Amplificator de biopotentiale

Un amplificator de biopotențial  (UBP) este un dispozitiv electrofiziologic , una dintre varietățile unui amplificator de măsurare . Acesta servește la amplificarea și înregistrarea activității electrice a obiectelor vii. Poate fi un dispozitiv independent sau poate fi un bloc de alte dispozitive, cum ar fi un electrocardiograf , un monitor Holter sau un detector de minciuni . UBP, realizat ca dispozitiv separat, poate fi monobloc, sau poate avea un preamplificator extern situat cât mai aproape de electrozi .

Istorie

Înainte de dezvoltarea amplificatoarelor electronice, biopotențialele au fost înregistrate folosind galvanometre în oglindă și osciloscoape electromecanice cu buclă [1] .

În 1925, Edgar Douglas Adrian a folosit un amplificator cu tub pentru a înregistra potențialul de acțiune al fibrelor nervoase. Pentru această lucrare, el a primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1932 cu Charles Sherrington .

Pentru o lungă perioadă de timp, tuburile de electroni au stat la baza construirii amplificatoarelor de biopotențial. Începând cu anii 70 ai secolului XX, amplificatoarele semiconductoare cu o etapă de intrare bazată pe tranzistoare cu efect de câmp au fost utilizate pe scară largă [2] .

În URSS, Alexander Filippovici Samoilov a fost unul dintre primii care a lucrat cu UBP .

Până în anii 1980 , experimentatorii au proiectat și fabricat adesea în mod independent amplificatoare de biopotențial [3] .

Tipuri de UBP

Diverse tipuri de UBP sunt destinate înregistrării intracelulare ( microelectrod UBP, UBP pentru cleme de plasture ) și înregistrare extracelulară.

Amplificatoarele cu biopotențial au de obicei o impedanță de intrare mare (mai mult de 1 GΩ pentru unele tipuri) și un câștig ridicat. La dezvoltarea acestora, sunt luate diferite măsuri pentru combaterea interferenței  - ecranare activă, controler RL .

Adesea, amplificatorul de biopotențial include blocuri suplimentare - stimulatoare electrice, generatoare de potențial de comandă , surse de semnale de calibrare, blocuri de vizualizare a semnalului, ADC .

Există amplificatoare universale de biopotențial care pot fi utilizate pentru a lucra cu diverse obiecte (de exemplu, majoritatea amplificatoarelor pentru derivații extracelulare) și unele foarte specializate (de exemplu, un amplificator pentru lucrul cu ovocite de xenopus ).

Constructii

UPS-urile moderne sunt construite, de regulă, pe baza unor circuite integrate specializate , cum ar fi AD620, INA118. Un amplificator de biopotențial tipic include următoarele blocuri [5] :

• bloc de protecție a circuitului de intrare. Servește la prevenirea defecțiunii dispozitivului în caz de supratensiune accidentală sau descărcări de electricitate statică. De asemenea, previne apariția tensiunii la bornele de intrare ale amplificatorului, care poate fi alimentată obiectului de studiu prin electrozi.
• preamplificator. Este construit pe baza unui microcircuit amplificator de instrumentare specializat . Servește la izolarea semnalului util de interferență. Poate include un controler de ecranare activ pentru intrarea amplificatorului. Poate conține un circuit de compensare a capacității de intrare [6] .
• controler activ la sol (controller RL, amplificator supresor).
• unitate de control a rezistenței electrozilor.
• filtre trece-înalt și jos .
• Filtru de supratensiune 50 Hz
• definirea supraîncărcării.
• amplificator final.
• diagrama de izolare galvanica de iesire .

Pentru a asigura siguranța electrică și protecția împotriva interferențelor, chiar și amplificatoarele staționare sunt adesea alimentate de baterii [3] .

Amplificatoarele cu biopotențial pot fi dispozitive complexe analog-digitale care utilizează FPGA -uri , procesoare de semnal și controlate de microcontrolere .

Link -uri

1. ↑ Julien A. Exerciții practice de fiziologie animală și umană / tradus din franceză de A. I. Mulikov, ed. prof. Shaternikova M. N. - M .: Editura educațională și pedagogică de stat a Comisariatului Poporului pentru Educație al RSFSR - 1940.
2. ↑ Voitinovsky E. Ya., Pryanishnikov V. A. Utilizarea amplificatoarelor DC extrem de sensibile în scopuri fiziologice  - L.: „Nauka”, 1969.
3. ↑ 1 2 Purvis, 1983 , p. 99.
4. ↑ ModularEEG este un electroencefalograf simplu pentru amatori, dezvoltat ca parte a conceptului de hardware deschis [1] Arhivat 24 noiembrie 2010 la Wayback Machine
5. ↑ Korenevsky N. A., Popechitelev E. P., Filist S. A. Design of electronic medical equipment for diagnostics and therapeutic effects: Monografie. - Tipografia orașului Kursk, 1999. - ISBN 5-88562-089-x p.135
6. ↑ Fiziologie: un ghid pentru munca experimentală: manual. indemnizație / ed. Kamkina G. A., Kiseleva I. S. - M .: GEOTAR-Media, 2011. - 384 p. bolnav. ISBN 978-5-9704-1777-5

• [2] Amplificatoare cu biopotențial din familia DL300
• [3] Construcția unui amplificator de antrenament simplu pentru cleme de plasture
• [4] Descrierea chipului AD620

Literatură

• Areles Molleman. Clamparea plasturelui: un ghid introductiv la electrofiziologia clemei plasturelui. - John Wiley & Sons, Ltd., 2003. - ISBN 0-471-48685-X .
• ed. Kamkina A.G. Atelier mare de fiziologie: manual. indemnizație pentru studenți. superior manual stabilimente. - M .: Centrul de Editură „Academia”, 2007. - ISBN 978-5-7695-2723-4 .
• Korenevsky N. A., Popechitelev E. P., Filist S. A. Proiectarea echipamentelor medicale electronice pentru diagnosticare și efecte terapeutice: monografie. - Tipografia orașului Kursk, 1999. - ISBN 5-88562-089-x .

• Purvis R. Metode cu microelectrozi de înregistrare intracelulară și iontoforeză: Per. din engleza. = Metode cu microelectrozi pentru înregistrarea intracelulară și ionoforeză - RD Purves. - M . : „Mir”, 1983. - 208 p. - 2300 de exemplare.
• Zhuravlev, D.V. Sisteme de control de la distanță pentru parametrii funcționali umani: Monografie / D.V. Zhuravlev, Yu.S. Balashov, A.A. Kostin, K.M. Reznikov. Voronezh: GOUVPO „Universitatea Tehnică de Stat Voronej”, 2009. -220 p.