Пульсовой оксиметр

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для неинвазивного изменения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга. Пульсовой оксиметр содержит источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение-напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блока вычисления функции. Кроме того, введен формирователь опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ʺαʺ, а также регулируемый источник переменного напряжения частотой 1 - 2 Гц и коммутатор с соответствующими связями. Изобретение позволяет обеспечить возможность поверки пульсового оксиметра в процессе изготовления и эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для неинвазивного измерения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга.

Одним из важных диагностических и прогностических показателей в анестизиологии, реанимации и интенсивной терапии является степень насыщения циркулирующей крови кислородом, которая характеризуется коэффициентом сатурации.

Для определения коэффициента сатурации неинвазивным методом используют пульсовые оксиметры, принцип действия которых основан на спектрометрии тканей пальца или мочки уха.

Известные пульсовые оксиметры содержат в своем составе источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, и фотоприемник, подключенный к усилительному тракту [1]. Задачей усилительного тракта является формирование четырех сигналов: постоянных составляющих красного и инфракрасного каналов и переменных составляющих красного и инфракрасного каналов. При этом усилитель должен удовлетворять очень высоким техническим требованиям, в частности, усилитель должен иметь большой динамический диапазон (порядка 600 дБ согласно работе [1]), должен иметь, как правило, систему автоматической регулировки усиления и мощности излучения источников излучения, должен обеспечивать высокую стабильность величин отношений переменных и постоянных составляющих красного и инфракрасного сигналов.

Выполнение этих требований весьма затруднительно, что приводит к резкому снижению точности определения коэффициента сатурации. Сложность используемого оборудования приводит к усложнению его обслуживания и повышению его цены.

Известен пульсовой оксиметр, описанный в работе [2, с. 16, рис. 1]. Этот пульсовой оксиметр содержит источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, подключенного к преобразователю электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя ток-напряжение. Для выполнения измерений пульсовым оксиметром-прототипом необходимо иметь усилительный тракт с высокими техническими характеристиками, указанными при описании аналога [1].

Известен также пульсовой оксиметр [3]. Этот пульсовой оксиметр содержит источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение-напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой (200-2000) Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции где S - коэффициент сатурации, A^Hb_λ1 и A^Hb_λ2 - коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения, соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения, ΔV_λ1 и ΔV_λ2 - двойные амплитуды переменного напряжения на выходах, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока, - коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн, соответственно, в красном и инфракрасном диапазонах излучения.

В первом варианте пульсового оксиметра по патенту [3] преобразователь электрического сигнала выполнен в виде преобразователя напряжение-напряжение, а усилитель напряжения постоянного тока имеет линейную характеристику.

Во втором варианте пульсового оксиметра по патенту [3] преобразователь электрического сигнала выполнен в виде преобразователя ток-напряжение, а усилитель напряжения постоянного тока выполнен с логарифмической характеристикой преобразования.

Недостатком всех рассмотренных пульсовых оксиметров, в том числе оксиметра по патенту [3], является невозможность их поверки в процессе изготовления и эксплуатации, что приводит к снижению точности измерения коэффициента сатурации. Снижение точности измерения обусловлено как изменением параметров входящих в пульсовой оксиметр элементов и блоков, так и отклонением от номинальных значений длин волн источников излучения в красном и инфракрасном диапазонах излучения.

Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение возможности поверки пульсового оксиметра в процессе изготовления и эксплуатации.

Указанная задача решается тем, что в пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение-напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой (200-2000) Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции где S - коэффициент сатурации, - коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения, соответственно, в красном и инфракрасном диапазонах излучения, α = ΔV_λ1/ΔV_λ2, ΔV_λ1и ΔV_λ2 - двойные амплитуды переменного напряжения на выходах, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока, - коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн, соответственно, в красном и инфракрасном диапазонах излучения, дополнительно введены формирователь опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ʺαʺ, а также регулируемый источник переменного напряжения частотой (1-2) Гц и коммутатор, при этом первый и второй выходы формирователя опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым выходами формирователя противофазных импульсов частотой (200-2000) Гц, первый и второй выходы коммутатора подключены к управляющим входам, соответственно, первого источника тока и второго источника тока, выход регулируемого источника переменного напряжения частотой (1-2) Гц подключен к входу ʺαʺ формирователя опорных напряжений, упомянутый блок вычисления функции выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора, при этом первый и второй входы мультиплексора являются, соответственно, первым и вторым входами упомянутого блока вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов, соответственно, управляющие входы аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора соединены с первым и вторым управляющими выходами микропроцессора.

