Способ регистрации артериального пульса и частоты дыхания и устройство для доплеровской локации

 

(sf3s Л 51 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 50217В6/14 (221 09.01.92 (46) 07,09.93, Eiolt. М" 33 — 36 (76) Федоров В.А., Крохин Л.Л, Комитет Российской Федерации т>О ll3TCllT3M H TOI3>lPfff>IM ЗИс3КаМ (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ПУЛЬСА И ЧАСТОТЫ ДЫХАНИЯ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПЛЕРОВСКОЙ ЛОКАЦИИ (57) Изобретение относится K >ледици>зе, а именно к функциональной диагностике, кардиологии, Сущность; дистанционно регистрируют перемещения кожного покрова, обусловленные комби»ированным воздействием кровотока it дыха>зия. Для этого кожный покров облу)а)ог доплеровским локатором с v;iofOTOI 10-l00 гГц!1 фильтруют отражеii>t>lit ritr.tf)>) доплеровИзобретение относится K облас>и медицины и может быть использов",íî для дистанционной регистрации артериального пульса с одновременной регистрацией Kpl1вой дыхательной экскурсии при иссл>эдованиях психофизиологического состояния людей и животных.

Известны способы диагностики сердечно-сосудистой системы, t)K>il0 >а)ощие регистрацию взаил)>)ого распо!o.êñ>1>t÷ часге,1 тела, изменение которого обусло зл ->to эффектом комбинирован>)ого воздействия сердечной деятельносrif и дыха>зия, Однако эти способы фикс 1руют только нарушение или г)з>10)з>з>зие сердечного ритма и процесса дыхания, fin fio r)03f)of)>)>or

ИЗМЕРЯТЬ ЧаСтОтУ ПУЛЬС=>ЦИй кРОВОтОКа И ИНтервалы дыхания.

ЯЫ 2000080 С ской частоты по каналам с полосой пропуска>)>)я 0,1 — 0,7 Гц; 1,0 — 3,0 Гц; 4,0-10,0 Гц;

0c)r7rf:,— гст )ующllft модул)1рующим процессам д.I:, íitÿ, кро>зотока и перемещения иссл".äóåìîãî обьекта. Устройство для до> ллровской локации содержит передающий генератор, направленный ответвитель, пергме»>зый атте»>оатор, циркулятор, бала>;сн),»1 сf.;есиз ель, усилитель сигналов дог)ларс >)скл>1 )астоты, блок 31>абдикации и пр.).. )но-пареде>ощую анте»ну, Для фильтрации и регис>рации сигналов по соответств >0>ц:1>1 K;>>I;3ftсзм лОксэ ГО(7 с»абже>з тР . с,))З;ЗЛ»,ЗЫМ фИЛ>,тР0»З ii бЛОКОМ ИНДИКа>" >l f 1! >oI> )те>lo! 1 >)рем >i> Ii > K f )п>>ль— сof7. И во> )f. те>зие позволяет регистр>)рогзаЗь ,"Рт>:;Гi лль) t,l,"f пУлt с и J:;I,txoòåëf,if>It; вол>зt,l ДиСтл! I!Iiii > 00. 2 С,п.ф-лы. 2 ил, «г0

С:

1 !

)Ы

О

jo С)

О G0 ,C)

>() I-)ли".г>лео близким к изобретени>о иэ изrt0cri,>,IK решений является способ исследования сердечно-сосудистой системы путем регистра); )и перемещений тканей участка тела, >)условлен»ых комбинпрованнь)м

Г>с7Л,:; >Г, >1ЕЛ1 I >у:" ЬС )! Il1I1 Kf)OBOTOK 1 И дЫХд ! III., с пс>)ользовэни>7>1 устройгтва, фиксиру)огцлго погле преобразовании наведенный в пу 1>.ñè;;у>сllIItх ткаll÷х алек гричесKrtè сигнал, содержащии два состльлякзщие: соC T ->:: л;» ;il y IO, пропорциональную д»ха)ель>,0;1у сигналу, i1 госгавляющую, ftpolIi7pI>Iio>id/t>,tip>0 степаH!1 кровонапол>зеHi1fI )ССЛЕДУЕVОГО У Зс>стха, Ki)TOP З>1 .За>З>1сит от фазь; дых,)тельного сигнала.

