МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕГИСТРАТОР БИОПОТЕНЦИАЛОВ

Многоканальный регистратор биопотенциалов
Полезная модель относится к области медицинских диагностических приборов, в частности к схемотехническим решениям многоканальных систем регистрации переменных биопотенциалов в диапазоне частот от десятых долей герца до десятков герц.
Особенностью регистрируемых переменных биопотенциалов является то, что в канале усиления они наложены на постоянную составляющую, которая превосходит полезный сигнал на три-четыре порядка.
Известен многоканальный электроэнцефалограф 1 в котором для каждого канала регистрации применяется отдельный усилитель, а постоянная составляющая отсекается с помощью фильтра верхних частот. Однако этот прибор имеет громоздкую аппаратную часть из-за большого количества усилителей и фильтров, кроме того фильтры обладают большим временем переходного процесса.
Существует многоканальный усилитель 2 с коммутатором бионапряжений на входе и выходе, в котором используется один канал усиления для всех каналов регистрации, благодаря чему аппаратная часть значительно уменьшена, однако в нем не компенсируется постоянная составляющая, что влияет на достоверность выделения полезного сигнала и, как следствие, снижает точность измерения.
Технический результат предлагаемого решения заключается в создании многоканального регистратора биопотенциалов с одним каналом усиления для всех каналов регистрации, что позволяет достигнуть уменьшения аппаратной части прибора, который кроме того обладает малым временем переходного процесса, высокой точностью полученного сигнала и помехоустойчивостью.
Многоканальный регистратор биопотенциалов содержит коммутатор бионапряжений на входе и выходе биоусилителя, где входы первого коммутатора и выходы второго коммутатора являются соответственно входами и выходами регистратора, первый и второй генераторы импульсов, счетчик каналов, первый и второй дифференциальные усилители, двухпороговый компаратор, элемент И, третий коммутатор, счетчики постоянной составляющей в каждом канале регистрации, мультиплексор и цифроаналоговый преобразователь, запоминающие конденсаторы, подключенные к выходам второго коммутатора. Неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя подключен к выходу первого коммутатора, а инвертирующий вход к общему входу регистратора, выход первого дифференциального усилителя соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя, выход которого подключен ко входу второго коммутатора и, через двухпороговый компаратор и первый вход элемента И, ко входу третьего коммутатора, ко второму входу элемента И подключен второй генератор импульсов. Выходы третьего коммутатора через счетчики постоянной составляющей и мультиплексор подключены ко входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя. Первый генератор через счетчик каналов подключен к адресным входам первого, второго и третьего коммутаторов, а также к адресному входу мультиплексора.
Wttfert
(/ ,V,
Класс МКИ А61В5/04
Введение в схему первого дифференциального усилителя позволяет повысить помехозащищенность усилителя за счет подавления синфазной помехи. Для получения постоянной составляющей в схему регистратора введены однопороговый компаратор, второй генератор, элемент  накопление постоянной составляющей происходит в счетчиках, причем использование мультиплексора, третьего коммутатора и отдельного счетчика для каждого канала позволяет накапливать в каждом канале регистрации его собственную постоянную составляющую. Введение второго дифференциального усилителя и ЦАП позволяет компенсировать постоянную составляющую.
На чертеже представлена структурная схема многоканального регистратора биопотенциалов. Регистратор содержит первый коммутатор 1 входных сигналов, входы которого являются входами регистратора, первый дифференциальный усилитель 2, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого коммутатора, а инвертирующий вход соединен с общим входом регистратора. Выход первого дифференциального усилителя подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального усилителя 3, выход которого подключен ко входу второго коммутатора 4 и, через последовательно соединенные двухпороговый компаратор 5, элемент И 6 с подключенным к его второму входу вторым генератором импульсов 7, третий коммутатор 8, ко входам счетчиков постоянной составляющей 9. Выходы последних через мультиплексор 10 и цифроаналоговый преобразователь 11 подключены к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя. Первый генератор импульсов 12 подключен к счетчику каналов 13, выходы которого подключены к адресным входам коммутаторов и мультиплексора. К выходам второго коммутатора, являющимися выходами регистратора подключены запоминающие конденсаторы 14.
Работает устройство следующим образом. Счетчик каналов 13, изменяет сигнал на своем выходе под действием первого генератора импульсов 12. В соответствии с этим сигналом, первый коммутатор 1 входных сигналов поочередно подключает ко входу первого дифференциального усилителя 2 сигналы со входов Bxl...BxN, которые далее поступают на неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя 3. Одновременно с выдачей на коммутатор нового номера канала, в ЦАП 11 через мультиплексор 10 поступает значение постоянной составляющей для данного канала от соответствующего счетчика постоянной составляющей 9. Преобразованное в аналоговую форму, это значение поступает на инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 3, на котором в результате компенсируется постоянная составляющая. Этот же усилитель обеспечивает необходимый коэффициент усиления. Если в процессе регистрации биопотенциалов, в каком-либо из каналов сигнал превысил порог срабатывания двухпорогового компаратора 5, последний выдает сигнал на элемент И 6, разрешая таким образом прохождение сигнала от второго генератора импульсов 7 на вход счетчика постоянной составляющей данного канала. Третий коммутатор 8 служит для того, чтобы сигнал с генератора импульсов 7 проходил только на счетчик регистрируемого в данный момент канала. Счетчик постоянной составляющей 9 будет изменять свое значение до тех пор, пока сигнал на входе компаратора 5 не войдет в установленные рамки. С выхода второго дифференциального усилителя 3 сигнал через второй коммутатор 4 выходных сигналов поступает на соответствующий выход многоканального усилителя и на соответствующий запоминающий конденсатор 14. На остальных выходах многоканального регистратора напряжение в это время поддерживается запоминающими конденсаторами 11.
9iioЈ0f
С целью экономии аппаратной части и расширения функциональных возможностей , блоки 4...10 и 12...14 могут быть выполнены на ЭВМ, которая могла бы взять на себя также функции обработки сигналов, их отображения на дисплее и др. При этом выход усилителя 3 подключается ко входу АЦП, который преобразует сигнал в цифровую форму и передает его в ЭВМ, а вход ЦАП и управляющие входы коммутатора 1 подключены к цифровым выходам ЭВМ.
Президент фирмы НейроСофт МШу А.Б. Шубин
Авторы:/ Ч-Е.А. Романов
(ъ/ С.Е. Плаунов  С-И. Шмелев