Устройство для определения пульсового кровенаполнения

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в сердечно-сосудистой диагностике. Целью изобретения является повышение точности измерения при намерении интенсивности кровенаполнения сосудов i мелкого калибра Устройство для определения пульсового кровенаполнения содержит зондирующий генератор 1, два электрода (Э) 2 и 3, элемент k калибровки , преобразователь 5 импеданса в напряжение. Э 3 выполнен изолированным , а в устройство введены два пикдетектора 8 и 9, усилитель 19 с переменным коэффициентом усиления„ два элемента И 1 и 13 Оценка интенсивности пульсового кровенаполнения осуществляется путем определения его индекса без участия калибровочного сигнала 2 ил о л

. „„ 5„„1754064 А1

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК

<») А 61 В Ä/029

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

1 - - ...: :.2 (21) 4811364/14 .:.::: ., но в сердечно-сосудистой диагностике, (22) 06.04.90 : . : :: : : Целью изобретения является повышение (46) 15.08.92. Бюл„ 1" 30 " :- :::: :: точности измерения при измерении ин. (71) Московский научно-исследователь-: тенсивности кровенайолнения сосудов i ский институт приборной автоматики .. - мелкого калибра. Устройство для опре(72) Д.Л. Ксенофонтов, А„П. Ыибулкин, : деления пульсового кровенаполнения со-

М„А. Ронкин и И„Л. Сигалов .. :;...:-;:-:- держит зондирующий генератор 1, два . (56) Утямышев Р„ И„ Ралиоэлектронная " .. электРода (Э) 2 и 3, элемент 4 калиб апйаратура для исследования физйоло- -.. ровки, преобразователь 5 импеданса

- гических процессов„ М„,: Энергия., " -: ..: в напряжение. Э 3 выполнен изолирован1969, стр. 174-175„ . : ::.,-: ным, а в устройство введены два пикАвторское свидетельство СССР . — ::. детектора 8 и 9, усилитель 19 с пере 799721, кл:. А 61 В 5/О?, 12.03.79. . мейным коэФфйциейтом усиления, два элемента И 12 и 13„ Оценка интенсив(g4) уСтр0йСТВп лЛЛ ппрц1рЛгНИЛ : . :::: ности йульсового кровенаполнения осуПуЛЬСОВОГО КРОВГНАП6ЛНЕНИЛ :. ." : :. ществляется путем опрелеленйя его "ин(7) Изобретение относится к медиЦин- . декса без участия калибровочного сигской технике и может быть использова- : нала. 2 ил. : . : " ... Я

3

Ъ, Ф

Изобретенйе относится к медицин- - . Наиболее близким,по техническои ской технике и может быть использова- сущности к предлагаемому изобретению но для исследования сердечно-сосу- является устройство для опредепения дистой системы. : . : ., пульсового кровенаполнения, содержа- ..:

Известно устройство для определе- щее зондирующий генератор, преобразония пульсового кровенаполнения, сос- ватель импеданса в напряжение, два тоящее из зондирующего гейератора, .": электрода, блок вычитания, блок инди С первого и второго электродов, преоб- " кации, элемент калибровки, распреде- ; О разователя импеданса в напряжение и литель импульсов, . : : -: фь. усилителя. : Это устройство определяет ийтен".

Недостатком извегтйого устройства сивность пульсового кровензпблнения „ является ограниченная область приме- . путем наложения калибровочного сигнанения, ибо с его помощью определяюТ ;: .ла на нисходящую часть реоволны с flo лишь пульсовое кровенаполнение сосу . следующим вычислением отношения.ам" дов крупного калибра (артерий), а оп" плитуды реоволны к величине калибро- ределение параметров гемодинамики на . вочного сигнала„ уровне прекапилляров, капилляров и ". Недостатком указанного прототипа венул не представляется возможным. является низкая точность, так как

3 1754064 Д длительност ь реоволны, ее амплитуда и го пик-детектора 9 с управляемым сбро- форма изменяются в широких пределах в сом соединен "с вторым входом элемента зависимости от состояния пациента и 10 вычитания выход которого подключен

Э индивидуальных особенностей его орга- к сигнальному входу усилителя 19 с ре"

5 низма, вследствие этого известное уст- гулируемым коэффициентом усиления вы л.

