Многоканальный усилитель биопотенциалов

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в приборах для регистрации и/или автоматической обработки биоэлектрических сигналов, в частности эяектрокардиосигналов, Целью изобретения является расширение области применения устройства и повышение достоверности его выходных сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство , содержащее электроды 1, мультиплексор 3, блок 4 управления мультиплексором, дифференциальный усилитель 5, модулятор 6, блок 7 гальванической развязки, усилитель 8 модулированного сигнала, генератор 13 тактовых импульсов, дзмультиплексор 9, блок 14 управления демультиплексором, блок 12 анализа, блок 16 индикации и блоки10 демодуляции , введены блок 2 весовых цепей, блоки 11 полосовых фильтров и блок 15 логической обработки. Это позволяет использовать устройство для съема и усиления сигналов как биполярных, так и униполярных электрокардиографических отведений, обеспечивает повышение чувствительности контроля к нарушениям контакта между кожей и отводящими биопотенциалы электродами , а также локализацию и индикацию места нарушения контакта. 5 ил. у Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з А 61 В 5/05

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848461/14 (22) 09.07,90 (46) 15.06.93. Бюл. hh 22 (71) Ленинградское научно-производствен- . ное объединение "Гранит" (72) О.Б.Вышеславцева, О.А.Киселева, Е.В. Костюк, Ю.P. Кремер, К,М.Матус и

А.В..Михайлов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1222239, кл. А 61 В 5/04, 1986. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ БИ ОПОТЕНЦИАЛОВ (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в приборах для регистрации и/или автоматической обработки биоэлектрических сигналов, в частности злектрокардиосигналов. Целью изобретения является расширение области применения устройства и повышение достоверности его выходных сигналов. Сущность

„„5lJ.„„1821136 А1 изобретения заключается. в том, что в устройство, содержащее электроды 1, мультиплексор 3, блок 4 управления мультиплексором, дифференциальный усилитель. 5, модулятор 6, блок 7 гальванической развязки, усилитель 8 модулированного сигнала. генератор 13 тактовых импульсов, демультиплексор 9, блок

14 управления демультиплексором, блок 12 анализа. блок 16 индикации и блоки 10 демодуляции, введены блок 2 весовых цепей, блоки 11 полосовых фильтров и блок I5 логической обработки. 3то позволяет использовать устройство для съема и усиления сигналов как биполярных, так и униполярных электрокардиографических отведений, обеспечивает повышение чувствительности контроля к нарушениям контакта между ко. жей и отводящими биопотенциалы электродами, а также локализацию и индикацию места нарушения контакта. 5 ил, 1821136

3 4

Изобретение относится к медицинской цепей управления осуществляется с по. технике и может быть использовано в уст- мощью диодной оптопары АОД130А. ройствахдля регистрации и/или автомати- . Усилитель модулированного сигнала 8 ческой обработки биоэлектрических hbtnohHBH на операционном усилителе(миксигналов. в частности электрокардиосигна- 5 росхема КР544УД1А) по схеме с отрицательлов.(ЭКС). ной обратной связью.

Цель изобретения — повышение досто- Демультиплексор 9 выполнен на микроверности его выходных сигналов.. схеме К591КНЗ, Нэ вход демультиплексора

