طراحی مدار تقویت کننده در الکترودهای فعال پزشکی

الکترودهای ثبت پتانسیل حیاتی مرطوب علی رغم ثبت سیگنال با کیفیت مطلوب، بدلیل ایجاد شرایط نامساعد برای بیمار و عدم توانایی در ثبت دراز مدت و محدودیت در استفاده از آن، جای خود را به الکترودهای فعال داده اند. در الکترود های خشک بدلیل حساسیت بیشتر نسبت به نویز های حرکتی و محیطی و افزایش امپدانس الکترود-پوست، سیگنال اخذ شده باید قبل از ورود به پردازشگر تقویت واصلاح شود. برای این منظور مدار تقویت کننده روی الکترود تعبیه میشود که سیگنال بلافاصله پس از ثبت تقویت و اصلاح شود. به این الکترودها، الکترودهای فعال میگوییم. تحقیقات بسیار وسیعی در سراسر دنیا روی این دسته از الکترودها صورت گرفته ولی هنوز طرحی جامع و بدون نقص که جوابگوی همه ی نیازها باشد ارایه نشده است. در این مقاله سعی شده است با استفاده از تراشه ابزار دقیق AD620 تقویت کننده ای با امپدانس ورودی بالا، نویز پذیری کم، مصرف انرژی پایین، CMRR مطلوب و بهره ی بالا ساخته شود. همچنین از آپ امپ TL074 جهت کاهش اختلاف ولتاژ DC استفاده شده است. جهت ارزیابی مدار طراحی شده ، ابتدا سیگنال قلبی توسط سیملاتور ECG از طریق این مدار به ورودی دستگاه پاورلب اعمال شده، سپس این سیگنال بدون واسطه و به صورت مستقیم به ورودی دستگاه پاورلب اعمال گردیده است. جهت افزایش اعتبار نتایج، ثبت سیگنال در حالت چشم باز، چشم بسته، تکلیف ذهنی و تحریکات عضلانی (EMG) از جمله انقباض عضلات فک، پلک زدن و نرمش (دوی نرم) انجام شده است. سپس نتایج مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته است. همچنین با استفاده از روش Welch طیف توان باندهای فرکانسی مختلف از سیگنال EEG استخراج و رسم شده است. نتایج حاکی از نویز پذیری اندک این تقویت کننده و به حداقل رساندن نویز در شرایط نویزی در عین تقویت و افزایش دامنه ی سیگنال اصلی میباشد. از این تقویت کننده برای ساخت الکترودهای فعال ثبت سیگنال مغزی استفاده شده است.

Keywords:

تقویت کننده ی EEG , الکترود فعال , پتانسیل حیاتی , تراشه ابزار دقیق AD620