Биотехнические особенности проектирования усилителей ЭФС (Всё по 1 лабораторной работе)
Описание файла
Файл "Биотехнические особенности проектирования усилителей ЭФС" внутри архива находится в папке "Всё по 1 лабораторной работе". Документ из архива "Всё по 1 лабораторной работе", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "медицинские приборы аппараты системы и комплексы (мпасик)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "медицинские приборы аппараты системы и комплексы (мпасик)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Биотехнические особенности проектирования усилителей ЭФС"
Текст из документа "Биотехнические особенности проектирования усилителей ЭФС"
-
Биотехнические особенности проектирования усилителей электрофизиологических сигналов
-
Основные виды биопотенциалов.
-
Основные виды биопотенциалов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Вид сигнала | Частотный диапазон | Динамический диапазон |
ЭКГ - потенциалы сердца | (0,05 - 100) Гц (для ЭКГ ВР до 2000 Гц) | (0,01 - 5)мВ |
ЭЭГ - потенциалы мозга | (0,03 - 100) Гц | 2 - 10 мкВ (при патологии - до 1 мВ) |
ЭМГ (Электромиограмма) - потенциалы нервно-мышечного аппарата | 10 - 104 Гц | 1 -1000 мкВ |
КГР (Кожногальванический рефлекс) - Изменение сопротивления кожи под воздействием различных психофизических факторов | (0 - 10) Гц | (0 - 0,3)мВ |
-
Биотехническая система УСИЛИТЕЛЬ - ЭЛЕКТРОД - КОЖА
Для количественного анализа биотехнической схемы целесообразно использовать электрические эквивалентные схемы замещения с сосредоточенными параметрами.
Например, эквивалентная схема мышцы имеет вид : Рис. 1
Рис. 1
В электрофизиологии наиболее часто пользуются двумя основными методами отведений биопотенциалов: униполярным и биполярным.
-
Математическая модель униполярной БТС усилитель-электрод-кожа.
Рис. 2
Рассмотрим униполярную схему отведения Рис. 2.
ri – внутреннее сопротивление органа;
Zбт – сопротивление биотканей;
Сэк – емкость электрод-кожа;
Rэк – сопротивление электрод-кожа;
Io – ток, возникающий в результате поляризации электродов;
Rк – сопротивление кабеля пациента;
Lк - индуктивность кабеля пациента;
Ск – емкость кабеля пациента; 100 пФ/м.
Zвх.ус. – входной импеданс усилителя.
Uc – напряжение источника сигнала и аддитивных помех
Соединение электрод -кожа двух электродов заменены одной эквивалентной схемой.
Пусть поляризация электродов отсутствует. Объединим и в одно сопротивление :
Определим коэффициент передачи:
- фиксировано; - меняется. Для увеличения К необходимо, чтобы было как можно больше. В связи с тем, что постоянно меняется, меняется и К, а в силу этого возникает мультипликативная помеха. Следовательно, чем больше , тем меньше мультипликативная помеха.
В случае униполярной системы отведения нельзя избавиться от аддитивной помехи. Биполярная система отведения позволяет ослабить синфазную помеху.
-
Математическая модель биполярной БТС усилитель-электрод-кожа.
На Рис. 3 изображена эквивалентная схема биполярного отведения. Источники сигнала в биполярной схеме отведения разделены на дифференциальный Uд и синфазный Uc.
Рис. 3
Z1, Z2, Z3 – комплексные сопротивления биологических тканей;
Zэк1,2,3 – комплексные сопротивления системы электрод-кожа;
Zвх.д. – дифференциальное входное сопротивление усилителя;
Zcc1,2 – синфазное входное сопротивление усилителя.
Упрощение схемы приводит ее к виду Рис. 4
Рис. 4
Коэффициент передачи дифференциального сигнала ищется при условии Uc=0 и Zcc= . Рис. 5
;
Рис. 5
Коэффициент передачи синфазного сигнала может быть получен при условии Uд=0, Zвх_д=) Рис. 6.
Рис. 6
При условии, что
К
оэффициент преобразования синфазного сигнала в дифференциальный определяется как
Так как
То
Обычно составляет несколько вольт. В этом случае составляет ~100 мкВ (при =0).
Таким образом, биполярный метод отведения позволяет существенно ослабить синфазный сигнал. Поэтому этот метод получил наибольшее распространение при усилении электрофизиологических сигналов.