192718. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés biológiai objektumok, élő szervezetek biopotenciáljainak multipólusú elvezetésére és az elvezető-elektródák közötti potenciálkülönbség mérésére

1

HU 192718 A

2

A 3. és 4. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezéseket egymással kombináltan is alkalmazhatjuk. Ebben az esetben az összeadás és kivonás műveletét is egymással kombináltan kell alkalmazni.

ADj, D2>... Dn differenciálerősítők ténylegesen differenciál módban való működését a T potenciálisan független tápegység biztosítja.

Amennyiben az elvezetésnek változtatására is szükség van, azt az SZ vezérlőegységgel vezérelt KA kapuáramkörök végezhetik el.

A 3. és 4. ábrák különböző rendszerű EEG elvezetések megvalósítását teszik lehetővé, így például: egy kitüntetett elvezetőelektródához az összes többi elvezetőelektróda feszültsége, bármelyik két elvezetőelektróda közötti feszültségkülönbség, meghatározott számú elvezetőelektróda csoport képzése, a lokális EEG jel meghatározására, stb.

A 3. és 4. ábrák a találmány szerinti kapcsolási elrendezés multipólusú érzékelését és elvezetését mutatják be.

Az Uj, U2,... biopotenciálok révén nyert, elvezetett és felerősített feszültségekkel a kívánt elvezetőelektróda kombináció kialakítására, mint a 3. és 4. ábrák mutatják, aritmetikai műveleteket (összeadást és/vagy kivonást) kell végezni.

Az aritmetikai műveletek a jelenlegi technikai színvonalon analóg vagy digitális módon elvégezhetők. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés bármelyik módszer alkalmazását lehetővé teszi.

Az 5. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés olyan gyakorlati kiviteli példáját ábrázolja, amelynél a tetszőlegesen kiválasztott elvezetőelektródák közötti potenciálkülönbséget kivonás útján állítjuk elő. Az összes Dj, D2,... Dn differenciálerősítő negatív aktív bemenete össze van kötve, és ez a közös pont egy közel egységnyi erősítésű NA neutrálerősítő kj, kimenetére csatlakozik - célszerűen RjZ szabályzó ellenálláson át. A Dj, D2,..JDn differenciálerősítők + pozitív aktív bemenetei az Ej, E2,..£n elvezetőelektródákra közvetlenül csatlakoznak.

A kapcsolás működése a következő: a Dj, D2, D3,... Dn differenciálerősítők erősítését az R^, visszacsatoló RjZ szabályzó ellenállásokból álló, a Dj, D2,... Dn differenciálerősítők k kimenetéről a - negatív aktív bemenetre kiképzett negatív visszacsatolás határozza meg. A Dj, D2,.„ Dn differenciálerősítők a pozitív aktív bemenetről:

Rv

G+=i+—

■*Sz

a negatív bemenetről pedig:

Ry

G~ = —— erősítéssel rendelkeznek.

*Sz

Ha azt akarjuk, hogy a közösmódusú Uz környezeti zavaró feszültségre a hatásos zavarójel elnyomás érdekében a Dj, D2,„. Dn differenciálerősítők mindkét aktív bemenetéről azonos legyen az erősítés, akkor az

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

NA neutráliserősítő Gm erősítésének 1-nél nagyobbnak azaz

= 1

értékűnek kell lennie.

Ezt az értéket az NA neutráliserősítő Rj,y visszacsatoló és Rnsz szabályzó ellenállásaival lehet beállítani. A gyakorlatban a Dj, D2,..Dn differenciálerősítők G erősítését az Ej.En elvezetőelektródáknál fellépő elektronikus potenciál és a Dj, D2, D3,... Dn differenciálerősítők dinamika tartománya miatt

G-HL.100

között célszerű megválasztani, így az NA neutráliserősítő Gm erősítése:

Gm=l,01...1,l

közöttire, adódik amelyet akár mikroelektronikai, akár hibrid technológia alkalmazásával könnyen be lehet állítani, vagy diszkrét áramköri elemekből az Rnv visszacsatoló és R^ szabályzó ellenállások válogatásával lehet biztosítani.

Az 5. ábra kapcsolásából látható módon az előző feltételek teljesítésével biztosítani lehet, hogy a Dj, D2,..Dn differenciálerősítők aktív vezérlő bemenetéire azonos hatású és fázisú közös módusú Uz környezeti zavaró feszültség kerüljön, így ebből a Dj, D2,..JDn differenciálerősítők nagy közösmódusú zavarójel elnyomása (CMRR) miatt k kimeneteiken zavaró feszültség nem jelenik meg. Ugyanakkor a Dj, D2,..Dn differenciálerősítők erősítése és impedanciatranszformáló hatása miatt a biopotenciálok a jelenlegi mikroelektronikai aktív alkatrészek (analóg kapuk stb.) által jól kezelhető szintre kerülnek. A Dj, D2,.. JDn differenciálerősítők kimenetei a KA kapuáramkörök bemenetéit képezik, amely az SZ vezérlőegység által meghatározott kombinációkban kapcsolja a kimeneteket az Mj, M2,..(Mn aritmetikai műveleteket végző csatorna erősítő kivonó áramkörének bemenetére. A KA kapuáramkörök bemenetét képezheti a közös földvezeték is.

A kivonó áramkör a 4. ábra kapcsán ismertetett módon képezi a kívánt elvezetőelektródák potenciálkülönbségét és szolgáltatja az egyes EEG csatomákU01, Uq2>TM eredő feszültségét. Amennyiben a kivonó áramkör egyik bemenetét a KA kapuáramkör a földpotenciálra, másik bemenetét a D j, D2,..Dn differenciálerősítők k kimeneteire kapcsolja, úgy az U0 j, U02„..eredő feszültségek az NE neutrális elvezetőelektródához viszonyított potenciálkülönbséget (Uj-Un, U2-Un,...) szolgáltatják. Ez esetben egy potenciál eloszlás kapható. Ez a módszer eredményesen használható az újabban elterjedőben lévő ún. „surface mapping” vizsgálati eljárásban is.

6