3 у роиство не дает возможности наложить : ход которого подключен ко второму вхокалибровочный сигнал в "строго опреде- ду компаратора 11, выход" компаратора ленном месте реоволны, как того тре - 11 "соединен с С-входом триггера 20

° э

9 бует методика измерении, из-за чего 10 выход которот о подключен к второму результаты измерений имеют значитель- входу второго элемента 13 И, выход ную погрешность„-:"".-- : -. : : .:-, ". которого соединен с C-входом регистра

Вторым недостатком указайного про- 18, группа выходов которого подключе тотипа .является "узкая область приме- на к группе входов индикатора 7. Выход. нения из-за невозможности измерения 1g триггера Ймитта 14 соединен с входом параметров гемодинамики на уровне со- первого счетчика 15, группа выходов судов мелкого калйбра, что обусловле-- " которого п6дключена в группе входов но применением в указанном устройстве дешифратора 16, первйй выход которого пары неизолированных электродов-,:" .соединен с exîäàìè "Сброс" первого 8 вследствие чего не представляется воз-20 и второго 9 пик- äåòåêòîðîâ с управляможным измерить гемодинамику микроцир- емым сбросом и с R-входом второго-куляторного русла на малом участке счетчика 17, второй выход дешифратора теМа "непосредствеййо под одним из эле- . подключен к входу "Запись" первого ктродов .: :.:, :.: ::-" :-.: . .,::::-:,::,,";,. -.- ":,:":;::.,пик- детектора 8 с управляемым сброс

Целью изобретения является повыше- .25 третий вйход дешифратора 16 соединен . ние"точности измерения- пРи йзмерении - - с управляющим входом элемента 4 калибинтенсивности кровенаполйения сосудов - ровки, с входом "Запись" второго пикмелкого калибра.:,. :., ...: - ::,::- - :-"- -, :: . : "детектора 9 с управляемым сбросам и . На фи г. 1 представлена блок-схема R — входом триггера 20,, четвертый выход устройства; на фиг. ? - диаграммы сиг-30 дешифратора 16 подключен к первым вхо-. налов, иллюстрирующие его работу. :дам первого 1 2 и второго 13 элементов

Устроиство для определения пульсо- И, второй вход первого элемента 12 И вого кровенаполнения содержит зонди- - соединен с выходом тактового генераторующий генератор 1, первый и второй ра 21. Выход первого элемента И 12 электроды 2 и 3, элемент 4 калибровки,з подключей к C-входу второго счетчика- преобразователь 5 импеданса в напряже- 17, группа выходов которого соединена ние, усилитель 6, индикатор 7, пик-де- с группой управляющих входов усилите". текторы 8 и 9 с управляемым сбросом, ля 19 с регулируемым коэффициентом элемент 10 вычитания, компаратор 11, усйления и с группой входов регистэлементы 12 и 13 И,триггер Шмитта 14, 40 ра 18. первый счетчик 15, дешифратор 16, Устройство работает следующим об второй счетчик 17, регистр 18, уси- разом. литель 19 с регулируемым коэффициентом На любой части тела. закрепляется усиления,. триггер 20 и тактовый гене- первый неизолированный электрод 2, на ратор 21, причем к выходу зондирую- 4 который подано напряжение высокой часщего генератора 1 подключен первый . тоты (100...200 кГц) с выхода зондиэлектрод 2, второй электрод 3 соеди- рующего генератора 1„ Второй электрод нен с:входом элемента 4 калибровки, 3, выполненный в виде цилиндрической выход которого подключен к входу йре- спирали из электропроводящего металла образователя 5 импеданса в напряжение, gp {бронза) и покрытый тонким слоем ди- выход которого соединен с входом уси- электрика, надевают на ногтевую фалйтеля 6, выход которого соединен с лангу пальца руки или ноги. Благодаря информационными входами первого 8 и тому, что ткань и жидкая среда орга" второго 9 пик-детекторов с управляемым низма являются хорошими проводниками сбросом и с входом триггера Ймитта 14„; электрического тока высокой частоты, Выход первого пик-детектора 8 с уп- ерез переход электрод-диэлектрик равляемым сбросом подключен к первому ткань протекает ток, величина которовходу элемента 10 вычитания и к перво" го составляет десятые доли милпиампе му входу комйаратора 11„ выход второ- ра„ Емкостное сопротивление перехо"

17 4п6!