Кроме этого в предлагаемом пульсовом оксиметре формирователь опорных напряжений может содержать два операционных усилителя, резистивный делитель напряжения, три резистивных регулируемых делителя напряжений и два резистора обратной связи, при этом первый вывод резистивного регулируемого делителя напряжения соединен с шиной постоянного напряжения, а его второй вывод - с шиной нулевого потенциала, выход первого резистивного регулируемого делителя напряжения соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, резистивный делитель напряжения, второй и третий резистивные регулируемые делители напряжения включены между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, средняя точка второго резистивного регулируемого делителя соединена с шиной постоянного напряжения, средняя точка третьего резистивного регулируемого делителя напряжения является входом ʺαʺ формирователя опорных напряжений, первый резистор обратной связи включен между выходом первого операционного усилителя и его инвертирующим входом, второй резистор обратной связи включен между выходом второго операционного усилителя и его инвертирующим входом, первый, второй и третий регулируемые резистивные делители напряжения являются, соответственно, регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ʺαʺ, выходы первого и второго операционных усилителей являются, соответственно, первым и вторым выходами формирователя опорных напряжений.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - функциональная схема пульсового оксиметра, на фиг. 2 - функциональная схема блока вычисления функции (1), на фиг. 3 - пример принципиальной схемы ФОН, на фиг. 4 - схема преобразователя напряжение-напряжение, на фиг. 5 - схема, поясняющая формирование токовых сигналов на выходах первого и второго источников тока,
на фиг. 6 - временные диаграммы сигналов на выходах формирователя противофазных импульсов, синхронных детекторов и усилителей напряжения переменного тока,
на фиг. 7 - временные диаграммы сигналов на управляющих входах и выходах коммутатора.

На чертежах обозначены:
1 - источник излучения в красном диапазоне излучения,
2 - первый источник тока,
3 - источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения,
4 - второй источник тока,
5 - фотоприемник,
6 - преобразователь напряжение-напряжение,
7 - усилитель напряжения постоянного тока,
8 - первый синхронный детектор,
9 - первый фильтр верхних частот,
10 - первый усилитель напряжения переменного тока,
11 - второй синхронный детектор,
12 - второй фильтр верхних частот,
13 - второй усилитель напряжения переменного тока,
14 - формирователь противофазных импульсов,
15 - индикатор,
16 - блок вычисления функции,
17, 18 - разделительные конденсаторы,
19, 20 - резисторы CR-цепочек,
21 - формирователь опорных напряжений,
22 - регулируемый источник переменного напряжения,
23 - коммутатор,
24 - мультиплексор,
25 - аналого-цифровой преобразователь,
26 - микропроцессор,
27 - первый операционный усилитель,
28 - второй операционный усилитель,
29, 30 - последовательно соединенные первый и второй резисторы, образующие резистивный делитель напряжения,
31 - третий резистор, образующий первый резистивный регулируемый делитель напряжения,
32, 33, 34 - последовательно соединенные четвертый, пятый, шестой резисторы, образующие второй резистивный регулируемый делитель напряжения,
35 - седьмой резистор, образующий третий резистивный регулируемый делитель напряжения,
36 - первый резистор обратной связи,
37 - второй резистор обратной связи,
38 - третий операционный усилитель,
39 - третий резистор обратной связи,
40 - четвертый резистор обратной связи,
41 - форма сигнала на первом выходе формирователя 14,
42 - форма сигнала на втором выходе формирователя 14,
43 - форма сигнала на выходе синхронного детектора 8,
44 - форма сигнала на выходе синхронного детектора 11,
45 - форма сигнала на выходе усилителя 10,
46 - форма сигнала на выходе усилителя 13,
t - ось времени,
U - ось напряжений.

Пульсовой оксиметр (см. фиг. 1) содержит источник 1 излучения, подключенный к первому источнику 2 тока, источник 3 излучения, подключенный к второму источнику 4 тока, фотоприемник 5, подключенный к преобразователю 6 напряжение-напряжение.

Источники 1 и 3 излучения выполнены в виде светодиодов. Длина волны излучения источника 1 лежит в красном диапазоне излучения и составляет, например, (650±10) нм. Длина волны излучения источника 3 лежит в инфракрасном диапазоне излучения и составляет, например, (940±15) нм.

Фотоприемник 5 выполнен в виде фотодиода. Диапазон длин волн воспринимаемых фотоприемником 5 световых сигналов должен перекрывать диапазон длин волн, в котором лежат длины волн излучаемых источниками 1 и 3 сигналов.

