Устройство для обработки биоэлектрических сигналов

О-П-И 1;-А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено ОЗЮ 179 (21) 2706279/28-13с присоединением заявки Ио(51)М. Кл. А 61 В 5/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВИзобретение относится к медицине а именно к регистраторам и выделителям биоэлектрической активности, и может быть использовано в биологии для исследования электрической ак тивности органов и тканей при электрической стимуляции.Известно устройство для обработки биоэлектрических сигналов, содержащее входные контакты, ключ, соеди О ненный с последними, одновибратор, .выход которого соединен с управляющим входом ключа, усилитель и регистрирующий узел 1 .Недостатками данного устройства 15 являются невозможность осуществления стимуляции и регистрации посредством одного и того же электрода, невозможность подавления сигнала, помех от источника с низким внутренним сопро О тивлением, наличие паразитного сигнала за счет изменения нагрузки источника сигнала и изменения сопротивления во входной цепи усилителя, а также присутствие импульсных помех, возникающих при отпирании и запирании полевого транзистора, которые могут во многих случаях существенно прев.,ыать по амплитуде исследуемый .сигнал, 30 Целью изобретения является повышение надежности выделения и регистрации биоэлектрических сигналов в процессе электрической стимуляции.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ключ, контакты которого соединены с входными контактами устройства, одно- вибратор, выход которого соединен с управляющим входом ключа, усилитель и регистрирующий узел, введены первая разделительная КС-цепочка, связанная с входными контактами, второй ключ, связанный с усилителем, соединенные между собой разделительная ВС-цепочка и третий ключ, связанный с регистрирующим узлом, четвертый ключ, соединЕнный с первой ВС-цепочкой, второй, третий и соединенный с третьим ключом четвертый одновибраторы, стимулятор, схема ИЛИ и резистор, один из контактов которого связан с выходом второго ключа, а другой - с четвертым и первым ключами и выходом усилителя, подключенного ко второму ключу, при этом входы схемы ИЛИ связаны с соединенными между собой вторым и третьим одновибратором, подключенным к четвертому ключу, а выход со вторым ключом,щим импульсом ЗО 35 40 45 50 55 60 65 причем выход стимулятора связан суправляющими входами первого, второго и четвертого одновибратора, а пер-вая кС-цепочка - со вторым ключом.На чертеже изображена блок-схемаустройства.Устройство состоит из первого ключа 1, первой разделительной ЯС-цепочки 2, четвертого ключа 3, второгоключа 4, резистора 5, усилителя 6,второй разделительной КС-цепочки 7,третьего ключа 8, регистрирующегоустройства 9, одновибраторов 10-13,схемы 14 ИЛИ, стимулятора 15.Устройство работает следующим образом.На вход устройства поступает биоьэлектрический сигнал, например внутриполостная ЭКГ. В присутствии стимулирующих импульсов ключи 1 и 3 заперты, ключи 4 и 8 открыты, и сигналсвободно проходит со входа черезразделительную ВС-цепочку 2, ключ 4,усилитель б, разделительную ВС-цепочку 7 и ключ 8 на регистрирующееустройство 9.В момент нанесения стимулирующего импульса на управляющие входы одиовибраторов 10, 11, 13 со стимулятора 15 поступает запускающий сигнал,которым, в частности, может быть непосредственно стимулирующий импульс.Одновибратор 10 вырабатывает выходной импульс, начало которого совпадает с задним фронтом стимулирующегоимпульса, а длительность выбираетсяменьшей, чем задержка между стимулирующим импульсом и ответным биоэлектрическим сигналом, напримерменьше, чем латентный период приэлектрической стимуляции сердца.Таким образом, ключ 1 не шунтирует выход стимулятора при использовании одного и того же электрода длястимуляции и регистрации и не искажает биоэлектрииескнй сигнал. Закорачивая входную цепь устройства, .ключ 1 понижает напряжение поляризации, возникающее на входе устройства при использовании одного электрода для стимуляции и регистрациив результате заряда емкости перехода электроД-ткань.Одновибратор 11 вырабатывает импульс, начало которого совпадает с передним фронтом стимулирующего импульса, а конец - с концом импульса одновибратора 10.