SU633172A1

SU633172A1 - Bioelectric potentials amplifier

Info

Publication number: SU633172A1
Application number: SU762411098A
Authority: SU
Inventors: Л.А. Дубицкий; Т.В. Пасичник; А.М. Шерман
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Радиоэлектронной Медицинской Аппаратуры
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1976-10-12
Publication date: 1979-08-15

Description

Изобретение относитс к медицинской технике и предназначено дл измерени биоэлектрических потенциалов, в частности потенциалов биоэлектрической активности сердца, при условии электрической изол ции пациента от заземлени и токонесущих цепей электрографических приборов. Известен усилитель биоэлектрических потенциалов, содержащий пред варительный усилитель, соединенный с электродами, разделительные транс форматоры, через которые предварительный усилитель подключен к источ нику питающего напр жени и выходному усилителю, и экранирующие оболочки, одна из которых предназначена дл соединени посредством электрода с биологическим объек том и охватывает предварительный усилитель совместно с подключен«ыми к нему обмотками разделительных трансформаторов., друга подключена к шине нулевого потенциала выходно усилител и охватывает обмотки раз делительных трансформаторов, подклю ченные к источнику питающего напр жени и выходному усилителю 1. Однако в известном устройстве на входах предварительного усилител имеютс помехи, вызванных изменением положени биологического объакта, смещением проводов кабел отведений относительно экранирующей оболочки и изменением положени предварительного усилител . Цель изобретени - уменьшение помех за счет гальванической разв зки входных цепей. Это достигаетс тем, что усилитель биоэлектрических потенциашов дополнительно имеет экранирующую оболочку, котора соединена с шиной нулевого потенциала предварительного усилител и охватывает обмотки разделительHtux трансформаторов , подключенные к предварительному усилителю. На чертеже изображена функциональна схема усилител . Усилитель биоэлектрических потгенциалов содержит предварительный усилитель 1, подключенный к биологическому объекту 2 посредством злектродов 3 4 разделительные трансформаторы 5, б, через которые предварительный усилитель 1 подключен к источнику 7 питаю чего напр жени The invention relates to medical technology and is intended to measure bioelectric potentials, in particular the potentials of the bioelectric activity of the heart, provided the patient is electrically isolated from grounding and current-carrying circuits of electrographic instruments. A bioelectric potential amplifier is known, comprising a preamplifier connected to the electrodes, separation transformers through which the preamplifier is connected to a source of supply voltage and an output amplifier, and shielding shells, one of which is intended to be connected to the biological object and covers the preamplifier together with the windings of isolation transformers connected to it., the other is connected to the zero potential bus the output amplifier and covers the windings of the separation transformers connected to the supply voltage source and output amplifier 1. However, in the known device at the inputs of the preamplifier there are interferences caused by a change in the position of the biological object, a shift of the lead cable relative to the shield, and a change in the position of the preamplifier . The purpose of the invention is to reduce interference due to galvanic isolation of input circuits. This is achieved by the fact that the amplifier of bioelectric potentials also has a shielding shell that is connected to the preamplifier's zero potential bus and covers the windings of the transformer Htux of the transformers connected to the preamplifier. The drawing shows the functional diagram of the amplifier. The amplifier of bioelectric potentials contains a preamplifier 1, connected to a biological object 2 by means of electrodes 3 4 separation transformers 5, b, through which the preamplifier 1 is connected to source 7 powering which voltage