Преобразователь 6 выполнен в виде преобразователя напряжение-напряжение, например, по схеме, приведенной на фиг. 4. В частности, преобразователь 6 выполнен на третьем операционном усилителе 38, охваченном отрицательной обратной связью с помощью делителя, включенного между выходом третьего операционного усилителя 38 и шиной нулевого потенциала и образованного третьим и четвертым резисторами обратной связи 39 и 40. Между точкой соединения резисторов обратной связи 39 и 40 и инвертирующим входом третьего операционного усилителя 38 включен фотоприемник 5, выполненный в виде фотодиода. Преобразователь 6 может быть выполнен и по другим известным схемам преобразователя напряжение-напряжение.

Пульсовой оксиметр содержит также усилитель 7 напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя 6 электрического сигнала, последовательно соединенные первый синхронный детектор 8, первый вход которого подключен к выходу усилителя 7, первый фильтр 9 верхних частот и первый усилитель 10 напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор 11, первый вход которого подключен к выходу усилителя 7, второй фильтр 12 верхних частот и второй усилитель 13 напряжения переменного тока.

Идентичные фильтры 9 и 12 верхних частот могут быть выполнены по различным известным схемам, в том числе в виде простейших разделительных CR-цепочек на пассивных элементах 17, 19 и 18, 20 (см. фиг. 1). Нижнюю границу полосы пропускания фильтров 9 и 12 выбирают исходя и из минимально возможной частоты сердцебиения пациента. Обычно нижняя граница полосы пропускания фильтров 9 и 12 составляет десятые доли герца.

Усилители 10 и 13 напряжения переменного тока должны обеспечить усиление переменных составляющих сигналов на выходах синхронных детекторов 8 и 11 в диапазоне частот сердцебиения пациента, то есть достаточен диапазон частот от долей герца до единиц герц.

Первый выход формирователя 14 противофазных импульсов подключен к первому управляющему входу коммутатора 23 и управляющему входу первого синхронного детектора 8. Второй выход формирователя 14 подключен к второму управляющему входу коммутатора 23 и управляющему входу второго синхронного детектора 1. Формирователь 14 может быть выполнен, например, в виде простейшего мультивибратора. Кроме этого формирователь 14 может быть выполнен в виде делителя частоты тактовых импульсов микропроцессора 26, входящего в состав блока 16. Частота следования импульсов на выходе формирователя 14 составляет (200-2000) Гц. При более низкой частоте следования импульсов на выходе формирователя 14 снижается точность определения коэффициента сатурации из-за погрешностей временного квантования. При повышении частоты импульсов увеличиваются требования к техническим характеристикам источников 1, 3 излучения и синхронных детекторов 8 и 11.

Выходы усилителей 10 и 13 подключены, соответственно, к первому и второму входам блока 16 вычисления функции (1), выход которого подключен к индикатору 15.

Блок 16 выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора 24, аналого-цифрового преобразователя 25 и микропроцессора 26. При этом первый и второй входы мультиплексора 24 являются, соответственно, первым и вторым входами блока 26 вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора 26 соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов 8 и 11, соответственно (фиг. 2).

Индикатор 15 может представлять собой стрелочный индикатор, цифровое табло, монитор персонального компьютера и тому подобное устройство.

Пульсовой оксиметр содержит также формирователь 21 опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов" ("Амплитуда 1"), "Баланс токов" ("Баланс 1") и ʺαʺ, а также регулируемый источник 22 переменного напряжения частотой (1-2) Гц. При этом первый и второй выходы формирователя 21 опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам коммутатора 23, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам, соответственно, первого источника 2 тока и второго источника 4 тока. Выход регулируемого источника 22 переменного напряжения частотой (1-2) Гц подключен к входу ʺαʺ формирователя 21 опорных напряжений (фиг. 1, 5).

Формирователь 21 опорных напряжений (см. фиг. 3) содержит, в частности, первый и второй операционные усилители 27 и 28, резистивный делитель напряжения, три резистивных регулируемых делителя напряжений и два резистора 36 и 37 обратной связи. Резистивный делитель напряжения выполнен на последовательно соединенных прецизионных первом и втором резисторах 29 и 30. Первый резистивный регулируемый делитель напряжения выполнен на третьем резисторе 31. Второй резистивный регулируемый делитель напряжения выполнен на последовательно соединенных четвертом, пятом и шестом резисторах 32, 33 и 34. Третий резистивный регулируемый делитель напряжения выполнен на седьмом резисторе 35. Резисторы 31, 33 и 35 представляют собой потенциометры.

