Измеритель скорости кровотока Советский патент 1984 года по МПК A61B5/02 

90 ЭО 1

1 Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения объемной скорост кровотока и расхода крови в невскры тых сосудах живого организма, в магистралях аппаратов искусственного кровообращения, а также для измерен потоков других жидкостей. Известен измеритель скорости кро вотэка, содержащий электромагнитный датчик кровотока, генератор импульсов , два усилителя и стробирующее. устройство ll . Недостатком данного устройства является то, что в нем для обеспече ния измерения с достаточной точност установка базовой (нулевой) линии производится при механическом пережатии кровеносного сосуда, что. недопустимо в клинической практике, так как даже кратковременное пережатие может привести к необратимым нарушениям сердечно-сосудистой деятельности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения скорости кровотока, содержащее последователь но соединенные электромагнитный датчик, дифференциальный и операцио ный усилители, фазочувствительный демодулятор, фильтр низких частот и индикатор, последовательно соединенные генератор тока, фазовращатель и переключатель, который соеди нен с фазочувствительным демодулятором, а генератор тока соединен с входами датчика 2 . В известном устройстве при установке базовой линии точность измерения уменьшается в течение проведе ния операции или эксперимента. Минимизацтте) паразитных сигнаяов в известном измерителе производят по осциллоскопу с выхода дифференциального усилителя, а не по индика тору измерителя, что дает дополнительную погрешность измерений, кроме того, наличие отдельного осциллоскопа усложняет аппаратуру. Наличие минимум трех регулировок создает большое неудобство в работе т.е. измеритель обладает низкими эксплуатационными свойствами. Цель изобретения - повышение точ ности измерения без остановки крово тока. 3 Указанная цель достигается тем, что в измеритель скорости кровотока, содержащий последовательно соединенные электромагнитный датчик, дифференциальный и операционный усилители, фазочувствительный демодулятор, фильтр низких частот и индикатор, последовательно соединенные генератор тока, фазовращатель и переключатель, который соединен с фазочувстрительHbw демодулятором, а генератор тока соединен с входами датчика, введены подключенный к входам датчика потенциометр, средняя точка которого подключена к входу операционного усилителя, коммутатор, подключенный к второму входу операционного усилителя, и последовательно соединенные электронный прерыватель и конденсатор, включенные в цепь обратной связи дифференциального усилителя, при этом коммутатор соединен с переключателем, а электронный прерьшатель - с генератором тока. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Измеритель содержит генератор 1 тока (подмагничивания), электромаг-. нитный датчик 2, подключенный выходами к входам дифференциального усилителя 3, цепь обратной связи которого шунтируется конденсатором 4, соединенным последовательно с элейтронным прерывателем 5. Выход дифференциального усилителя 3 соединен с входом операционного усилителя 6, к выходу которого подключен фазочувствительньй демодулятор 7. Операционньй усилитель 6 стробируется коммутатором 8. К одному из выходов генератора 1 тока подсоединен фазовращатель 9. Демодулятор 7 и коммутатор 8 соединены с переключателем 10. Замыкающие и размыкающие контакты переключателя 10 соединены соответственно с генератором 1 тока и с фазовращателем 9. Между входами электромагнитного датчика 2 включен потенциометр 11, регулируемый вывод которого подключен к входу операционного усилителя 6. К выходу демодулятора 7 подключен фильтр 12 низких частот, выход которого соединен с индикатором 13. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 тока, вырабатьшающий ток подмагничивания прямоугольной формы, чередующийся с периодами отсутствия тока, конструктивно состоит из импульсного задающего генератора, трехразрядного двоичного делителя и логических схем И-НЕ (не показаны), которые, используя информацию с выхо да, задающего генератора и триггеров А, В, С трехразрядного двоичного делителя, вырабатывают сигналы для управления работой ключевого усилителя (не показан), питающего током обмотку возбуждения датчика 2, фазочувствительный демодулятор 7, коммутатор 8 и электронньй прерыватель 5. Таким образом, все указанные сигналы жестко синхронизированы между собой по времени, так как являются производными от импульсов задающего генератора и двоичного делителя. Ключевой усилитель, в диагональ .моста которого включена катушка возбуждения датчика 2, запитывает током подмагничивания датчик 2 .