Биоусилитель с контролем качества наложения электродов

 

Биоусилитель (БУ) содержит дифференциальный потенциометрический усилитель 1 с дифференциальным и синфазным выходами и входным резистивным делителем, дифференциальный усилитель 2, генератор 3 измерительного сигнала, полосовые фильтры 4 и 6, кo fflapaтopы 5, В и 9, фазочувствительный детектор 7, источник 10 разнополярного опорного напряжения, элемент ИЛИ-НЕ 1I, элемент И 12 и блок 13 сигнализации. В БУ предусмотрена возможность контроля качества наложения электродов (3). Цель изобретения - обеспечение оперативного и однозначного определения места нарушения контакта электродов с телом пациента. При полной симметрии БУ И его входных цепей сигналы синфазной помехи и измерительный равны и на выходе усилителя 1 сигнал отсутствует . Если один из Э сместился или отклеился, то переходное сопротивление Э - кожа в этом месте увеличится , что приведет к уменьшению измерительного сигнала на соответствующем входе БУ и появлению сигнализации ia блоке 13. 1 ил. с (Л к нейтраль-, нояу х ffOimryrj 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!!) А1 (5ц 4 А 61 В 5/02

e(.r" ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 402!885/28-14 (22) 27.12.85 (46) 15.07.87. Бюл. )1 26 (72) А.Л. Версудский и Н.И. Вериго (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 858771, кл. А 61 В 5/02, 1979.

Oberg Т. А circuit for contact

monitoring in electrocardiography.

IEEE Transactions on Biomedical engeniering, vol., ВМЕ-29, 1982, Р 5, рр. 361-364. (54) БИОУСИПИТЕЛЬ С КОНТРОЛЕМ КАЧЕСТВА НАЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ (57) Биоусилитель (БУ) содержит дифференциальный потенциометрическнй усилитель 1 с дифференциальным и синфазным выходами и входным резистивным делителем, дифференциальный усилитель 2, генератор 3 измерительного сигнала, полосовые фильтры 4 и

6, компараторы 5, 8 и 9, фазочувствительный детектор 7, источник 10 раэнополярного опорного напряжения, элемент ИЛИ-НЕ ll, элемент И 12 и блок 13 сигнализации. В БУ предусмотрена возможность контроля качества наложения электродов (Э). Цель изобретения — обеспечение оперативного и однозначного определения места нарушения контакта электродов с телом пациента. При полной симметрии БУ

Н его входных цепей сигналы синфазной помехи и измерительный равны и на выходе усилителя 1 сигнал отсутствует. Если один из Э сместился или отклеился, то переходное сопротивление Э вЂ” кожа в этом месте увеличится, что приведет к уменьшению измерительного сигнала на соответствующем входе БУ и появлению сигнализации

ga блоке 13. 1 ил.

1323080

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в мониторных системах наблюдения эа состоянием больного при контроле эа различными физиологическими про- 5 цессами, отражающими биоэлектрическую активность отдельных органов тела, при одновременном контроле качества наложения электродов.

Целью изобретения является обес1О печение оперативного и однозначного определения места нарушения контакта электродов с телом пациента.

На чертеже изображена структурная схема биоусилителя.

Биоусилитель содержит дифференциальный потенциометрический усилитель 1 с дифференциальным и синфазным выходами и входным реэистивным делителем, дифференциальный усилитель 2, генератор 3 измерительного сигнала, первый полосовой фильтр 4, первый компаратор 5, второй полосовой фильтр

6, фазочувствительный детектор 7, 25 второй компаратор 8, третий компаратор 9, источник 10 разнополярного опорного напряжения, элемент ИЛИ-HE

ll, элемент И 12 и блок 13 сигнализации. 30

Дифференциальный потенциометрический усилитель 1 содержит, в свою очередь, дифференциальные усилители 1416 и резисторы 17-20. Резисторы 17 и

18 образуют входной резистивный дели- 35 тель, синфазным выходом усилителя 1 является общая точка резисторов 19 и

20, а дифференциальным выходом — выход дифференциального усилителя 16.