>3 д,н>зс;.1 l)f)IIIE .III:II осУ>цесз . ллетсч

I1> i >/1 I > . ц > ) я l1 r) I I > > I l f 7 н и >. д > I X) r r! л ь H O f 0 C I1 I

fiсЭЛЛ >).1 >;><;,.!HЗО)с>ЗС>, 7 I.y>I>1аf)>I >>0 СI1f Н )Лс). Что

2000080

55 обеспечивает надежное исследование кровонаполнения, Но не позволяет регистрировать кривые, характеризующие кровоток различных участков тела с одновременной регистрацией кривой дыхательной экскурсии. Кроме того, известные способы не обеспечивают проведение дистанционной, бесконтактной диагностики и не исключают влияния случайных перемещений исследуемого тела или его части на полученный результат.

Наиболее близким из известных устройств, пригодных для реализации заявленного способа, по технической сущности и совокупности признаков, характеризующих структурную блок-схему, является доплеровский локатор, содержащий передающий генератор, направленный ответвитель, балансный смеситель, усилитель сигналов доплеровской частоты, блок индикации и датчик, Это устройство позволяет измерить диагностические параметры сердечно-сосудистой системы, но не позволяет выделить иэ сигнала доплеровской частоты сигналы с боковыми частотами модулирующих процессов, например кровотока и дыхания, что необходимо для получения информации о частоте пульса. интервалах дыхания с учетом случайных перемещений исследуемого объекта.

Цель изобретения — обеспечение надежной дистанционной диагностики сердечно-сосудистой системы и процесса дыхания с одновременной регистрацией пульсаций кровотока и интервалов дыхания при возможных перемещениях непосредственно самого тела или его участка в радиобиологически безопасном диапазоне частот излучения, что позволяет исследовать психофизиологическое состояние и выявлять, например. аритмию сердцебиений, расширение кровеносных сосудов и т.п. явления, которые накладывают отпечаток и проявляются в пульсе.

Цель достигается тем, что регистрируют перемещения тканей участка тела, обусловленных комбинированным воздействием пульсаций кровотока и дыхания, с последующей фильтрацией полученного сигнала.

Для этого кожу облучают с использованием доплеровского локатора электромагнитной волной сверхвысокой частоты в диапазоне

10-100 гГц и посредством трехканальной фильтрации спектра отраженного сигнала доплеровской частоты выделяют частоты, соответствующие биениям пульса, интервалам дыхания и перемещениям тела или его исследуемой части.

При этом в устройстве для доплеровской локации, предназначенном для реализации способа, содержащем передающий генератор, направленный ответвитель, балансный смеситель. усилитель сигналов доплеровской частоты, блок индикации, фильтр и датчик, выполненный в виде приемно-передающей антенны, частота излучения передающего генератора составляет

10 — 100 гГц, на выходе усилителя включен фильтр. выполненный трехканальным, с полосой пропускания каналов 0,1-0.7 Гц, 1,03,0 Гц и 4,0 — 10,0 Гц, а блок индикации снабжен формирователем временного интервала.

Регистрация перемещений кожного покрова дает наиболее полную информацию о процессе кровотока и дыхания и не оказывает вредного биологического воздействия на другие ткани тела. Использование для регистрации перемещений кожного покрова доплеровского локатора в заявленном диапазоне частот обеспечивает возможность дистанционной (на расстоянии до 10 м) диагностики с высокой стабильностью и чувствительностью, необходимой для выделения сигнала, несущего информацию о частоте пульса и интервалах дыхания, спектральный анализ которых позволяет судить о психофизиологическом состоянии организма и наличии патологии внутренних органов.

