ИМПУЛЬСНЫЙ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫЙ ДАТЧИК Российский патент 2008 года по МПК A61B5/08 G01S13/00 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к медицинским диагностическим приборам для исследования физиологических функций живых организмов, в частности к радиолокационным средствам диагностики параметров дыхания пациентов. Датчик контроля дыхания содержит блок управления, формирующий временную задержку, тракт формирования зондирующего сигнала, включающий в свой состав генератор когерентных радиоимпульсов, передающую и приемную антенны, тракт передатчика зондирующего сигнала, тракт приемника отраженного сигнала с двумя квадратурными каналами обработки отраженного сигнала, блок-процессор, обеспечивающий восстановление закона движения исследуемого объекта, и блок обработки и отображения информации. Каждый из квадратурных каналов обработки отраженного сигнала включает в свой состав смеситель сигналов, вход которого связан с приемной антенной, и аналого-цифровой преобразователь. В состав датчика входит также фазосдвигающая цепочка, вход которой соединен с трактом формирования зондирующего сигнала, а выход - со вторым входом смесителя сигналов второго квадратурного канала обработки отраженного сигнала. Первый вход блока-процессора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя первого квадратурного канала обработки отраженного сигнала, второй вход блока-процессора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя второго квадратурного канала обработки отраженного сигнала. Выход блока-процессора связан с блоком обработки и отображения информации. Датчик включает в свой состав управляемый электронный переключатель. Вход переключателя соединен с выходом тракта формирования зондирующего сигнала. Первый выход переключателя подключен к тракту передатчика зондирующего сигнала, а второй выход - ко второму входу смесителя сигналов первого квадратурного канала обработки отраженного сигнала и к входу фазосдвигающей цепочки. Изобретение позволяет повысить фазовую чувствительность датчика и обеспечить возможность контроля дыхания перемещающихся пациентов на всей рабочей дистанции датчика. 6 з.п. ф-лы, 26 ил.

1. Импульсный сверхширокополосный датчик контроля дыхания, содержащий блок управления, выполненный с возможностью формирования временной задержки импульса синхронизации, тракт формирования зондирующего сигнала, включающий в свой состав генератор когерентных радиоимпульсов, соединенный с блоком управления, передающую и приемную антенны, тракт передатчика зондирующего сигнала, выход которого соединен с передающей антенной, тракт приемника отраженного сигнала, содержащий два квадратурных канала обработки отраженного сигнала, каждый из которых включает в свой состав смеситель сигналов, первый вход которого связан с приемной антенной, и аналого-цифровой преобразователь, соединенный с выходом смесителя сигналов, и фазосдвигающую цепочку, вход которой соединен с выходом тракта формирования зондирующего сигнала, выход фазосдвигающей цепочки соединен со вторым входом смесителя сигналов второго квадратурного канала обработки отраженного сигнала, отличающийся тем, что дополнительно содержит управляемый электронный переключатель, блок-процессор, обеспечивающий восстановление закона движения исследуемого объекта, и блок обработки и отображения информации, при этом первый вход блока-процессора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя первого квадратурного канала обработки отраженного сигнала, второй вход блока-процессора соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя второго квадратурного канала обработки отраженного сигнала, первый выход блока-процессора соединен с входом блока управления, второй выход блока-процессора соединен с блоком обработки и отображения информации, причем вход управляемого электронного переключателя соединен с выходом тракта формирования зондирующего сигнала, первый выход управляемого электронного переключателя соединен с входом тракта передатчика зондирующего сигнала, второй выход управляемого электронного переключателя соединен со вторым входом смесителя сигналов первого квадратурного канала обработки отраженного сигнала и с входом фазосдвигающей цепочки, управляющий вход управляемого электронного переключателя соединен с блоком управления.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тракт формирования зондирующего сигнала содержит последовательно соединенные с генератором когерентных радиоимпульсов буферный усилитель и полосовой фильтр, выход которого соединен с входом управляемого электронного переключателя.3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что выход смесителя сигналов каждого квадратурного канала обработки отраженного сигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя через последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель низкой частоты и фильтр низкой частоты.4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тракт приемника отраженного сигнала включает в свой состав последовательно соединенные с приемной антенной полосовой фильтр и усилитель сигналов, выход которого подключен к квадратурным каналам обработки отраженного сигнала.5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что тракт передатчика зондирующего сигнала включает в свой состав последовательно соединенные с передающей антенной полосовой фильтр и усилитель сигналов, вход которого подключен к первому выходу управляемого электронного переключателя.6. Датчик по п.1, отличающийся тем, что блок управления, выполненный с возможностью формирования временной задержки импульса синхронизации, содержит задающий генератор, к которому подключены тракт формирования синхросигнала передатчика, состоящий из формирователя короткого импульса, и тракт формирования синхросигнала приемника, состоящий из последовательно соединенных управляемой цифровой линии задержки и формирователя короткого импульса, выход которого образует первый выход блока управления, подключенный к управляющему входу управляемого электронного переключателя, и логический элемент «ИЛИ», входы которого соединены с выходами тракта формирования синхросигнала передатчика и тракта формирования синхросигнала приемника, при этом выход логического элемента «ИЛИ» образует второй выход блока управления, соединенный с генератором когерентных радиоимпульсов.7. Датчик по п.1, отличающийся тем, что блок-процессор выполнен с возможностью восстановления закона F( Ω) движения исследуемого объекта в соответствии со следующими зависимостями:

;

;

где Z₁(t) и Z₂(t) - выходные сигналы первого и второго квадратурного канала обработки отраженного сигнала соответственно;

- максимальная энергия взаимодействия отраженного и зондирующего сигналов, выделяющаяся на выходной нагрузке с единичным сопротивлением;

E₀ - максимальная амплитуда зондирующего сигнала;

E₁ - максимальная амплитуда принимаемого отраженного сигнала;

Т₀ - период колебаний зондирующего сигнала;

n - целое число периодов колебаний, заполняющих импульс зондирования;

- мгновенное значение фазы, обусловленное движением исследуемого объекта;

- фазовый сдвиг, обусловленный расстоянием между исследуемым объектом и датчиком;

λ - длина волны колебаний, заполняющих зондирующий сигнал;

Ω=2πf - круговая частота движения исследуемого объекта;

f - частота движения исследуемого объекта;

t - текущее время;

ΔR - максимальная амплитуда движения исследуемого объекта;

R₁ - расстояние между исследуемым объектом и датчиком.