Первый вывод первого регулируемого делителя напряжения соединен с шиной постоянного напряжения, а его второй вывод - с шиной нулевого потенциала. Выход первого регулируемого делителя напряжения соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения. Резистивный делитель напряжения, второй и третий регулируемые делители напряжения включены между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей 27 и 28. Средняя точка второго регулируемого делителя соединена с шиной постоянного напряжения. Средняя точка третьего регулируемого делителя напряжения является входом "ʺαʺ" формирователя 21 опорных напряжений. Первый резистор 36 обратной связи включен между выходом первого операционного усилителя 27 и его инвертирующим входом, второй резистор 37 обратной связи включен между выходом второго операционного усилителя 28 и его инвертирующим входом. Первый, второй и третий регулируемые резистивные делители напряжения являются, соответственно, регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ʺαʺ. Выходы первого и второго операционных усилителей 27 и 28 являются, соответственно, первым и вторым выходами формирователя 21 опорных напряжений.

В общем случае формирователь опорных напряжений может быть выполнен и по другим схемам, например, с использованием микропроцессора и цифроаналогового преобразователя.

Регулируемый источник 22 переменного напряжения может представлять собой аналоговый генератор инфранизкой частоты (1-2) Гц с регулируемой от нуля до заданного значения амплитудой напряжения.

Формирователь 21 опорных напряжений и регулируемый источник 22 переменного напряжения могут быть построены и по другим схемам, обеспечивающим формирование указанных напряжений, в том числе с использованием микропроцессоров и цифроаналогового преобразователя.

Предлагаемый пульсовой оксиметр работает следующим образом.

В рабочем режиме напряжение на выходе регулируемого источника 22 устанавливают равным нулю. Регуляторы "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ʺαʺ находятся в своих рабочих положениях, установленных при градуировке пульсового оксиметра.

Источники 1, 3 излучения и фотоприемник 5 устанавливают на пальце или мочке уха с помощью известных приспособлений. На выходах формирователя 21 опорных напряжений вырабатываются постоянные напряжения U₁ и U₂, которые поступают на первый и второй входы коммутатора 23. На первый и второй управляющие входы коммутатора 23 поступают сдвинутые одна относительно другой по времени синхронизирующие импульсные последовательности S₁ и S₂. И в результате на выходах коммутатора 23 формируются сдвинутые одна относительно другой по времени импульсные последовательности N₁ и N₂ с амплитудами импульсов U₁ и U₂. Импульсные последовательности N₁ и N₂ поступают далее на входы первого и второго источников 2 и 4 тока, которые вырабатывают токи I₁ и I₂, мгновенные значения которых пропорциональны амплитудам импульсов U₁ и U₂. Источники 1 и 3 поочередно формируют световые потоки в красном и инфракрасном диапазонах, которые, пройдя через исследуемый объект, вызывают ток в цепи фотоприемника 5, пропорциональный в каждый момент времени интенсивности облучения. Сформированный на выходе преобразователя 6 сигнал усиливается усилителем 7 и поступает затем на входы синхронных детекторов 8 и 11, которые синхронизируются импульсами, поступающими от формирователя 14 импульсов на их управляющие входы и на управляющие входы коммутатора 23. При этом на выходе синхронного детектора 8 формируется сигнал, пропорциональный натуральному логарифму светового потока, прошедшего через исследуемый объект в красном диапазоне излучения, а на выходе синхронного детектора 11 - в инфракрасном диапазоне. Выделенные фильтрами 9 и 12 и усиленные усилителями 10 и 13 переменные составляющие сигналов поступают на первый и второй входы блока 16 вычисления функции (1), на третий и четвертый входы которого поступают сигналы с выходов синхронных детекторов 8 и 11. Сигналы, поступившие на первый и второй входы мультиплексора 24, синхронизируемого сигналом управления со второго управляющего выхода микропроцессора 26, преобразуются аналого-цифровым преобразователем 25, синхронизируемым сигналом управления с первого управляющего выхода микропроцессора 26, в последовательности цифровых отсчетов, которые вводятся в микропроцессор 26 и используются для вычисления значений α и коэффициента сатурации S. На выходе микропроцессора 26 формируется цифровой сигнал, несущий информацию о коэффициенте сатурации, который отображается на индикаторе 15. При этом благодаря логарифмической характеристике преобразования в предлагаемом устройстве амплитуды переменных составляющих сигналов мало зависят от толщины ткани пальца или мочки уха, сохраняя при этом информацию о пульсовом объеме окисленного и восстановленного гемоглобина.

