Усилитель биопотенциалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУбЛИК 19) (11 В 5/04 5 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСДНИК ИЗ 0 БЕЕтеНи К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСИЛИТЕЛЬ БИОПОТЕНЦИЛЛОВ (57) Усилитель биопотенциалов относится к медицинской технике, а именно к приборам для регистрации и измерения биопотенциалов. Целью изобретения является уменьшение искажений биосигнала. Усилитель содержит первый дифференциальный усилитель 1, первый резистор 2, второй дифференциальный усилитель 3, активный фильтр 4, третий дифференциальный усилитель 5, второй резистор 6, третий резистор . 4 ил, 158839210 40 45 50 55 Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для регистрации и измерения биоиотенциалов.Цель изобретения - уменьшение искажений биосигнала.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого усилителя биопотенциалов; на фиг. 2 - активный фильтр, вариант выполнения; на фиг. 3 - диаграмма переходных характеристик усилителя; на фиг. 4 - диаграмма весовой функции активного фильтра.Усилитель биопотенциалов содержит соединенные последовательно первый дифференциальный усилитель 1, первый резистор 2, второй дифференциальный усилитель 3, активный фильтр 4, соединенные последовательно третий дифференциальный усилитель 5, второй резистор 6, выход которого подключен к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя 3. Инвертирующие входы первого дифференциального усилителя 1 и третьего дифференциального усилителя 5 соединены через третий резистор . Прямой и инверсный выходы фильтра 4 соединены с инвертирующими входами первого и третьего дифференциальных усилителей соответственно.Усилитель биопотенциалов работает следу ю гци м образом.При подаче на неинвертирующие входы усилителя биопотенциалов, например, функции Хевисайда 1(1) парафазно, на его выходе появляется скачок выходного напряжения, равного входной величине, умноженной на коэффициент передачи усилителя для парафазного сигнала - К,. В результате взаимодействия энергии по выходу системы со свойством фильтра 4 6,(т) (фиг. 4), что осуществляется при помощи операции свертывания, всегда имеющей место в динамике реальных систем, на парафазном выходе фильтра получаем разность токов, пропорциональную интегралу свертки В течение времени для усилителя ЭКГ, равного 0,4 с, эта величина становится очень близкой к нулю, вызывая малые изменения напряжения на выходе усилителя биопотенциалов, обеспечивая высокую точность передачи информационного отрезка биосигналов, например, РЯЮ-комплексов ЭКГ. С дальнейшим увеличением времени от начала переходного процесса быстро нарастает крутизна весовой функции фильтра 4, результат свертки быстро растет, обеспечивая крутой сиад переходной характеристики. По окончании переходного процесса на выходе фильтра 4 напряжение на выходе усилителя биосигналов становится равным нулю, что обеспечивает автоматическую корректировку изолинии при неискаженной передаче полезного сигнала,5 15 20 25 35 При сравнении переходных характерисгик (фиг. 3) можно сделать вывод, что погрешность измерения амплитудных характеристик ЭКС с применением предлагаемого усилителя биосигналов составляет величину менее 1 о, т. е. в десять раз меньше, чем в прототипе, а крутизна спада в три раза выше, причем переходной процесс заканчивается практически через 2 с против 4 с у прототипа,На фиг. 2 приведен пример выполнения активного фильтра, Такой фильтр позволяет получить переходную характеристику усилителя биопотенциалов в виде почти монотонно спадающей функции с плоским начальным участком, крутым спадом и коротким конечным участком. Плоский начальный участок переходной характеристики обеспечивает (в результате временной задержки срабатывания обратной связи) высокую точность передачи информационного отрезка биопотенциалов (например, электрической систолы сигналов ЭКГ в течение 0,3 - 0,45 с), а крутой и короткий дальнейший спад существенное подавление дрейфа нулевой линии биопотенциалов. Переходная характеристика с неравномерностью плоского участка + 0,5 О, аппроксимируется аналитическим выражением четвертого порядка Я=ехр(а1)(А гипсе, Я+В, сг)ь(о 1)1 + ехр(а 1)(А японо 2 Я+ В со а,1 ),идеал=2,8;А=5,0885; В=1,02 5; го =1,4. а 2= - 3,28; А 2=0,7868; Вг=0,0215; го=5,42. Произведя преобразования, получаем,редаточную функцию фильтра0,2095 р - 2,3884 р+58,1621К (Р) ---- г- --------- Хф Кг р +4,6371 р+ 47,087Х - р+6,825р(р+7 7324)откуда следует, что фильтр представляетсобой последовательное соединение двухчетырехполюсников второго порядка. Выполняя обратное преобразование Лапласа передаточной функции фильтра - К (р), получаем свойство фильтра в явном виде (его весовую функцию) 6 т) =0,28427 - 0,61622 ехр ( - 7,73243 т) ++0,93966). Таким образом, усилитель биосигналов без применения средств обнуления паразитных зарядов на реактивных элементах (неизбежно порождаемых нестационарностью измеряемых процессов особенно при подвижном объекте) обеспечивает уменьшение искажений, вызванных дрейфом изолинии и изменениями подэлектродных накожных потенциалов при движениях пациента.РОВ 1 1 Ф 2,о 2 18 2 Усилитель биопотенциалов, содержащий соединенные последовательно первый дифференциальный усилитель, первый резистор, второй дифференциальный усилитель, активный фильтр, соединенные последовательно третий дифференциальный усилитель, второй резистор, выход которого подключен к инвертирующему входу второго дифференциального усилится. инвертирующие входы первого и тр".сг, ифференциальных усилителей соед:пены через третий резистор, отличающийг см. что, целью уменьшения искаженппгнала, прямой и инверсный выходы пч, и, ра соединены соответственно с инверирующими входами первого и третьего дифференциальных усилителей,-а,а Составитель Б. Фиед А. Кравчукж 552 нКоррПодп а Те Ти Редактор С. ЛисинЗаказ 2497ВНИИГИ Государственн113035,Производственно. издат ого комитета по изобретениям и открыт Москва, Ж - 35, Раушская наб., дельский комбинат Патент, г. Ужгород ектор Л. Бескид исноеям при ГКНТ ССС 4/5