На фиг, 1 представлена структурная поступает модулированный биоэлектричезлектрйческая схема устройства; на фиг. 10 ский сигнал (первый. вход демультиплексо2- схема блока анализа; на фиг,3-.схема ра), 8 зависимости от управляющего блока управления мультиплексором; на сигнала на втором входе демультиплексорэ, фиг, 4, 5 — структурная схема алгоритма на его выходе формируется сигнал одного, микро ЭВ М. из 12 общепринятых отведений. Каждый выУстройство содержит 1 — электроды, 15 ход демультиплексора соответствует опре. 2- весовой блок,3- мультиплексор,4- блок деленному отведению и соединен с входом . управления мультиплексором, 5 — диффе- соответствующего блока демодуляции 10. ренциальный усилитель, 6 — модулятор,7-: Блоки демодуляции 10 представляют блок гальванической развязки, 8 — усили- собой идентичные активные фильтры мизтель модулированного сигнала, 9 — демуль- 20 кой частоты. типлексор, 10 (1-n) — блоки демодуляции, 11 . Блок12 анализа состоит иэ коммутатора (1-и) — блоки полосовых фильтров, 12 — блок и аналого-цифрового преобразователя(фиг. анализа, 13 — генератор тактовых импуль- 2). Коммутатор построен на микросхеме сов, 14 - блок управления демультиплексо- К591КНЗ. Сигналы с выходов полосовых ром, 16 — блок логической обработки, 16 — 25 фильтров поступают на сигнальные входы блок индикации. микросхемы, на управляющие входы (nep8. соответствии со схемой фиг. 1 элект- вый вход блока анализа .12) поступает код роды 1 подключены к входам весовых цепей отведения и в соответствии с его значением

2, выход которых соединен со вторыми вхо- ма выход коммутатора поступает один из дамимультиплексора3, выходкоторогосвя- 30 12-ти входных сигналов. Аналоговый сигзан со входом дифференциального,нал, поступающий на вход АЦП, преобраэу-: усилителя 5, а первый вход — с выходом . ется в8-разрядныйкод; Навход "Гашение" блока 4 управления мультиплексором, и "Преобразование" микросхемы (второй вход которого соединен со вторым выхо- входблока12 анализа) поступаютимпульсы дом блока 7 гальванической развязки. 35 свыходагенератора13тэктовыхимпульсов.

Вход модулятора 6 связан с выходом диф- Вйход АЦП являетсв выходом блока энэлиференциального усилителя.5, а выход — с за 12 .

: первым входом блока 7 гальванической рээ- Блок управления демультиплексором 14 вязки, первый выход которого связан с вхо- выполнен нэ микросхеме К561ИЕ10 эналодом усилителя 8 модулированного сигнала. 40 гично блоку управления мультиплексором №

Первый вход демультиплексора 9 соединен по схеме фиг; 3, . с выходом усилителя 8 модулированного Блок логической обработки 15 выполсигнала, а выходы — с соответствующими нем на однокристальной микроЗВМ входами блоков 10демодуляции, выходы ко- КМ1816ВЕ49 в сочетании с устройством торых соединены с входами. блока 11 поло- 45 ввода-вывода параллельной информации совых фильтров, выходы которых связаны с К5808855. Описание перечисленных усттретьими входами блока 12 анализа. Вход . ройств приведено в литературе. Порт А (8 блока 14. управления демультиплексором разрядов) используется для ввода в микросвязан с .выходом генератора 13 тактовых . ЭВМ ординат сетевой наводки(вход 1 блока импульсов, со вторым входом блока 7 галь- 50 логическойобработки 15), порт 8(4 разряда) ванической развязки и с вторым входом бло- — для ввода кодов отведений (вход 2 блока ка 12 анализа, а выходы — с первым входом 15 логической обработки), а орт С вЂ” для блока 12 анализа и со вторыми входами де- вывода иэ микроЭВМ четырехразрядного мультиплексора9иблока15логическойоб- кода индикации и синхроимпульса (выход работки, первый вход которого связан с 55 блока15логическойобрэботки),Блок-схема выходом блока анализа, а выход - с входом алгоритма микроЭ8М .по определению блока индикации. оборванного электрода приведена на фиг. 4;

Устройство гальванической развязки 7 На вход микроЭВМ поступает в конкретный .состоит из двух частей. Развязка сигмаль- момент времени восьмираэрядный код ор . ных цепей — трансформаторная, развязка динаты помехи (4) и четырехразрядмый код

1821136

1О

25

35

55 отведения, который используется как индекс (l) элементов (Mi) массива. Ордината помехи по каждому отведению сравнивается с порогом — минимальным значением ординаты помехи при обрыве электрода (P- 100 мкВ). При превышении порога устанавливается флаг наличия помехи в соответствующем отведении (М = 1) и проводится анализ согласно матрице распределения наводки по отведениям. По результатам анализа формируется синхроимпульс и код индикации оборванного электрода, которые в виде пятиразрядного кода выводятся из микроЭВМ через порт С.

