Устройство для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сетчатки

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для диагностических исследований, таких как регистрация биоэлектрической активности сетчатки - электроокулографии и электроретинографии.
Известен телеметрический регистратор биопотенциалов с гибкой маркируемой компенсацией дрейфа изолинии по патенту РФ № 2220654 A61B 5/04, опубликовано 10.01.2004 Бюл. №1, который содержит электроды и экранированный кабель, два измерительных канала, содержащих последовательно соединенные инструментальный усилитель, фильтр нижних частот, масштабирующий усилитель, повторитель, инвертирующий усилитель, универсальный микроконтроллер с двумя аналогово-цифровыми преобразователями, двумя цифроаналоговыми преобразователями и одним универсальным асинхронным приемопередатчиком, два импульсно-кодовых преобразователя, два оптически связанных между собой инфракрасных приемопередатчика, конвертор уровня и ЭВМ.
Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности, поскольку инфракрасный приемопередатчик, через который осуществляется передача информации, имеет небольшой диапазон передачи и в значительной степени подвержен помехам.
Известно устройство регистрации биопотенциалов по патенту РФ №110631 A61B 5/04, опубликовано 27.11.2011 Бюл. №33, которое состоит из датчиков биопотенциалов, которые накладываются на кожу человека, и подключены ко входу фильтра, выход которого соединен со входом усилителя биопотенциалов, а его выход соединен со входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. К микроконтроллеру по двунаправленной шине подсоединены блок синхронизации, выполненный в виде микросхемы часов реального времени, флеш-память и может быть подключен акселерометр. Выход микроконтроллера соединен со входом интерфейса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является портативное устройство контроля и регистрации биопотенциалов по патенту РФ №42944 А61В 5/04, опубликовано 27.12.2004 Бюл. №36, которое содержит датчики биопотенциалов, усилитель, микроэлектронную вычислительную машину, блок сигнализации и регистратор выполненный в виде флэш-памяти и введены фильтр, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом микроэлектронной вычислительной машины, первый выход которой соединен с входом блока сигнализации, второй и третий выходы микроэлектронной вычислительной машины - двунаправленными шинами с флэш-памятью и с интерфейсом соответственно, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом микроэлектронной вычислительной машины, кроме того, датчики биопотенциалов соединены с входом фильтра, выход которого через усилитель соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя.
Основным недостатком ближайшего аналога является невысокое качество и достоверность получаемых результатов измерения, обусловленное отсутствием возможности проверки качества подключения электродов.
Задача полезной модели - обеспечение портативности устройства и расширение функциональных возможностей.
Технический результат - повышение точности измеряемых и регистрируемых биоэлектрических потенциалов сетчатки.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что, устройство для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сетчатки содержит датчик потенциалов, последовательно соединенные блок усиления и фильтрации, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, интерфейс для подключения к внешнему устройству, а также блок звуковой сигнализации, соединенный с микроконтроллером, согласно полезной модели, между датчиками потенциалов и блоком усиления и фильтрации дополнительно включен блок коммутации, выход которого соединен с источником тока и с блоком сравнения напряжений, вход которого соединен с блоком опорных напряжений, причем микроконтроллер соединен с блоком сравнения напряжений, блоком коммутации, блоком клавиатуры и дисплея, блоком стимуляции, блоком световой сигнализации и Bluetooth приемопередатчиком для соединения с внешним устройством.
Точность измеряемых и регистрируемых биоэлектрических потенциалов сетчатки достигается за счет предложенного схемотехнического решения, позволяющего проверить качество подключения электродов, и тем самым предотвратить появление артефактов и помех в регистрируемом сигнале. Портативность достигается благодаря уменьшению массо-габаритных параметров и использованию автономного источника питания. Функциональные возможности устройства для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сетчатки увеличиваются благодаря использованию Bluetooth приемопередатчика, который обладает большим диапазоном передачи и меньше подвержен помехам по сравнению с инфракрасным приемопередатчиком, использующимся в телеметрическом регистраторе биопотенциалов с гибкой маркируемой компенсацией дрейфа изолинии. Также функциональные возможности увеличиваются за счет того, что в схему включен блок стимуляции и блок световой сигнализации.
