Устройство регистрации биопотенциалов

Устройство регистрации биопотенциалов относится к медицинской технике и может быть использовано для диагностических исследований, таких как регистрация электрической активности сердца - электрокардиограммы (ЭКГ), электрической активности мышц - электромиограммы (ЭМГ). Оно состоит из датчиков биопотенциалов 1, которые накладываются на кожу человека, и подключены ко входу фильтра 2, выход которого соединен со входом усилителя 3 биопотенциалов, а его выход соединен со входом АЦП 4 микроконтроллера 5. К микроконтроллеру 5 по двунаправленной шине подсоединены блок синхронизации 6, выполненный в виде микросхемы часов реального времени, флешь-память 7 и может быть подключен акселерометр 8. Выход микроконтроллера соединен со входом интерфейса 9. Техническим результатом является дополнительная возможность регистрации физиологических и пространственных характеристик, привязанных к единой шкале времени как человека в целом, так и отдельных частей его тела.

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для диагностических исследований, таких как регистрация электрической активности сердца - электрокардиограммы (ЭКГ), электрической активности мышц - электромиограммы ЭМГ.

Известно сертифицированное устройство регистрации биопотенциалов фирмы «Нейрософт», компьютерный электронейромиограф «НЕИРО-ЭМГ» (http://www.neurosoft.ru), позволяющий регистрировать потенциалы электрической активности сердца, мышц, оценивать вариабельность сердечного ритма, нервно-мышечную деятельность и т.д. Достоинством такого электронейромиограф является большой спектр выполняемых задач (как было сказано выше), имеет большую частоту дискретизации регистрируемого потенциала и большую разрядность квантования. Устройство является стационарным и не способно работать без постоянной связи с компьютером, что является его основным недостатком. Так же устройство рассчитано на регистрацию только физиологических характеристик, применяется исключительно в диагностических и медицинских целях и не пригодно для изучения механики движения человека.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков предлагаемому является «Портативное устройство контроля и регистрации биопотенциалов» по патенту РФ на полезную модель 42944, А61В 5/04.

Известное устройство содержит последовательно соединенные датчики биопотенциалов, фильтр, усилитель, АЦП и микроконтроллер, выходы которого соединены двунаправленными шинами с флеш-памятью и интерфейсом соответственно.

Недостатком прототипа является то, что он регистрирует физиологическую информацию, без связи ее с временной шкалой, так же известное устройство не предназначено для определения пространственных характеристик движения, что не позволяет проводить детальный анализ механики движения человека, выявлять закономерности изменения физиологических характеристик человека с учетом пространственной ориентации места закрепления устройства и человека в целом.

Задачей, решаемой полезной моделью является разработка устройства регистрации физиологических и пространственных характеристик движения человека, привязанных к единой шкале времени с последующим анализом полученных данных.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство так же, как и известное, содержит последовательно соединенные датчики биопотенциалов, фильтр, усилитель, АЦП и микроконтроллер, выходы которого соединены двунаправленными шинами с флеш-памятью и интерфейсом соответственно. В отличие от известного, предлагаемое устройство дополнительно содержит блок синхронизации в виде микросхемы часов реального времени, который соединен с микроконтроллером двунаправленной шиной.

Техническим результатом является дополнительная возможность регистрации физиологических и пространственных характеристик, привязанных к единой шкале, времени как человека в целом, так и отдельных частей его тела, что позволяет проводить детальный анализ, выявлять сложные закономерности движения человека, путем сопоставления физиологических и пространственных параметров движения в единой временной шкале.

Устройство поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема устройства регистрации биопотенциалов. Оно состоит из датчиков потенциала 1, которые накладываются на кожу человека, и подключены ко входу фильтра 2, выход которого соединен со входом усилителя 3 биопотенциалов, а его выход соединен со входом АЦП 4 микроконтроллера 5. К микроконтроллеру 5 по двунаправленной шине подсоединены блок синхронизации 6, выполненный в виде микросхемы часов реального времени, флешь-память 7 и акселерометр 8, Выход микроконтроллера соединен со входом интерфейса 9.

Датчик потенциалов представляет собой стандартные медицинские поверхностные электроды для съема ЭКГ, ЭМГ т.д.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере исследования механики движения спортсмена-пловца. Исследование начинается с синхронизация временных шкал устройства и компьютера, путем подключения устройства через интерфейс 9 к компьютеру. После чего, корректируем ход часов в устройстве, чтобы часы устройства шли синхронно с часами компьютера. После того, как временные шкалы синхронизированы, датчики 1 потенциалов накладывают на исследуемую мышцу, задействованную в процессе гребка пловца, само устройство закрепляют на спине пловца, для того, чтобы зафиксировать с помощью акселерометра 8 величину ускорения, создаваемого пловцом при гребке и направленного параллельно движению пловца. Выход датчика 1 потенциалов подключают ко входу фильтра 2, который соединен с усилителем 3. Снимаемый сигнал электрической активности мышц фильтруется фильтром 2 в полосе частот 12-500 Гц, для увеличения отношения сигнал-шум. Сигнал усиливается в усилителе 3, далее оцифровываются в АЦП 4 и записываются во флешь-память 7 совместно с временем часов реального времени и показаниями акселерометра 8. После проведения эксперимента, датчики 1 потенциалов отключают от фильтра 2, а интерфейс 9 подключают к компьютеру и записанные во флэш-память 7 физиологические и пространственные параметры пловца переписываются в компьютер и обрабатываются в нем. Важным моментом является синхронизация временных шкал компьютера и устройства перед экспериментом. Благодаря этому можно говорить о временной привязке зарегистрированных физиологических и пространственных параметров движения. Это позволяет детально проанализировать механику движения пловца и скорректировать тренировочный процесс для достижения более высоких скоростных результатов.

Таким образом, описание конструкции и работа устройства доказывают то, что предлагаемое устройство позволяет регистрировать физиологические и пространственно-временные характеристики движения человека, с целью последующего совместного анализа пространственной и физиологической информации представленной в единой шкале времени, т.е. достигается технический результат.

1. Устройство регистрации биопотенциалов, содержащее последовательно соединенные датчики биопотенциалов, фильтр, усилитель, АЦП, а так же микроконтроллер, выходы которого соединены двунаправленными шинами с флеш-памятью и интерфейсом соответственно, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок синхронизации в виде микросхемы часов реального времени, а вход микроконтроллера соединен с ней двунаправленной шиной.

2. Устройство регистрации биопотенциалов по п.1, отличающееся тем, что микроконтроллер соединен двунаправленной шиной с цифровым акселерометром.