И выходному усилителю 8,- экранирующую оболочку 9/ соединенную посредством электрода 10 с объектом 2 и охватывающую предварительный усилитель 1 совместно с подключенными оболочками 11, 12 разделительных трансформаторов 5, б, две дополнительные экранирующие оболочки 13 14,.одна из которых соединена с шиной 15 нулевого потенциала предварительного усилител 1 и охватывает обмотки 11. 12, а друга соединена с шиной 16 нулевого потенциала выходного усилител 8 и охватывает обмотки 17, 18, подключенные к источнику 7 питающего напр жени и выходному усилителю В, шина 16 нулевого потенциала которого через паразитную емкость 19 св зана с объектом 2 и через паразитную емкость 2 с экранирукацей оболочкой 9, котора в свою очередь св зана паразитными емкост ми 21 и 22 кабел отведений со входами 23, 24 предварительного усилител 1, паразитной емкостьюAnd the output amplifier 8, - the shielding shell 9 / connected by means of an electrode 10 with the object 2 and covering the preamplifier 1 together with the connected shells 11, 12 of isolation transformers 5, b, two additional shielding shells 13 14, one of which is connected to the bus 15 zero potential of preamplifier 1 and covers windings 11. 12, and the other is connected to bus 16 of zero potential of output amplifier 8 and covers windings 17, 18 connected to source 7 of supply voltage and output force The body B, whose tire 16 of zero potential, is connected via the parasitic capacitance 19 with the object 2 and through the parasitic capacitance 2 to the screened sheath 9, which in turn is connected by the parasitic capacitances 21 and 22 of the lead cables with inputs 23, 24 of the preamplifier 1, stray capacitance

25с шиной 15 нулевого потенциала усилител 1 и паразитными емкост м25 with bus 15 of zero potential of amplifier 1 and parasitic capacitance

26- 33, с обмотками 11, 12, 17, 18 разделительных трансформаторов 5, 6.26- 33, with windings 11, 12, 17, 18 separation transformers 5, 6.

Напр жение биоэлектрических потциалов , снимаемое с биологического объекта 2 через переходные сопротивлени активных- электродов 3, 4, прикладываетс квходам 23, 24 усилител 1, усиливаетс и модулирует колебани несущей частоты. Колебан через разделительный трансформатор 6 поступают на выходной усилитель 8, в котором демодулируютс , а полезный .сигнал дополнительно усиливаетс .The voltage of the bioelectric pots removed from the biological object 2 through the transient resistances of the active electrodes 3, 4 is applied to the inputs 23, 24 of the amplifier 1, amplifies and modulates the carrier frequency oscillations. The oscillation through the isolation transformer 6 is fed to the output amplifier 8, in which it is demodulated, and the useful signal is further amplified.

Питающее напр жение в виде колебаний несущей частоты поступает от источника 7 питающего напр жени , например генератора, через разделительный трансформатор 5 на предварительный усилитель 1, в котором выпр мл етс и используетс дл питани усилител 1.The supply voltage in the form of carrier frequency oscillations is supplied from the source 7 of the supply voltage, for example, a generator, through an isolation transformer 5 to a preamplifier 1, in which it is rectified and used to power the amplifier 1.

Нар ду с полезным сигналом на входы 23, 24 предварительного усилител 1 поступают сигналы помех.Along with the useful signal, noise signals are fed to inputs 23, 24 of preamplifier 1.

Источником помех общего вида вл етс напр жение частоты 50 Гц, приложенное между объектом 2 и шиной 16 нулевого потенциала. Экранирукада оболочка 9 значительно уменьшает вли ние помехи общего вида.The common mode noise source is a 50 Hz frequency applied between object 2 and the zero potential bus 16. The screen 9 shell significantly reduces the effect of a general-type disturbance.

Источниками помех вл ютс напр жени несущей частоты, присутствующие на обмотках разделительных трансформаторов. Ток:и помех от напр жений на обмотках 17, 18 протекают по цепи: паразитные емкости 30 - 33, переходное сопротивление электрода 10, паразитна емкость 19- объекта 2, шина16 нулевого потенциала. Токи привод тInterference sources are carrier voltages present on the windings of the isolation transformers. Current: and interference from the voltage on the windings 17, 18 flow through the circuit: parasitic capacitances 30 - 33, transitional resistance of the electrode 10, parasitic capacitance 19 of the object 2, bus 16 of zero potential. Currents driven