Существо полезной модели поясняется чертежом. На чертеже изображена структурная схема устройства.
Предлагаемое устройство содержит датчик потенциалов 1, который представляет собой малополяризующиеся накожные электроды, снимающие биопотенциалы с кожного покрова. Выход датчика соединен со входом блока коммутации 2, выход которого соединен со входом блока усиления и фильтрации 3. Блок усиления и фильтрации 3 соединен с аналого-цифровым преобразователем(АЦП) 4, который соединен с микроконтроллером 5. Микроконтроллер5 через внешний интерфейс 6подключен к внешнему устройству 7 (ПЭВМ). Для светового воздействия на сетчатку блок стимуляции8 подключен к микроконтроллеру 5. Устройство для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сетчатки глаза содержит блок клавиатуры и дисплея 9, соединенный с микроконтроллером 5. Источник тока 10 соединен с блоком коммутации 2, который соединен с микроконтроллером 5. Блок сравнения напряжений 11 соединен с выходом блока коммутации 2. Со входом блока сравнения напряжений 11 соединен блок опорных напряжений 12. Блок звуковой сигнализации 13 и блок световой сигнализации 14 подключены к выходу микроконтроллера 5. После микроконтроллера 5 следует Bluetooth приемопередатчик 15, который подключен к внешнему устройству 7.
Устройство для измерения и регистрации биоэлектрических потенциалов сетчатки глаза работает следующим образом.
Биопотенциалы сетчатки глаза снимаются с помощью датчика потенциалов 1, этот электрический сигнал через блок коммутации 2 поступает на блок усиления и фильтрации 3. Усиленный и отфильтрованный сигнал преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП 4 для обработки микроконтроллером 5. После микроконтроллера 5 информация поступает на внешнее устройство 7 либо через внешний интерфейс 6, либо через Bluetooth приемопередатчик 15.
Для проверки качества подключения электродов используется источник малого постоянного тока(доли мА). Ток от источника тока 10 по сигналу микроконтроллера 5 через блок коммутации 2поступает на датчики потенциалов 1 и возникающее между ними напряжение сравнивается со значением с блока опорных напряжений 12. В случае если напряжения между электродами превышает опорное напряжение (недостаточный контакт между электродами и кожей) блок сравнения напряжений 11 подает сигнал на микроконтроллер 5, который организует с помощью блока звуковой сигнализации 13 и блока световой сигнализации 14 предупреждающий звуковой и световой сигнал о недостаточном контакте электрода с кожей.
Для усиления сигнала использованы два дифференциальных операционных усилителя AD620 (Analog Devices) с коэффициентами усиления 10 и 100, на которые подано стабилизированное DC/DC преобразователем электропитание ±15 В. Для обеспечения безопасности пациента первичным источником питания служат литиевые аккумуляторные батареи. Чтобы получить сигнал в нужном диапазоне частот использовался активный фильтр низких частот с граничной частотой 50 Гц, собранный на основе операционного усилителя LF347 с коэффициентом усиления 1. Для устранения сетевых помех и наводок был применен режекторный фильтр, настроенный на частоту питающей сети.
В качестве внешнего устройства может быть применен ленточный принтер(UP-991AD) либо ноутбук, что повышает мобильность предлагаемого устройства и уменьшает массо-габаритные показатели. Наличие в устройстве модуля клавиатуры и жидкокристаллического дисплея позволяет использовать устройство в автономном режиме, задавая параметры светового воздействия, и управлять режимом ввода полученных данных на дисплей и печать.
Итак, заявленная полезная модель позволяет обеспечить портативность устройства и расширить функциональные возможности, а также повысить точность измеряемых и регистрируемых биоэлектрических потенциалов сетчатки.