I да второй Электрод-ткань изменяется пульсовой волны (фиг. 2, Г,1),, что в такт с сердечной деятельностью : в — связано с необходимостью надежного фазе систолы сопротивление уменьшает- заряда конденсаторов пик-детекторов ся, а в фазе диастолы — увеличйвает- 8 и 9 с управляющим сбросом, а также ся, Напряжение, наводимоЕ на втором - 1ля нижения требований к быстродейстэлектроде, оказывается промодулирован- вию счетчика 17 и усилителя 19 с реHblH rlo закону изменения кровенаполйе- гулируемым коэффициентом усиления, кения в части тела, находящейся под вто- торь}е должнь} за"это время сформирорым электродом (фиг. 2, Ug), Это нап- Q Tb H rlp eHHe, c0otâåòñòàóþùåå инряжение поступает на вход элемента. дексу кровенаполнейия, 4 калибровки, который представляет Пик-детекторы с управляемым сбрособой эталойный резистор, включейный сом могут быть выполнены из элемента в цепь прохождения сигнала, параллель- памяти - конденсатора с малым током но которому включены выводы управляe- tg утечки, дйода и двух электронйых клюмого электронного ключа, . . -::.:::;. :,: чей, один из ключей включен в цепь

В исходном состоянии электронный между клеммой "информационнйй вход" ключ разомкнут, а при подач е на- yrI- " и диодом, а второй — между обкладкой

- равляющий вход электронного ключа уп- : конденса гора"и "ббщей шиной,, при поморавляющего сигнала - замкнут. : :::.,2,". щи этого ключа производится разряд

C выхода элемента ч калибровки эле- койденсаторa (сброс) по сигналу подактрический сигнал высокой частоты, : . ваемому на вход Сброс" пик-детектопромодулированный по амплитуде "в"со- . ра. За время действия первых трех сигответствии с формой пульсовой волны " " налов пульсовой волны сигналом с пер(фиг, 2, П ) поступает на вход преоб- > вого выхода дешифратора 16 сбрасываразователя 5 импеданса в напряжение, :.- :- ются пик- детекторы 8 и.9 с управляе" который может быть выполнен, напри- - мым сбросом (разряжаются их емкости) мер.в виде диора,„ айод которого под, ...:"и обнуляется счетчик 17. В течение ключен к выходу элемента ка.пибровки, следующих трех сигналов пульсовой вол а между катодом"и общей шиной включе- 30 ны уровень логической единйцы появляны параллельно" резистор и конденса-, . " ется на втором выходе "дешйФратора 16 тор. На выходе, преобразователя 5 йм-- -"и пиковое значение напряжения с выхопеданса в напряжение получйм напряже- . pa óñéëèòåëÿ 6, поступающее на вход ние, изменяющееся в соответствии с первого пик-детектора 8 с управляеформой пульсовой волны (фиг. 2, 1 -), З5 мым сбросом запоминается (фиг. 2, ttg) которое поступает На вход усилителя. :... в нем по сигналу, поступающему на

6, которь}й усиливает переменную сос-. . ".-вход -управления от второго выхода детавляющую этого напряжения (фиг. 2,: :.: шифратора 16.

U6). .;: :::.:..::::. : : В это время на третьем вйходе деС выхода усилителя 6 си-нал пода-: 4О шифратора 16 и соответственно на вхоется на вход триггера 14 Г!митта, ко- .. де управления элемента 2 калибровки торый каждый раз при достижении напря- сигнал логического нуля" и элвктрояжением на его входе определенного -: ."ный ключ элемента калибровки рауровня формирует на выходе сигнал ло- зомкйут. Следовательно, в цепь про- гической единицы. }}олученная таким об- 4 хождения сигнала между вторым электразом последовательность импульсов,родом и входом преобразователя 5 им (фиг. 2, U<,1 (фиг. 2, П« ) . Этот сигнал, попадая

Ц о

Б„, -б„ ) состояние логической едини- на вход управления "электронного ключа цы держится в течение трех импульсов, . элемента 4 калибровки, замыкает этот

175406JJ

7 ключ и закорачивает тем самым резис" тор, и теперь все напряжение со вто.рого электрода постуйает на вход преобразователя 5 импеданса в напряжение, Детектированный и усиленный сигнал с выхода -усилителя 6 поступает на вход второго пик-детектора 9 с управляемым сбросом, в котором и запоминается его пиковое значение (фиг, 2, 6, ) по сйгналу, приходящему с третьего выхода дешифратора 16 на вход"уйравления второго пик-детектора 9 с управляемый сбросом. В это же время сигнал с 3- гс выхода дешифратора 16 приходйт на 15

R†- вход триггера и сбрасывает его.