к по влению на переходном сопротивлении электрода 10 напр жени . Данное напр жение вл етс напр жением помехи общего вида. Поскольку напр жение помехи вл етс сигналом несущей частоты, т. е. частоты, лежащей выше полосы пропускани усилител , напр жение помехи в сигнале на выходе усилител отсутствует . Тем не менее изменени напр жени помехи лежат в полосе пропускани усилител и проход т на его выход, искажа полезный сигнал. Изменени напр жени могут вызыватьс изменени ми переходных сопротивлений электродов 3 и 4, паразитных емкостей 21, 22, сопровождающих движени объекта 2 и смещени кабел отведений, или изменени ми паразитных емкостей 19, 20, сопровождающих изменени местоположени объекта 2 и предварительного усилител 1. Экранирующа оболочка 14 значительно уменьшает вли ние напр жени на обмотках 17, 18. Она более, чем в 100 раз, уменьшает емкости- 30 и 32, приводит тем самым к резкому уменьшению токов, текущих через переходное сопротивление электрода 10. Значительно уменьшаетс напр жение помехи.This appears on the transient resistance of the voltage electrode 10. This voltage is a generic interference voltage. Since the interference voltage is a carrier frequency signal, i.e. a frequency lying above the amplifier bandwidth, there is no interference voltage in the signal at the output of the amplifier. However, the voltage variation of the noise lies in the passband of the amplifier and passes to its output, distorting the useful signal. Changes in voltage can be caused by changes in transient resistances of electrodes 3 and 4, parasitic capacitances 21, 22, accompanying movements of object 2 and displacement of the lead cable, or changes in parasitic capacitances 19, 20, accompanying changes in the location of object 2 and preamplifier 1. Shielding sheath 14 significantly reduces the effect of voltage on the windings 17, 18. It is more than 100 times, reduces capacitances 30 and 32, thus leading to a sharp decrease in the currents flowing through the transient resistance of the electrode 10. A sign itelno reduced voltage noise.

Claims

The interference currents from the voltages on the windings 11, 12 flow through the circuit: parasitic capacitances 26-29, transient resistances of electrodes 10, 3, 4, resistances of inputs 23, 24 of amplifier 1, as well as parasitic capacitances 21, 22. The currents form the voltage of the carrier frequency applied between the bus 15 of the zero potential of the preamplifier and the object. If the transients of the electrodes 3, 4 are not equal, and this is always the case, the inputs of the amplifier 23, 24 produce a voltage of the normal form. Since the interference is a carrier signal, the interference voltage in the signal at the preamplifier output is absent. Changes in this voltage, due to changes in transient resistances of electrodes 3, 4, 10 and parasitic capacitances, lie in the passband of the amplifier and distort the useful signal. Changes may be caused by moving the object, moving the cable leads, changing the location of the object and the preamplifier. An effective means of reducing the effect of interference is to reduce current interference. The screened envelope 13 reduces the values of capacitances 26, 28 s (10-15) pF to (0.05-0.01) pF, and this reduces the current value and, accordingly, the interference voltage by two to three orders of magnitude. Thus, the introduction of additional shielding shells covering the windings of isolation transformers leads to a significant reduction in interference caused by the presence of parasitic connections between the windings of isolation transformers and a shielding membrane connected to the biological object. Claims of Invention A bioelectric potentiator amplifier comprising a preamplifier connected to electrodes, separation transformers through which the preamplifier is connected to a source of supply voltage and an output amplifier, and. the shielding of the shell, one of which is intended to be connected by an electrode with a biological object and covers the pre-amplifier together with the windings of isolation transformers connected to it, the other is connected to the output potential zero bus and covers the windings of isolation transformers and an output amplifier, characterized in that, in order to reduce interference due to the gigantic isolation of the input circuits, it additionally It has a shielding shell that is connected to the preamplifier's zero potential bus and covers the windings of isolation transformers connected to the preamplifier. Sources of information taken into account in the examination 1. Electronics, USA, 7, vol. 46, 1972, p. 41