Предложенный выбор диапазона частот облучения является существенным как с точки зрения определения микроперемещений (колебаний) кожного покрова, обусловленных эффектом комбинированного воздействия кровотока и дыхания, путем преобразования отраженной электромагнитной волны с использованием доплеровского локатора. так и с точки зрения минимальной дозы облучения. При этом структурная схема заявленного устройства характеризуется наличием трехканального фильтра с полосой пропускания по соответствующим каналам (0,1 — 0,7 Гц, 1,0 — 3,0 Гц и

4.0-10,0 Гц), что обеспечивает стабильное и надежное выделение из отраженного сигнала. содержащего фоновый сигнал большой амплитуды и частоты, близкой к ннууллюю, и слабый сигнал с боковыми частотамИ, равными частотам модулирующих процессов, информацию о дыхании. пульсе и перемещениях исследуемого объекта, а наличие формирователя временного интервала позволяет регистрировать в фиксированном интервале времени число импульсов, соответствующих сердечному и дыхательному ритму.

2000080 частоты, передающую антенну 17 и прием- 55 ную антенну 18. Устройство снабжено трехканальным фильтром 7, блоком 8 индикации с формирователем 9 временного интервала, которые аналогичны элементам блок-схемы годинного Влрилнта.

На фиг, 1 изображена гомодинная схема устройства для доплеровской локации; на фиг. 2 — супергетеродинный вариант, Диагностика сердечно-сосудистой системы и процесса дыхания согласно изобретению осуществляется следующим образом.

Сердечная деятельность и дыхание оказывают комбинированное воздействие на кожный покров, проявляющееся в виде колебательных микроперемещений кожи. Для получения информации о пульсации кровотока и интервалах дыхания определяют микроперемещения кожного покрова путем его облучения с использованием доплеровского локатора электромагнитной волной сверхвысокой частоты в диапазоне 10 — 100 гГц. При этом из отраженного сигйала доплеровской частоты выделяют посредством трехканальной фильтрации частоты модулирующих процессов: частоту биения пульса по каналу с полосой пропускания 1,0-3,0 Гц, частоту, соответствующую интервалам дыхания, по каналу с полосой пропускания

0,1-0.7 Гц. а частоту, соответствующую случайным перемещениям исследуемого участка тела (или самого тела), — по каналу с полосой пропускания 4,0 — 10,0 Гц. Фильтрация по каналу с полосой пропускания 4,010,0 Гц исключает влияние случайных перемещений облучаемой поверхности, которые могут возникнуть при диагностировании, на регистрируемые параметры, отражающие кровоток и дыхание, Регистрация микроперемещений кожного покрова осуществляется с помощью устройства для доплеровской локации, которое может быть выполнено по гомодинной ипи супергетеродинной схеме.

Блок-схема гомодинного варианта. изображенная на фиг. 1, содержит передающий генератор 1, направленный ответвитель 2, переменный аттенюатор 3, циркулятор 4, балансный смеситель 5, усилитель 6 сигналов доплеровской частоты, трехканальный фильтр 7, блок 8 индикации с формирователем 9 временного интервала. Локатор снабжен приемно-передающей антенной 10.

Блок-схема доплеровского локатора по супергетеродинному варианту содержит передающий генератор 11, гетеродинный генератор 12, направленный ответвитель 13, развязывающие вентили 14, балансные смесители 15, усилители 16 промежуточной

Устройство для доплеровской поклции при реализации злявпенного сг:особа дигнностики сердечно-сосудистой системы и процесса дыхания, основанного на регигт. рации микропере лещений кожного покрова. работает по гомодин ной схеме следующим образом.