Напряжения с выходов пик- детекторов 8 и 9 с управляемым сбросом приходят на входы элемента 10 вычитания.

Напряжение на выходе этого элемента равно разности напряжений на выходах первого и второго пик-детекторов 8 и

9 с управляемым сбросом, т„.е. падению напряжения на резисторе элемента калибровки (Фиг„ 2, JJ, ). Следовательно,25 это напряжение является калибровочным, Лля определения интенсивности пульсовбго кровенаполнения нужно определить во сколько раз амплитуда пульсовой волны (напряжение на выходе первого пик-детектора) больше калибровочного

1 напряжения„Таким образом, для "оЪ1 еделения интенсивности пульсового кровенаполнения в предлагаемой устройстве не нужно "накладывать" калибровочный

" сйгнал через определенйое время после прохождения ее максимума, вследствие чего отсутствует погрешность, вызванная неточностью наложения калибровочного сигнала на спад реоволны из-за того, что длительность реоволны и ее амплитуда меняются в широких пределах в завйсимости от состояния пациента и от его индивидуальных особенностей.

С появлением следуюц их трех сигна- 45 лов пульсовой волны появляется логическая .единица йа четвертом вь1ходе де- шифратора (фиг. 2, iJ„<)„ Проходя на

d первый вход элемента И 12;, îí разрешает прохождение импульсов с выхода тактового J- ейератора (Фиг. 2, U« ) на вход С счетчика 17 (фиг. 2, lJ<<) „ а такЖе, поступая на второй вхбл элемента И 13, разрешает -прохождение .импульсов записи от триггера 20 на

C-вход регистра 18. В исходном состоянии (когда счетчик 17 обнулен) напряжение на выходе усилителя 19 с регулируемым коэйфициейтом усиления равно

8 напряжению на его входе, то есть напряжению на выходе элемента вычитания

10. Усилитель 9 с ре1-улируемым коэффициентом усиления представляет собой операционный усилитель„ охваченный отрицательной обратной связью по напряжению, Коэффициент передачи цепи обратной связи дискретно изменяется, принимая зн ач ения

1 . 1 : 1 " 1

К =-,, К =- К =- К ос 2 ос 3 5оо 4 юос 11

При этом значения коэффициента "усиления усилителя с регулируемым коэффициентом чсиленйя принимают значения

1< — - 1, J(= 2, К вЂ” 3; .. „К, = 10.

Эти значения. "коэффициента усиления определяются кодом, поступаюю им на . входы управления- усилителя 19 c ðåãó-: лируемым коэффициентом усиления. Соответственно напряжение на выходе этого усилителя будет усилено в требуемое число раз по сравнений с напряжением на ег о в ходе, 1

Это напряжение с выхода усилителя

19 с регулируемым коэффициентом усиления поступает на второй вход компара-тора 11, который сравнивает его .с напряжением, которое приходит на первый вход компаратора 11 с выхода пик-детектора 8 с управляемым сбросом„ В ис.ходном состоянии напряжейие на втором входе компаратора 11 меньше, чем на первом, и на вйходе компаратора уровень логического нуля (Фиг. 2, 1 ц ).

По мере поступления импульсов на

С-вход счетчика 17 код на входе усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления (Фиг. 2, 11п ) растет и соответственно увеличивается напряжение на его выходе (Фиг„2, 11, ). Когда оно станет равно напряжению на выходе пик-детектора 8 с управляемым сбросом, на выходе компаратора 11 появится уровень логической единицы (фиг, 2, tJ« ).

