Усилитель биопотенциалов | это... Что такое Усилитель биопотенциалов? (original) (raw)

Два усилителя биопотенциалов и АЦП в составе электрофизиологической установки

Усили́тель биопотенциа́лов (УБП) — электрофизиологический прибор, одна из разновидностей измерительного усилителя. Служит для усиления и регистрации электрической активности живых объектов. Может быть самостоятельным прибором, или являться блоком других устройств, таких, как электрокардиограф, холтеровский монитор или детектор лжи. УБП, выполненный как отдельный прибор, может быть моноблочным, а может иметь выносной предусилитель, располагающийся максимально близко к электродам.

История

До разработки электронных усилителей, биопотенциалы регистрировали с использованием зеркальных гальванометров и электромеханических шлейфовых осциллографов[1].

В 1925 году Эдгар Дуглас Эдриан применил ламповый усилитель для регистрации потенциала действия нервных волокон. За эту работу в 1932 году он, совместно с Чарльзом Шеррингтоном, был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Долгое время электронные лампы были основой для посторения усилителей биопотенциалов. Начиная с 70-х годов XX века начинают широко применяться полупроводниковые усилители со входным каскадом на полевых транзисторах[2].

В СССР одним из первых с УБП начал работать Александр Филиппович Самойлов[источник не указан 658 дней].

До 80-х годов XX века экспериментаторы часто самостоятельно конструировали и изготавливали усилители биопотенциалов[3].

Типы УБП

Различные виды УБП предназначены для внутриклеточной (микроэлектродный УБП, УБП для пэтч-клямп) и внеклеточной регистрации.

Усилители биопотенциалов, обычно обладают высоким входным сопротивлением (для некоторых типов — более 1 ГОм) и высоким коэффициентом усиления. При их разработке предпринимаются разнообразные меры для борьбы с помехами — активное экранирование, RL-контроллер.

Часто в состав усилителя биопотенцилов входят дополнительные блоки — электростимуляторы, генераторы командного потенциала, источники калибровочных сигналов, блоки визуализации сигнала, АЦП.

Существуют универсальные усилители биопотенциалов, позволяющие использовать их для работы с различными объектами (например, большинство усилителей для экстраклеточных отведений) и узкоспециализированные (например, усилитель для работы с ооцитами ксенопуса).

Конструкция

Упрощенная блок-схема усилителя биопотенциалов электроэнцефалографа ModularEEG [4]

Современные УБП строятся, как правило, на основе специализированных интегральных микросхем, таких, как AD620, INA118. Типичный усилитель биопотенциалов включает следующие блоки[5]:

В целях обеспечения электробезопасности и защиты от помех, питание даже стационарных усилителей часто бывает батарейным[3].

Усилители биопотенциалов могут быть сложными аналогово-цифровыми приборами, использующими ПЛИС, сигнальные процессоры и работающие под управлением микроконтроллеров.

Ссылки

  1. ↑ Жюльен А. Практические занятия по физиологии животных и человека / перевод с французского Муликова А. И. под ред. проф. Шатерникова М. Н. — М.: Государственное учебно-педагогическое издательство Наркомпроса РСФСР — 1940.
  2. ↑ Войтиновский Е.Я., ПРянишников В.А. Применение высокочувствительных усилителей постоянного тока для физиологических целей — Л.: «Наука», 1969.
  3. ↑ 1 2 Пёрвис, 1983, с. 99
  4. ↑ ModularEEG — простой любительский электроэнцефалограф, разработанный в рамках концепции открытого аппаратного обеспечения[1]
  5. ↑ Кореневский Н. А., Попечителев Е. П., Филист С. А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий: Монография. — Курская городская типография, 1999. — ISBN 5-88562-089-x с.135
  6. ↑ Физиология: руководство к экспериментальным работам: учеб. пособие / под ред. Камкина Г. А., Киселёвой И. С. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. — 384с. ил. ISBN 978-5-9704-1777-5

Литература