Усилитель биоэлектрических сигналов

 

Усилитель биоэлектрических сигналов содержит два электрода 1, два дифференциальных усилителя 2, 3, предварительный дифференциальный усилитель 4, интегратор 5 и фазоинвертор 6. Цель изобретения - повышение помехозащищенности путем подавления стационарной и квазистационарной составляющей биопотенциалов на электродах. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

16 (49) (()) (51)5 А 61 В 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4652244/14 (22) 20.02.89 (46) 30,07.91. Бюл. М 28 (71) Институт физиологии им. И.П,Павлова (72) Д.А.Карпов (53) 615.45(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1217339, кл. А 61 В 5/04, 1982. (54) УСИЛИТЕЛЬ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ (57) Усилитель биоэлектрических сигналов содержит два электрода 1, два дифференциальных усилителя 2 и 3, предварительный дифференциальный усилитель

4, интегратор 5 и фазоинвертор 6. Цель изобретения — повышение помехозащищенности путем подавления стационарной и квазистационарной составляющей биопотенциалов на электродах. 1 ил.

1666062 лее 50

Изобретение относится к мадицинской

1ехнике, а именно к усилителям биоэлектрических сигналов, и может быть использовано в приборах, предназначенных для регистрации биоэлектрических потенциаJioB, Цель изобретения — повышение помехозащищенности путем подавления тационарной и квазистационарной сотавляющей биопотенциалов на элактроах, На чертеже представлена структурная хема усилителя биоэлектрических сигналов.

Устройство содержит два электрода 1, оединенных с неинвертиру ощими входаи двух дифференциальных усилителей 2 и, выход первого из которых соединен с еинвертирующим входом, а выход другого с инвертирующим входом предварительного дифференциального усилителя 4, выход которого является выходом устройства

) связан через интегратор 5 и фазоинвертор с инвертирующим входом второго из диференциальных усилителей 3, а инвертирущий вход первого дифференциального силителя 2 соединен с выходом интегратоа5, Устройство работает следующим образом.

Биоэлектрические сигналы, снимаемые при помощи электродов 1, поступают на нейнвертирующие входы дифференциальнь,х усилителей 2 и 3 и далее на входы предварительного усилителя 4. На инвертирующие входы дифференциальных усилителей в случае, если биоэлектрический сигнал содер кит стационарную или квазистационарную составляющую, поступает компенсирующее напряжение обратной связи, которое вырабатывается из выходного напряжения предварительного усилителя 4 интегратором 5 и фазоинвертором 6, причем на инвертирующий вход первого из дифференциальных усилителей 2 компенсирующее напряжение подается с выхода интегратора

5, а на инвертирующий вход второго из дифференциальных усилителей 3 компенсирующее напряжение подается с выхода фазоинвертора 6, Возникающая при этом следящая обратная связь действует так, что при появлении на электродах 1 наряду с полезным сигналом напряжения стационарной или квазистационарной разницы биопотенциалов на инвертирующих входах усилителей 2 и 3 устанавливается (с соответствующим знаком) напряжение обратной связи, равное по величине напряжению стационарной или квазистационарной помехи, в результате чего на выходе предваритель20

55 ного усилителя 4 происходит компенсация этой помехи. Постоянная времени интегратора 5выбирается с:ущественн,о больше периода низшей частоты спектра полезного сигнала.,В противном случае происходит искажение полезного сигнала эа счет ослабления низкочастотных составляющих его спектра, Для предотвращения насыщения выходов дифференциальных усилителей 2 и

3 с учетом того, что реально существующая стационарная или квазистационарная составляющая биологических потенциалов на электродах на превышает 100 — 150 мВ, целесообразно выбирать коэффициент усиления дифференциальных усилителей 2 и 3 не боДля наглядного пояснения работы компенсирующей обратной связи рассматривают случай, когда на один из электоодов 1 подан стациснарный потенциал 200 мВ, а на второй электрод 0 м В, Считают, что коэффициенты усиления усилителей 2 и 3 равны К1, а предварительного усилителя V2, Через некоторое время, определяемое характеристиками интегратора 5, устанавливается стационарноа распределение потенциалов.

Полезный биопотенциал усиливается усилителем в целом в К:=K1xK2 раз. а стационарная помеха (0,2 В) уменьшается на выходе усилителя по сравнению с его входом в 2 раза (0,1 В), При этсм соотношение сигнал/стационарная помеха увеличивается в

2хК1хК2 раз.

Особое внимание следует уделить реализации предварительного дифференциального усилителя 4. Предпочтительно его реализовать по схеме стандартного измерительного усилителя на трех ОУ или на монолитной интегральной схеме измерительного усилителя. Это обеспечивает необходимые характеристики всего усилителя B целом, в частности коэффициент ослабления синфазного сигнала КОСС не менее l00 дБ.

Таким осразом, применение усилителя улучшаат условия отведения, позволяет отказаться or входных разделительных конденсаторов, использование которых во входных целях приводит к существенному ослаблению КОСС и возрастанию наводок, но ранее было необходимо для устранения стационарных и квазистационарных биопотенциалов.

Формула изобретения

Усилитель биоэлектрических сигналов, содержащий два электрода, соединенных с неинвертирующими входами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выход одного из которых соединен с неинвертирующим входом, а выход другого — c инвертирующим входом предва1666062

Составитель А, Сазонов

Редактор Н. Киштулинец Техред М.Моргентал Корректор М. Демчик

Заказ 2474 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 рительного дифференциального усилителя, выход которого является выходом устройства и соединен через интегратор и фазоинвертор с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности путем подавления стационарной и квазистационарной составляющей биопотенциалов на электродах, инвертирующий вход первого дифферен5 циального усилителя соединен с выходом интегратора.