192718. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés biológiai objektumok, élő szervezetek biopotenciáljainak multipólusú elvezetésére és az elvezető-elektródák közötti potenciálkülönbség mérésére
1 HU 192718 A 2 hogy a bemenetelre kapcsolt, azonos fázisú jelre nézve erősítésük sokkal kisebb (pl. szárezred része), mint a differenciál módusú jelre vonatkozó erősítés. Ilyen erősítőkkel igen nagymértékű zavarójel elnyomást lehet elérni. A problémát az jelenti, hogy a diagnosztizálás érdekében biztosítani kell, hogy bármelyik differenciálerősítő aktív bemenete bármelyik két elvezetőelektróda közé kapcsolható legyen. Ennek érdekében az E j, E2, Ej, ..£n elvezetőelektródákról a V j, V2, V 3, ...Vn, elektróda vezetékeket egy BS bemeneti szelektor alkotta kapcsoló rendszerbe vezetik, ahol egy rutin programmal vagy egyedüeg kiválasztva csatlakoztatják azokat a differenciálerősítők bemenetéivel. Az Ej, E2, E3, ,.£n elvezetőelektródák forrás impedanciája néhány kohm és néhányszor tíz kohm értékű. A BS bemeneti szelektor kapcsolók és az Ej, E2, Ej, ...En elvezetőelektródák közötti V j, V2..., Vn, elektródavezetékek hossza konstrukciótól függően néhány méter is lehet E viszonylag nagy forrás-ellenállás és hosszú vezeték a környezeti elektromos zajokat-zavarokat felszedi úgy, hogy differenciál módusú zavarfeszültség keletkezik, amelyeket a BS bemeneti szelektor után elhelyezett D j, D2, D3,... DQ differenciálerősítők már nem tudnak a hasznos biopotenciáloktól megkülönböztetni, Ezért az EEG készüléket, illetve a pácienst a zavarforrástól távol kell elhelyezni, vagy nagyon gondos statikus (esetleg mágneses) árnyékolást (Faraday-kalitka) kell alkalmazni. Ezenkívül a felhasznált BS bemeneti szelektornak igen szigorú műszaki követelményeket kell kielégítenie, miután igen kis jeleket kell megbízhatóan kapcsolnia. A fenti problémák megkerülésére a korszerű integrált áramkörök kidolgozása után a 2. ábrán látható megoldást alkalmazzák. A 2. ábra ismert Aj, A2,..aszimmetrikus előerősítőket tartalmazó EEG készülék tömbvázlatát ábrázolja. Ezen megoldásnál az Ej, E2, ..£n elvezetőelektródák és a BS bemeneti szelektor közé minden egyes Ej, E2, ...En elvezetőelektródát követően egy impedancia transzformáló, egy esetleg egynél nagyobb erősítésű Aj, A2, ...Ajj aszimetrikus előerősítőt alkalmaznak, amelynek bemeneti vezérlő jele az NE neutrális elvezetőelektróda és az E j, E2, Ej, ..JEn elvezetőelektróda között keletkezik, miután szándékunktól függetlenül a paciens és az EEG készülék háza között - a kettő közötti szigeteléstől függetlenül - egy Csz szórt kapacitás keletkezik, amelyen NE neutrális elvezetőelekródát az F közös földpontra kapcsolja. Ezeket az Aj, A2, A,j aszimmetrikus előerősítőket az E J, E2, Ej, ..£n elvezetőelektródákhoz közel helyezik el, amelyeknek előnyös tulajdonsága abban mutatkozik, hogy az Ej, E2, Ej, ,.£n elvezetőelektródákon mérhető biopotenciálokat nagyobb szintre emeli úgy, hogy egyidejűleg lecsökkenti a készülék felé menő VK készülék kábelen mérhető forrásellenállást is. Ezért lecsökken a VK készülék kábelen felszedett zavar, és csökkennek a BS bemeneti szelektorral szemben támasztott szigorú műszaki követelmények. Egy új hátrány keletkezik azonban. Az impedanciatranszformáló Aj, A2..., An aszimmetrikus előerősítők, mint a 2. ábrán látható, az NE neutrális elvezetőelektróda és az E j, E2, Ej, elvezetőelektródák közötti potenciálkülönbséget - azaz a közösmódusú zavaró jel és a hasznos biopotenciál összegét erősíti. Az impedancia transzformáló Aj...., A2 A,, aszimmetrikus előerősítőknek azonos erősítéssel kell rendelkezniük. Erősítésük egymástól való eltérése, továbbá erősítésük esetleges változása (instabilitása) a hasznos jelhez képest nagy zavaró közösmódusú jelből differenciál módusú jelet generál. így hiába jó minőségűek a BS bemeneti szelektort kővető Dj, D2, Dj,... Dn differenciálerősítők, a külső zaj-zavar AUk formájában elválaszthatatlanul bekerül a CSj, CS2, ...CSn csatomaerősítőkbe, és az RE regisztrálókba. Mindkét ismertetett megoldás további hibája az elve zetések váltása miatt, hogy nem lehet jól kihasználni a Dj, D2, Dj, ... Dn differenciálerősítők kedvező, nagy közösmódusú zavarójel elnyomását, nagy bemeneti ellenállását, így viszonylag kis értékű elvezetőelektróda ellenállás engedhető meg, ezért ennek külön ellenőrzését kell biztosítani, valamint nem alkalmasak ú.n. intelligens készülékek kialakítására. Mind az 1. ábra, mind pedig a 2. ábra szerinti megoldáson egy további közös hátrány figyelhető meg. Lényegében egymással párhuzamosan felépített jelcsatornákat tartalmaznak, és minden beavatkozó szerv (erősítészszabályozás, szűrő, stb.) annyi példányban van kiépítve, amennyi a csatomaszám. Ebből következően a megoldás költséges. A fent részletezett, az EEG készülékekre vonatkozó ismert megoldások értelemszerűen alkalmazást nyernek az elektromiográf iá ban (EMG), elektrokardiográfiában (EKG), elektrolitikus modellek mérőrendszere ben ,m elektrofiziológiában, stb., minden olyan helyen, ahol potenciál tér, vagy - felület elektromos mérésére - leképzésére kerül sor. Felismertük, hogy a felsorolt hiányosságokat úgy tudjuk megszüntetni, hogy az elvezetőelektródát kiválasztó kapcsolót - amely az ismert megoldásoknál rendszerint egy BS bemeneti szelektor -, egy analóg vagy digitális aritmetikai műveletet (összeadást és/vagy kivonást) végző elektronikus egységgel helyettesítjük, és az aritmetikai műveletet végző egység, valamint az elvezetőelektródák közé minden elvezetőelektróda közvetlen közelében azt követően egy-egy ténylegesen differenciálerősítő módban működő szimmetrikus bemenetű, aszimmetrikus kimenetű dif - ferenciálerősítőt helyezünk el. Ez esetben biztosítani tudjuk közvetlenül a rendszer bemeneténél az igen nagy értékű zavarójel elnyomást (CMRR) és a differenciál-erősítők erősítésével megnövelt biopotenciálok, amelyek már kiss forrásellenálláson jelentkeznek, könnyen elvezethetők, és lehetővé teszik a korszerű félvezetős analóg kapcsoló áramkörök és aritmetikai egységek alkalmazását. A találmány szerinti megoldás lényege, hogy Dj, D2, Dj, ... Dj, differenciáélerősítők legalább egyik + illetve - aktív bemenete közvetlenül van a hozzá tartozó Vj, V2, Vj,...Vn elektródavezetéken keresztül a kü5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