При проведении настройки или проверки метрологических характеристик пульсового оксиметра в пространство между источниками 1, 3 излучения и фотоприемником 5 устанавливают вместо живой ткани светофильтр с заданными характеристиками поглощения в красном и инфракрасном диапазонах длин волн. На выходе регулируемого источника 22 переменного напряжения устанавливают заданную амплитуду Δ U гармонического инфранизкочастотного напряжения частотой 1-2 Гц. На первом и втором выходах формирователя 21 опорных напряжений вырабатываются два постоянных напряжения U₁ и U₂ с пульсирующими составляющими ΔU₁ и ΔU₂.

Выходные сигналы формирователя 21 опорных напряжений поступают на первый и второй входы коммутатора 23, на выходе которого формируются сдвинутые одна относительно другой по времени импульсные последовательности N₁ и N₂ с амплитудами импульсов U₁ и U₂ с пульсирующими составляющими ΔU₁ и ΔU₂. Импульсные последовательности N₁ и N₂ поступают далее на входы первого и второго источников 2 и 4 тока, которые вырабатывают токи I₁+ΔI₁ и I₂+ΔI₂, мгновенные значения которых пропорциональны амплитудам импульсов U₁+ΔU₁ и U₂+ΔU₂ (фиг. 5, 7).

Метрологическая поверка основной погрешности предлагаемого пульсового оксиметра сводится к установке поверяемых значений коэффициентов сатурации с помощью регуляторов "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ʺαʺ и в сравнении показаний коэффициентов сатурации с их установленными значениями в рабочем диапазоне коэффициентов поглощения света, которые задаются при помощи светофильтров с известными характеристиками. При этом, вращая движок резистора 31 ("Амплитуда токов"), одновременно изменяют величины напряжений U₁ и U₂ и, следовательно, амплитуды токов I₁ и I₂, вращая движок резистора ("Баланс токов"), изменяют отношение напряжений U₁/U₂ и отношение амплитуд токов I₁/I₂. Вращая движок резистора 35 (ʺαʺ), изменяют отношение пульсирующих составляющих напряжений ΔU₁/ΔU₂ и отношение амплитуд токов ΔI₁/ΔI₂.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечивать поверки пульсового оксиметра в процессе изготовления и эксплуатации.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что устройство на его основе может быть изготовлено на основании приведенного описания и чертежей и использовано для неинвазивного измерения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга.

Источники информации
1. Стерлин Ю.Г. Специфические проблемы разработки пульсовых оксиметров. Медицинская техника, 1993, N 6, с. 26-30.

2. Орлов А.С. Определение степени насыщения циркулирующей крови кислородом по амплитуде пульсовой волны. Медицинская техника, 1992, N 5, с. 16-17.

3. Патент РФ N 2152030, МПК G 01 N 33/49, опубл. 27.06.2000 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение - напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции

где S - коэффициент сатурации;
- коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения;
- двойные амплитуды переменного напряжения на выходах соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока;
т - коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения,
отличающийся тем, что он дополнительно содержит формирователь опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и "α", а также регулируемый источник переменного напряжения частотой 1 - 2 Гц и коммутатор, при этом первый и второй выходы формирователя опорного напряжения подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый и второй выходы коммутатора подключены к управляющим входам соответственно первого источника тока и второго источника тока, выход регулируемого источника переменного напряжения частотой 1 - 2 Гц подключен к входу "α" формирователя опорных напряжений, упомянутый блок вычисления функции выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора, при этом первый и второй входы мультиплексора являются соответственно первым и вторым входами упомянутого блока вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов, соответственно, управляющие входы аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами микропроцессора.

2. Пульсовый оксиметр по п.1, отличающийся тем, что формирователь опорных напряжений содержит два операционных усилителя, резистивный делитель напряжения, три резистивных регулируемых делителя напряжений и два резистора обратной связи, при этом первый вывод первого резистивного регулируемого делителя напряжения соединен с шиной постоянного напряжения, а его второй вывод - с шиной нулевого потенциала, выход первого резистивного регулируемого делителя напряжения соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, резистивный делитель напряжения, второй и третий резистивные регулируемые делители напряжения включены между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, средняя точка второго резистивного регулируемого делителя соединена с шиной постоянного напряжения, средняя точка третьего резистивного регулируемого делителя напряжения является входом "α" формирователя опорных напряжений, первый резистор обратной связи включен между выходом первого операционного усилителя и его инвертирующим входом, второй резистор обратной связи включен между выходом второго операционного усилителя и его инвертирующим входом, первый, второй и третий резистивные регулируемые делители напряжения являются соответственно регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и "α", выходы первого и второго операционных усилителей являются соответственно первым и вторым выходами формирователя опорных напряжений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.12.2009

Дата публикации: 10.12.2011

---