Одновибратор 12 вырабатывает импульс, начало которого совпадает с задним фронтом импульса одновибратора 11, а длительность выбирается так, чтобы импульс оканчивался раньше, чем возникнет вызванный стимулятором биоэлектрический сигнал, Импульсы одновибраторов 11 и 12 суммируются схемой 14 ИЛИ, Выходной импульс схемы 14 ИЛИ запирает ключ 4, который не пропускает входной сигнал во время действия стимулирующего импульса и некоторое время после него, устраняя тем саьым . помеху от напряжения поляризации.Помимо этого ключ 4 влияет на постоянную времени разделительной ЙС-цепочки 2.Активное сопротивление разделительной НС-цепочки 2 выбирается много большим сопротивления резистора 5, которое в свою очередь выбирается много большим, чем сопротивление открытого ключа 3. Емкость разделительной ВС-цепочки 2 выбирается такой, чтобы в исходном состоянии, когда ключ 3 закрыт, а ключ 4 открыт и, следовательно, постоянная времени разделительной ВС-цепочки определяется резистором 5, биоэлектрический сигнал прсходит через нее без искаже ний. При запирании ключа 4 постоянная времени существенно увеличивается, что уменьшает заряд емкости разделительной КС-цепочки 2 стимулируюПосле запирания ключа 1 на входеустройства может присутствовать остаточное напряжение поляризации. Таккак постоянная времени разделительной КС-цепочки 2 весьма значительна,ее емкость может не успеть зарядиться до этого напряжения и в момент открытия ключа 4 на выходе разделительной кС-цепочки 2 возникнет бросок напряжения, вызванный зарядомемкости. Для устранения этой помехиключ 3 открывается импульсом одновибратора 11, постоянная времени разделительной цепочки 2 значительнопонижается, и к моменту отпиранияключа 4 и запирания ключа 3 емкостьразделительной цепи практически заряжается до полной амплитуды остаточного напряжения поляризации, Каквидно сопротивление во входной цепиусилителя б все время практическиравно сопротивлению резистора 5,что устраняет возможность возникновения помех из-за изменения падениянапряжения, определяемого входнымитоками. После запирания ключа 3 и отпирания ключа 4 входной сигнал поступает на вход усилителя б. Сигнал с выход а усилителя б через разделительную КС-цепочку 7 поступает на ключ 8, Ключ 8 запирается импульсом одновибратора 13, начало которого совпадает с передним Фронтом стимулирующего импульса, а длительность незначительно, например на несколько десятков микросекунд, превышает длительность импульса на выходе схемы 14 ИЛИ и не пропускает на выход устройства помехи, образующиеся при отпирании и эапираиии ключа 4, соотношение же между амплитудой биоэлектрического сигнала и помехи создаваемой при стробировании ключом 8 су786984 Формула изобретения Составитель Н. КараввааеваТехред Н,Бабурка Корректор М. Коста Редактор Т.Кинь Заказ 8213/2 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 щественно улучшается, благодаря усилению биоэлектрического сигнала.Таким образом, в предлагаемом устройстве устраняются помехи, вызываемые стимулирующими импульсами, а также помехи, возникающие при стробировании входного сигнала, что позволяет повысить надежность выделения и регистрации биоэлектрических сигналов. Входная цепь устройства не шунтируется при нанесении стимулирующих импульсов, что позволяет использовать один и тот же электрод для стимуляции и регистрации. Устройство для обработки биоэлектрических сигналов, содержащее входные контакты, ключ, соединенный с последними, одновибратор, выход кото- ,Я рого соединен с управляющим входом ключа, усилитель и регистрирующий узел, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повышения надежности выделения и регистрации биоэлектрических сигналов в процессе электрической стимуляции, в него введены первая разделительная ЯС-цепочка,связанная с входными контактами, второй ключ, связанный с усилителем,соединенные между собой вторая разделительная ЯС-,цепочка и третийключ, связанный с регистрирующим узлом, четвертый ключ, соединенный спервой ЯС-цепочкой, второй, третийи соединенный с третьим ключом четвертый одновибраторы, стимулятор,схема ИЛИ и резистор, один из контактов которого связан с выходом второго ключа, а другой - с четвертыми первым ключами и выходом усилителя,подключенного ко второму ключу приэтом входы схемы ИЛИ связаны с соединенными между собой вторым и третьимодновибратором, подключенным к четвертому ключу, а выход со вторымключом, причем выход стимулятора связан с управлякщими входами первого,второго и четвертого одновибраторов,а первая ЯС-цепочка - со вторым ключом. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ Р 2238083кл. 30 а 4/03, 1974.