные электроды под-, ключены к измерительному входу регулируемого усилителя, выход которого

соединен со входом измерителя и пер вым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, выход блока вычитания соединен с первым входом перемножителя напряжений, второй вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, выход перемножителя напряжений через фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, выход генератора синусоидальHOrciСигнала соединен также со входо делителя напряжений, выход дел ителя напряжений подключен последовательно в цепь, образованную сопротивлением информационного входа регулируемого усилителя и сопротивлением между точками наложения электродов.

На чертеже изображена структурная схема.предлагаемого устройства для измерения биологических потенциалов.

Устройство содержит измерительные электроды 1,подключенные к измерителному входу регулируемого усилителя 2, выход которого соединен со входом измерителя 3 и первым входом блока 4 вычитания, второй вход которого подключен к выходу генератора 5 синусоидального сигнала, выход блока 4 вычитания соединен с первым входом перемножителя б напряжений, второй вход которого подключен -к выходу генератора 5 синусоидального сигнала, выход перемножителя 6 напряжений через фильтр 7 нижних частот и усилитель 8 постоянного тока подключен к управляющему входу регулируемого усилителя 2, выход генератора 5 синусоидального сигнала соединен также со входом делителя 9 напряжений, выход которого подключен последовательно в цепь, образованную сопротивлением информационного входа регулируемого усилителя 2 и сопротивлением между точками наложения электродов 1

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с измерительных электродов 1, который поступает на информационный вход регулируемого усилит;еля 2, описывается выражением

..(1)

JJr-5inc4J-b Zg Sv

.

коэффициент ослабления деК лителя напряжений; биопотенциал, который необходимо точно измерить;

-пначальное внутреннее сопротивление биообъекта;

входное сопротивление регулируемого усилителя;

частота синусоидального сигнала генератора 5 синусоидального сигнала;

амплитуда синусоидального сигнала генератора.

причем первое слагаемое представляет собой калибровочный сигнал генератора 5 синусоидгшьного сигнала, а второе - полезный сигнал.

С выхода регулируемого усилителя сигнал поступает на вход измерителя 3 и описывается выражением

U&w Ko-Uex UrSincsJt .riK, (2).

где К„ К -, - номинальный коэф Bf.

фициент передачи регулируемого усилителя, причем первое слагаемое соответствует калибровочному сигналу с генератора 5 синусоидального сигна, а второе - полезному.

Этот сигнал поступает на первый вход блока 4 вычитания, на выходе которого появляется разностный сигнал, соответствующий выражению

..л Uy. (5

Так как последовательно соединенные перемножитель б напряжений, филь 7 нижних частот и усилитель 8 постоянного тока преобразуют управляющий сигнал с частотой, равной частотеои сигнала генератора 5, то регулирования коэффициента передачи регулируемого усилителя не произойдет, и на измерителе наблюдается сигнал, описываемый вторым членом выражения (2 а так как К - известная величина, то биопотенциал определяется однозначно. Если внутреннее сопротивление Z биообъекта изменилось на величину ±д2, то входной сигнал соответствует выражению

Ur .s-irmJi-2.6y U5.n. /4)

r 1/ f . - -L л 7 . JL-7...fc-

ftX- t()

,.7:.

-9%

Так как в первый момент коэффициент передачи регулируемого усилителя остается без изменений, но на выходе усилителя появляется сигнал

,,,,,,,U5.),)

-.()

,1

III -V

UpSinCUi-f Ш% « B Zg +Z-tuZ - 2:±AZi

ЙУ-i- TO на выходе блока вычитания появляется сигнал

Ug.b-Z,,yz%7,- rSinc.t.

(М

Этот сигнал преобразуется последовательно соединенными перемножителем напряжений, фильтром нижних частот и усилителем постоянного тока в управляющее напряжение, подаваемое на управляющий вход регулируемого усилителя, при этом коэффициент усиления изменяется на величину uT-i

становится

и

ц. i ь-у .-,)

к-. -к:;i IV-к -1.

Ui. ttv о V С

-Вх

-Вх

-их

а выходное напряжение регулируемого усилителя изменяется и становится равным

, I

.n-

О) На выходе блока вычитания сигнал с частотой oi исчезает, регулирование коэффициента передачи прекращается на измеритель поступает напряжение, Соответствующей второму слагаемому выражения (8. Если в процессе исследовани,я изменяется коэффициент передачи регулируемого усилителя на величину ±АК и становится равным к. вх то сигнал на первом входе блока вычитания соответствует выражению fthiv BX- 0-« г - v rSi (0 ЙЫХ1 на выходе блока -вычитания -U sintt вЬ(Х(У.в.Т Этот сигнал преобразуется последовательно соединенными перемножите лем напряжений, фильтром нижних час тот и усилителем постоянного тока в управляющее напряжение, подаваемое на управляющий вход регулируемого усилителя, в сзоответствии с которым происходит регулирование коэффициен та передачи до тех пор, пока .управляющий сигнал не становится равным нулю, т.е. пока не выполнится условие ±дК О, что исключает погрешность, вносимую изменением в процессе исследования сопротивления между измерительными электродами, наложенными на биообъект, Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить точность измерений и чувствительность диагностической аппарату1мл, что повышает надежность и качество результато при проведении научно-исследователь ских работ в медицине, биологии и физиологии. Формула изобретения Устройство для измерения биологических потенциалов, состоящее из измерительных электродов, регулируемого усилителя, имеющего информационный и управляющий входы, измерителя, усилителя постоянного тока, фильтра нижних частот, перемножителя напряжений, блока вычитания,генератора синусоидального сигнала и делителя напряжений, причем измерительные электроды подключены к измерительному входу регулируемого усилителя, выход которого соединен со входом измерителя и первым входом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу генератора синусоидального сигнала, выход блока вычитания соединён с первым входом перемножителя напрзюкений, второй вход которого подключён, к выходу генератора синусоидсшьного сигнала, выход перемножителя напряжений через фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока подключен к управлякяцему входу регулируемого усилителя, выхЬд генератора синусоидального сигнала соединен также со входом делителя напряжений, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности, вызванной изменением в процессе исследования сопротивления между измерительными электродами, наложенными на биообъект, выход делителя напряжений подключен последовательно в цепь, образованную сопро,-тивлением информационного входа регулируемого усилителя и сопротивлением между, точками наложения электродов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 434565, кл. Н 03 G 3/20, 1972.