Передающий генератор 1 выдает сигнал сверхвысокой частоты в диапазоне 10-100 гГц, который подается через направленный ответвитель 2, переменный аттенюатор 3 и циркулятор 4 на приемно-передающую антенну 10 для облучения кожного покрова, Отраженный сигнал, который является сигналом с изменяющейся во времени доплеровской частотой. модулированной по амплитуде процессами биения пульса, дыхания и перемещения самого исследуемого обьек1л, вогпринимается антенной 10 и, пройдя циркупятор 4, замецп1влется на балансном смесителе 5 с сигналом, отве гвпенн ы м н л и р а в и е н I l hI ì о т в е т в и г е п е м 2 o T излучаемого сигнала с передающего генератора 1, Переменный лттен1оатор 3 управляет уровнем мощности передлющего генератора 1. На выходе баланс«ого смесителя 5 получается низкочастотный сигнал, который усиливается усилителем 6 и поступает на входтрехканлп1«1ого фильтра 7, каждый из каналов которого пропускает на выход часть спекTðл часToò. При 31оМ клHàë с полосой пропуска11ия 1,0-3,0 Гц обеспе <ивлеI регистрлци,о интервалов дыха«ия, а канал с полосой пропуска11ия 4,0-10,0 Гц— регистр;,цию перемещений исследуемого обье TB. Б 10K H индикации выдает информацию раздельна по клнлпзм пупhoo, дыхлния и перемещения, а формирователь 9 временного интервала обес11ечивлет отображение числа зэрегистрировлнных иь1пупьсоо в единичном временном интервале, Результаты могут быть получены и в виде осциллограмм

С регистрацией кривой, характеризующей пуп с, и кривой дь хатепьнпй экскурсии.

Мэобрл кеннля нл ф 1 . 2 б 1ок-cхe nл супергетероди нного доппсровcv oão локатора характеризуется по отношению к гомодинному влрi1энту наличием пе,,ед;«:;Ei,:-.\ «Tенны 17 и приемной антенны 18, гегерод:нного генератора 12. I.oI.ð!,II1 обеспечивает воэможность уLII Iå!I я отр;женно о с II I эпл нл промежуточной часToTI! усилителями 16, что позволяет увепип ть чувствительность локатора. II0 не 113 1 «Råã функциониропа1IIIe трехканапь.1ого фильтра 7 и блока 8 индикации с формировать пе;.

9 временного интервала, которые в обоих случаях оди«лково обеспечивлюг вь1деление и регистрацию сигналов. хлрлкгериэу () 20000ВО щих пульс, дыхание и перемещения исследуемого тела, Регистрация артериального пульса и дыхательных волн предложенным способом информативна. проста в реализации и может быть осуществлена на расстоянии до 10 м через одежду, ширмы, легкие перегородки

{т.е. через любые радиопрозрачные преграды), что обеспечивает заявленному решению определенные преимущества по сравнению с известными контактными методами исследования и возможность использования для мониторинга состояния больных в блоке интенсивной терапии, в педиатрии, при тренировке и контроле психофизиологического состояния спортсменов, а также при обследовании животных.

Формула изобретения

1. Способ регистрации артериального пульса и частоты дыхания путем регистрации, перемещения тканей участка тела, обусловленных комбинированным воздействием пульса и дыхания с последующей фильтрацией полученного сигнала, о т л ич а ю шийся тем, что облучают кожу с использованием устройства для доплеровской локации электромагнитной волной сверхвысокой частоты в диапазоне 10-100 гГц и посредством трехканальной фильтрации спектра отраженного сигнала допле5 ровской частоты определяют частоты, соответствующие артериальному пульсу и дыхательным волнам от сигналов, обусловленных перемещением тела или исследуемой его части.

10 2. Устройство для доплеровской локации, соединяю.цее передающий генератор, выходом соединенный с датчиком. направленный ответвитель. связанный с первым входом балансного смесителя. второй вход

15 которого подключен к выходу датчика, а его выход через фильтр соединен с блоком индикации, и усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что датчик выполнен в виде приемо-передающей антенны, подключенной через

20 циркулятор, фильтр выполнен трехканальным с полосой пропускания каналов 0,1-0,7, 1 — 3 и 4-10 Гц соответственно, блок индикации снабжен формирователем временных интервалов, усилитель подключен между

25 балансным смесителем и фильтром, а генератор имеет частоту излучения в диапазоне

10 — 100 гГц. е

Сюетиитещ O,@åäâðþà

Редакщр А.Купрвкойа ТюкйедМ..М©ргеийл КеРРектеР О, Шекмар

Заказ 3053

Тираж . Подписное

НПО "Поиск" Роспатента"

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

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