Устройство работает следующим обра- 15 зом.

После фиксации электродов биопотенциалы поступают на весовые цепи блока 2, где формируются сигналы отведения ЭКС. которые поступают на второй вход мультиплексора 3, управляемого сигналом "КОД

ОТВЕДЕНИЯ", поступающим с выхода блока 4 управления мультиплексором на первый вход мультиплексора 3. Формирование сигнала "КОД ОТВЕДЕНИЯ" осуществляется в блоке 4 управления мультиплексором при поступлении на его вход тактовых импульсов с выхода генератора 13 тактовых импульсов через блок 7 гальванической развязки. Сигнал с выходов мультиплексора 3 усиливается дифференциальным усилителем 5, модулируется модулятором 6 и через блок 7 гальванической развязки поступает на вход усилителя 8 модулированного сигнала.

С выхода усилителя 8 модулированного сигнала усиленный сигнал поступает на первый вход демультиплексора 9, нв.второй вход которого поступает управляющий сигнал с выхода блока 14 управления демультиплексором; формирующего сигнал "КОД

ОТВЕДЕНИЯ" при поступлении на его вход тактовых импульсов с выхода генератора 13 тактовых импульсов. На выходе демультип-. лексора 9 происходит разделение сигнала . no каналам. Далее происходит фильтрация и демодуляция сигналов в соответствующим блоках 10 демодуляции. с выходов которых биоэлектрические сигналы. являющиеся выходными сигналами устройства, через блоки 11 полосовых фильтров, выделяющие сигнал помехи частотой 50 Гц, поступают на третьи входы блока 12 анализа, на первый вход которого пОступает управляющий сигнал из блока 14 управления демультиплексором 14(КОД ОТВЕДЕНИЯ). В АЦП блока

12 анализа происходит преобразование аналоговой величины сетевой наводки в цифровой код, который поступает на выход блока 12 анализа. Запуск АЦП осуществляется тактовыми импульсами, поступающими из генератора 13 тактовых импульсов на второй вход блока 12 анализа, С выхода блока 12 анализа значение ординаты сетевой наводки поступает на первый вход блока 15 логической обработки, на второй вход которого поступает сигнал КОД ОТВЕДЕ-

НИЯ с выхода блока 14 управления демультиплексором 14. С выхода блока 15 логической обработки четырехэначный код индикации и синхроимпульсы поступают на вход блока 16 индикации.

Формула изобретения

Многоканальный усилитель биопотенциалов, содержащий электроды, блок индикации, последовательно соединенные мультиплексор, дифференциальный усилитель, модулятор, блок гальванической развязки, усилитель, демультиплексор, блоки демодуляции, подключенные параллельно к выходам демультиплексора, также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, блок управления демультиплексором, выходы которого также подключены к группе вторых входов демультиплексора, й, блок анализа, кроме того, блок управления, выходы которого соединены с группой первых входов мультиплексора, а вход — с вторым входом модулятора и вторым выходом блока гальванической развязки, второй вход которого подключен к второму входу блока анализа и выходу генератора тактовых импульсов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности его выходных сигналов, в него введены весовой блок, входы которого соединены с электродами, а выходы — с группой вторых входов мультиплексора, блоки полосовых фильтров, по одному входами подключенные к выходу соответствующего блока демодуляции и к соответствующему выходу многоканального усилителя биопотенциалов, а выходами — к группе третьих входов блока анализа, и блок логической обработки, первая группа входов которого соединена с выходами блока анализа, вторая группа входов -c группой первых входов последнего, а выходы — с входами блока индикации. f821136

Отодt диод 2

1821136

Фиа5

Составитель А.Дмитриева

Редактор В.Трубченко Техред М. Моргентал Корректор С.Юско

Заказ 2075 . Тираж - .. ЙодЪисное

ВНИИОИ Государственйого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ороизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101