и создает в нем магнитное поле, пронизывающее кровеносный сосуд. Сигнал, индуцируемый на злектродах датчика кровотока 2 величиной от десятых долей до единиц мкВ, усиливается дифференциальным усилителем 3 и операционным усилителем 6, обрабатывается в фазочувствительном демодуляторе 7, построенном по схеме двухполупериодного синхронного детектора, и через фильтр 12 низких частот поступает на индикатор 13, регистрирующий среднее значение напряжения с выхода демодулятора 7. Индикатор 13, выполненньй в виде цифрового измерителя и используемьй для непосредственного отсчета величины скорости кровотока, состоит из масштабного усилителя, аналого-цифрового преобразователя и трехразрядного семисегментного индикатора (не показаны). Установка предела измерения - мл/мин, л/мин и положение запятой на цифровом табло - в зависимости от диаметра кровеносного сосуда осуществляется автоматически. Непосредственный цифровой отсчет и автоматическая установка пределов изме рения значительно улучшает эксплуата ционные свойства измерителя по сравнению с прототипом, где при определении кровотока необходимо производитьч для каждого датчика дополнитель ные манипуляции по установке калибро вочных чисел с помощью специальных потенциометров и вычисление пределов измерения индикатора. В режиме измерения скорости кровотока опорный и управляющие сигналы с генератора 1 тока через замкнутые контакты переключателя 10 подаются соответственно на фазочувствительный демодулятор 7, коммутатор 8 и электронньш прерывателе. 5. На время действия трансформаторной ЭДС - основной причины снижения точности измерений параметров кровотока - коммутатор 8 стробирует операционный усилитель б, а электронный прерыватель 5 подключает в цепь обратной связи дифференциального усилителя 3 конденсатор 4, устраняя трансформаторную ЭДС и выделяя часть полезного сигнала, свободную от. сопутствующих измерению помех и артефактов. Для обнуления измерителя без пережатия кровеносного сосуда с помощью переключатеа я 10 устанавливается режим, при котором опорный сигнал демодулятора 7 и управляющий сигнал коммутатора 8 от генератора 1 тока подаются ерез фазовращатель 9, сдвигающий оба эти сигнала по фазе на 1/4 периода импульсов тока подмагничивания. Сдвинутые по фазе сигналы открывают демодулятор 7 и коммутатор 8 в моменты, когда ток подмагничивания и магнитное поле в датчике 2 равны нулю и следовательно равен нулю сигнал, индуцируемый на его электродах. Обратная связь дифференциального усилителя 3 шунтируется последовательно включенными конденсатором 4 и электронным прерывателем 5. В соответствии с управляющим сигналом от генератора 1 тока электронный прерыватель 5 включает конденсатор 4 в цепь обратной связи на время действия трансформаторной ЭДС. Коэффициент усиления дифференциального усилителя 3 по переменному току значительно уменьшается. Амплитуда трансформаторной ЭДС снижается до уровня полезного сигнала и тем самым устраняются переходные процессы усилителя от воздействия мощного импульсного сигнала на его вход, вызывающие искажение полезного сигнала и влияющие на точность изг ерений. Кроме того, коммутатор В, управяемый импульсами генератора 1, строирует операционный усилитель 6 два раза за период тока подмагничивания. В моменты стробирования коэф фициент передачи усилителя 6 становится минимальным, вследствие чего окончательно устраняется трансформа торная ЭДС, - основной источник погрешности электромагнитного метода измерения кровотока. Работа электронного прерывателя и коммутатора 8 аналогична как в ре жиме обнуления на потоке, так и в режиме измерения скорости кровотока Для устранения наводок из цепей возбуждения измерителя на электродные выводы, служит включенный между вкодами датчика 2 потенциометр 11. На не1)егулируемых вьгоодах потенциометра 11 при работе генератора 1 ра В1шаются противофазные напряжения. С регулируемого вывода потенциометра 11 может быть снято любое про межуточное значение напряжения компенсации. Уровень и полярность этого напряжения подбираются такими, чтобы, суммируясь с сигналом от нулевого потока на входе операционного усилителя 6, устранить наведенное из цепей возбуждения паразитное напряжение. Потенциометр 11 регулируется до получения на выходе нулевого сигнала. Эта операция на практике проводится на физиологическом растворе перед установкой датчика на кровеносный сосуд. Наличие электронного прерывателя 5 и коммутатора 8 дает возможность осуществлять установку базовой линии регулировкой только одного потенциометра 11. Кроме того, устранение трансформаторной составляющей в процессе измерения делает установку нуля стабильной во времени, спользование в схеме расходомера только одного регулировочного элемента, непосредственный цифровой отсчет и автоматическая установка пределов измерения приводят к значительному повьшению его эксплуатационных качеств.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ КРОВОТОКА, содержшций последовательно соединенные электромагнитный датчик, дифференциальный и операционньй усилители, фазочувствительный демодулятор, фильтр низких частотой индикатор, последовательно соединенные генератор тока, фазовращатель и пере- ключатель, который соединен с фазочувствительным демодулятором, а генератор тока соединен с входами датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения без.остановки кровотока, в него введены подключенный к входам датчика потенциометр, средняя точка которого подключена к входу операционного усилителя, коммутатор, подключенный к второму входу операционного . усилителя, и последовательно соеди-. ненные электронный прерыватель и конденсатор, включенные в цепь обратной связи дифференциального усилителя, при этом коммутатор соединен с переключателем, а электронный преkn рыватель - с генератором тока.