Устройство работает следующим об- ур разом.

Напряжение биосигнала, снимаемое с помощью электродов, наложенных на тело пациента, подается на входы усилителей 14 и 15 и далее на дифференциальный усилитель 16, с выхода которого поступает на внешнее регистрирующее устройство (на схеме не показано).

Со средней точки резисторов 19 и

20 синфазная составляющая входных сигналов (в том числе и напряжение синфазной помехи, действующей на входе биоусилителя) поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 2, на инвертирующий вход которого одновременно подается напряжейие с генератора 10 измерительного сигнала. Таким образом, на выходе усилителя 2, подключенном к нейтральному электроду, действуют два напряжения: компенсирующее напряжение синфазной помехи и измерительный сигнал, воздействующий (через тело пациента) на входы биоусилителя как синфазный сигнал.

В результате при полной симметрии биоусилителя и его входных цепей сигнал синфазной помехи и измерительный сигнал на входе усилителя 1 равны и на выходе дифференциального усилителя 16 сигналы полностью отсутствуют.

В том числе, если один иэ электродов, (сигнальный или нейтральный) начинает смещаться или отклеиваться

/ переходное сопротивление электрод— кожа в этом месте начинает увеличиваться, что приводит, в свою очередь, к уменьшению измерительного сигнала на соответствующем входе биоусилителя за счет действия делителя напряжения, состоящего иэ переходного сопротивления электрод — кожа и сопротивлений входных резисторов 17 или 18. В результате на средней точке резисторов 19 и 20, т.е. на синфазном выходе усилителя 1 аналогично изменяется величина измерительного сигнала, поступающего на инвертирующий вход усилителя 2 и далее через полосовой фильтр 4 на сигнальный вход компаратора 5.

На втором (опорном) входе компаратора 5 действует напряжение измерительного сигнала, величина которого равна выбранному порогу срабатывания (в пересчете на предельную величину контролируемого электродного сопротивления, которое в предлагаемом устройстве равно 100 кОм). В случае превышения этого порога компаратор срабатывает и на его выходе появляется напряжение, сигнализирующее об ухудшении контакта между одним иэ электродов и телом пациента.

Подобная картина характерна для любого из электродов — сигнальных или нейтрального.

Одновременно на выходе усилителя ! при ухудшении контакта в области одного из сигнальных электродов, т.е. при нарушении симметрии во вход- ных цепях этого усилителя, появляется напряжение измерительного сигнала, величина которого пропорциональна изменению напряжения на соответст3 !3230 вующем входе этого усилителя. Фаза сигнала на выходе дифференциального усилителя !б (относительно исходной фазы напряжния генератора 3) соответствует тому входу усилителя 1 н це> 5 пи которого произошло нарушение контакта между электродом и телом пациента. Например, если нарушился контакт у игнального электрода, соединенного с входом усилителя 15, то íà 10 выходе усилителя 1 появляется сигнал, фаза которого совпадает с фазой генератора 3. Если же аналогичное изменение произойдет в цепи усилителя

14> то фаза напряжения на выходе уси- !5 лителя 1 станет противоположной.

Поступая на вход фазочувствительного детектора 7 через полосовой фильтр б, настроенный также на частоту измерительного сигнала, этот сиг- 20 нал вызывает на выходе детектора появление постоянного напряжения, полярность которого. соответствует фазе пришедшего сигнала.

Далее выходной сигнал детектора 7 поступает на сигнальные входы компараторов 8 и 9, причем на опорный вход одного компаратора подается напряжение одной полярности, а на опорный вход второго компаратора — напряжение 30 другой полярности. Величина этих опорных напряжений, вырабатываемых источником 10, выбирается такой, чтобы (как и для компаратора 12) соответствовала предельному значению переход.35 ного сопротивления электрод — кожа.