Вызванный этим положительный перепад сигнала на С-входе триггера 20 уста- новит этот триггер в состояние логической единицы (Фиг. 2, 11 о), что вы" зовет появление положительного перепара сигнала на входе с регистра 18 (фиг ° 2, U

1784о64 10

Условие равенства напряжений на введены усилитель, первый и второй пиквходах компаратора 11 будет выглядеть детекторы с управляемым сбросом,n âà элетак. .-. : - :: . мента И,первый счетчик, регистр, силитель с регулируемым коэффициентом усилеКЦ1 = IJ, - . .: ния,триггер,компаратор и тактовый генератор, при этом второй электрод выполгде hlJ — падение напряжения на резис- . нен в виде цилиндрической спирали из торе устройства калибровки;: . электропроводящего металла и покрыт

U - амплитуда пульсовой волны ; 1п тонким слоем диэЛектрика, а. распредеК - код. на входах усилителя 19 с литель импульсов "выполнен в виде посРегулируемым коэффициентом ... ледовательно соединейных триггера усиления, который записан :. ::" Шмитта, второг6 счетчика и дешифрато" в Регистр в момент сраба- . Ра, прицем выход усилителя соединен тывания компарат6ра, .:,: 5" с информационными входами первого и

Гледовательно . .. . .:, - ..: - второго йик-детекторов с управляемым

1J сбросом и с входом триггера Г!митта — выход первого пик-детектора с управляЬ», емым сбросом подключен к первому входу » -элемента вычитания и к"первомувхбду т.е. полученный код показывает во компаратора, выход втор6го пик-детексколько раз амплитуда пульсовой волны тора с упра вляемым" сбросом соединен с больше величины калибровочного сигнала „ а рово ного г ала вторым входом элемента вычитания, выцто и является реографицеским ийдекход которого йодключен t сигнальному, сом кровенаполнения.

25 входу усилителя c,ðåãóëèðóåìiiì коэффиЯафиксированный код с выходов ре- циентом усиления, выход которого подгистра 18 подается на входы индикато-" -.клюц „ „ ,.клюцен к второму входу компаратора, Ра, гДе Двоичный код пРеобРазУетсЯ в выход компара с выход компаратора соединен с С-входом код семисегментного индикатора и выс- тоиг, ера вьход котор-триггера, выход кбторого" подключен к

ВЕЦИЬаЕтЧЯ На ИНДИКа11ИОННО na"eriH. >g второму входу второго элемента И выбтот код сохраняется в регйстре и ход которого соединен с С-входом реиндицируется на панели индикатора в гистра, группа выходов которого подтечение всего следующего цикла ивме- клюцена к группе входов блока индикарения, в конце которого обйовляется. ции, первый выход дешифратора соедиПовышение точности устройства обус-нен с входами "Гброс" первого и второловлено тем, цто нет необходимости - 35 го пик-детекторов с управляемым сброточного наложения калибровочного сиг - воц о. . Сом и с Р-входом:первого сцетцика нала на определенный участок реоволвторой выход деши@ратора подключен к ны, вследствие чего результат измере- входу "Запись" первого пик-детектора ния не зависит от погрешности наложе- с уйравляемым сбросом, третий выход ния калибровоцного сигнала на требуе- 40 дешифратора соединен с управляющим мый участок спада реоволны. входом элемента калибровки, с входом

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я . "-" BToporo пик детектора управляемым сбросом и с Р-входом триг стройствО для определения йульсбвого кровенаполн ния, содержащее зон- 45 геРа, цетвеРтый выход дешифРатоРа поддируюшии генератор, первый и второи электроды, элемент к либровки, под- . Рого элементов И, втоРой вход пеРвого клюценный к преобразователю импеданс- . а соединен с выходом тактовоэлемента И соединен с выхо ом тактовонапряжение, блок вычитания распределитель импульсов блок индикации, - 50 а подключен к вхоЛ-." пеРвого сцетци" ка, группа выходов которого соедйнена

«целью повышения точности измерения.- c грУппои УПРавлЯЮЩих вхоДов УСилите при измерении интенсивности кроввнапол-. ля с регулируемым коэффициентом усиленения сосудов мелкого калибра, в него ". " Я гРУппои Рходов Регистра.

1754064

Составитель ". Вашковскал

Техред И, Иоргентал Корректор Е.Папп

Редактор

Раказ 3667 . мЫ «мЫ

» ° «

Подписное

Тираж BHHH1IH Государственного комитета «,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«ЮФЮ ««В « ... ««»«

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101