При появлении на выходе детектора

7 напряжения, величина которого превысит установленное пороговое значение компараторон 8 или 9, происходит сра- 40 батывание того компаратора, полярность опорного напряжения которого соответствует полярности сигнала на выходе детектора 7. Подключив к выходам этих компараторов необходимые исполнитель- 45 ные устройства (знуконые, световые), входящие в состав блока 13 сигнализации, можно легко установить, какой из сигнальных электродов требует новой установки (переклейки). 50

Для определения факта ухудшения контакта н области нейтрального электрода в устройстве используются два логических элемента ИЛИ-НЕ и И (бло-55 ки 11 и 12), В исходном состоянии, когда электроды установлены нормально и ни один из компараторов не сработал, на вхо80 4 дах элемента И 1И-IIE I I присутстнует

11 1! 11 11

0, а на его выходе — 1 . Одновременно на одном входе элемента И 12, соединенном с компаратором 5, присутствует 0, на втором — 11, соответстненно на выходе элемента И 12 формируется 1! .

В случ",е ухудшения контакта в цепи одного из сигнальных электродов срабатывает компаратор 5 и один иэ компараторон 8 или 9. При этом на одном входе элемента ИПИ-НЕ II появляется сигнал, соответствующий "1", что приводит к возникновению на выходе этого элемента "0". Следовательно, в этой ситуации на входы элемента И 12 поступают: "1" от компаратора 5 и "0" от элемента ИЛИ-HE ll и на выходе элемента И 12 остается по-прежнему сигнал "0".

Если нарушение контакта образовалось в цепи нейтрального электрода, то срабатывает лишь компаратор 5, а дна других (8 и 9) остаются в исходном состоянии. Поэтому на обоих входах элемента ИУ!И-НЕ 1! логические

11 11

0, на его выходе логическая "1", а на обоих входах элемента И 12 логи11 11 ческая 1 и соответственно íà e r o выходе также логическая " 1 " .

Подключив к выходу элемента И I 2 исполнительное устройство, можно у ста н они ть факт ухудшения контакта в цепи нейтрального электрода .

Таким образом, усилитель и о э в оляе т, наряду с усилением биологических си гнал о в, однозначно определять, в каком и з электродов произошло ув елич е ни е и е р еходно го сопротивления эл ект род — кожа .

Формула изобретения

Биоусилитель с контролем качестна наложения электродов, содержащий дифференциальный потенциометрический усилитель с дифференциальным и синфазным выходами и входным резистивным делителем, дифференциальный уси" литель, генератор измерительного сигнала, первый полосоной фильтр и первый компаратор, при этом входы дифференциального потев>ц1с метрического усилителя подключены к сигнальным электродам,а его дифференциальный выход является выходом б;и усилителя,неинвертирующий нход д!.Ф11 !>еициального усилителя подключен к н1I I>, >ó генерато1323080

Состави- ель А. Фальцман

Текред Л.Олийнык

Корректор Н. Короли

Редактор М. Циткина

Заказ 2890/5 Тираж 595

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра измерительного сигнала и первому входу первого компаратора,второй вход которого подключен через первый полосовой фильтр к выходу дифференциального усилителя, соединенному с нейтральным электродом, а инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен

I с синфазным выходом дифференциальногс потенциометрического усилителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения оперативного и однозначного определения места нарушения контакта электродов с телом пациента, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй полосовой фильтр и фазочувствительньп» детектор, второй и третий компараторы, источник разнополярного опорного напряжения, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И и блок сигнализации, при этом дифференциальный выход дифференциального потенцнометрического усилителя соединен с входом второго полосового фильтра, опорный вход фазочувствительного детектора соединен с генератором измерительного сигнала, а его выход подключен к сигнальным входам второго и третьего компараторов, выходы которых сое10 динены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого компарато1з ра, выходы элемента И и второго и третьего компараторов подключены к входам блока сигнализации, а опорные входы второго и третьего компараторов соединены с выходами источника раэ20 нополярного опорного напряжения.