Фотооксигемометр Советский патент 1989 года по МПК A61B5/145 G01N21/00 

о ел

Изобретение относится к меди цинской , в частности к медицинским фотометрическим устройствам, и может быть использовано при определении степени насыщения гемоглобина крови кислородом без нарушения целостности кожного или слизистого покровов организма человека. Целью изобретения является повышение дос- товерности получаемых результатов за счет- цифровых методов измерения. Поставленная цель достигается за счет введения в состав известного устройства порогового аналого-цифрового преобразователя 6, блока памяти 7, цифроаналогового преобразователя 8, интегратора 9. Предложенный фотоок- сигемометр повьш1ает достоверность получаемых результатов без нарушения целостности кожного или слизистого покрового организма. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

/

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к медицинским фотометрическим устройствам, предназначенным для определения сте- пени насыщения гемоглобина крови кислородом без нарушения целостности кожного шш Слизистого покровов организма .

Цель изобретения - повышение дос- товерности получаемых результатов за счет цифровых методов измерения.

На фиг,1 представлена функциональная схема фотооксигемометра на фиг,2 - функциональная схема порого- вого аналого-цифрового преобразователя,

Фотооксигемометр содержит генератор 1 тактовых импульсов, дифферен- цнапьньй усилитель 2, двухволновый источник 3 света, первый фотоприемник 4, второй фотоприемник 5, пороговый аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 памяти, цифроаналоговьй преобразователь 8, интегратор 9, регистратор 10,

Пороговый аналого-цифровой преобрзователь 6 состоит.из первого порогового элемента 11 и второго порогового элемента 12, триггера 13, элемента И 14, счетчика 15 и генератора 16 счетньи импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов .. формирует импульсы, управляющие работой устройства, Формрфуемые генератором 1 тактовые импульсы поступают на входы управления соответственно порогового аналого-цифрового пре- образователя 6, блока 7 памяти и интегратора 9.

В работе фотооксигемометра можно выделить два цикла исследований. Первый цикл длится в течение времени от .t( до t, а второй - от tj до t,g . В первом цикле двухволновый источник света 3 формирует световой поток в первом спектральном диапазоне с максимумом мощности излучения на длине волны (например, 660 нм). Во втором цикле двухволновый источник 3 света формирует излучение с длиной волны, соответствующей изобестической точке (например, 805 нм). Изменение длины волны излучения в соответствующих циклах осуществляется импульсами синхронизации генератора 1 тактовых импульсов, которые поступают на вход

5

5

0

0

5 0

15 сп гс

управления двухволнового источника ,3 света,

В первом цикле импульсом синхронизации генератора 1 тактовых импульсов в блоке 7 памяти устанавливается цифровой код константы, С выхода блока 7 памяти параллельньй код константы поступает на вход цифроаналогового преобразователя 8, Сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 8 будет пропорционален коду, поданному на его вход.

Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 8 поступает на вход интегратора 9, работа которого синхр онизируется импульсом, поступающим на его управляющий вход, В первом цикле на выходе интегратора 9 формируется сигнал линейно изменяющийся во времени, крутизна изменения этого сигнала определяется цифровым кодом константы,

С выхода интегратора 9 сигнал поступает на первый вход дифференциального усилителя 2, На второй вход дифференциального усил-итёля 2 поступает сигнал, формируемый первым фотоприемником 4, Дифференциальньй усилитель

2(с достаточно большим коэффициентом усиления) усиливает разность входных сигналов и эта усиленная (по напряжению и току) разность подается на двухволновый источник 3 света,

Двухволновый источник 3 света формирует линейно изменяющийся во времени световой поток (j( ft, ,t) (фиг,1), который поступа- ет в исследуемую ткань, рассеивается в ней и поглощается. Таким образом, вокруг двухволнового источника

3света в исследуемой ткани в каждый момент t в течение интервала создается пространственная освещенность, которая у1 1еньшается с удалением от двухволнового ис точника 3 света. Следовательно, часть светового потока двухволнового источника 3 света поступит после взаимодействия с тканью на первый фотоприемник 4,

а другая часть того же потока поступит на второй фотоприемник 5, На выходах первого 4 и второго 5 фотоприемников будут сформированы линейно изменяющиеся электрические сигналы, крутизна изменения которых определяется крутизной поступающих на них линейно изменяющихся световых потоков.

функции, выполняемые пороговым аналого-цифровым |1реобразователем, заключаются в следующем,

Сигнал с выхода второго фотопри- емника 5 поступает на входы двух пороговых элементов 11 и 12 (фиг.2). Первый и второй пороговые элементы 11 и 12 имеют напряжения срабатывания соответственно U, и U . Сигналы с выхода пороговых элементов 11 и 12 поступают на установочные входы триггера 13, До момента t срабатывания порогового элемента 12 (при ) выходной сигнал триггера 13 поддерживает элемент И 14 по первому входу в закрытом состоянии. В момент tj наступает динамическая компенсация напряжения U сигналом с выхода второго фотоприемника 5, по«. этому пороговый элемент 12 срабатывает и его выходным сигналом триггер 1 устанавливается в состояние, разрешающее прохождение счетных импульсов с выхода генератора 16 счетных импульсов через элемент И 14 на счетный вход счетчика 15. В момент t.

V

сигналом триггера 13 синхронизируется работа генератора 14 счетных импульсов. Триггер 13 будет формировать 30 коммутация сигналов фотоприемников.

на выходе сигнал, открывающий элемен И 15 по первому входу, до момента t. когда наступает динамическая компенсация Ugj сигналом фотоприемника 5. .В момент t сработает пороговое устройство 11 и его выходным сигналом триггера 13 установится в исходное состояние, счетные импульсы поступят на счетчик 15 в течение . Число счетных импульсов, поступивших на счетчик 15, определяется крутизной наклона линейно изменяющегося сигнала фотоприемника 5 или оптическими свойствами исследуемой ткани в первом спектральном диапазоне.

Во втором цикле функционирование устройства аналоп-гчно работе в первом цикле за исключением того, что в блоке 7 памяти устанавливается не код контактом, а код, полученный, в пороговом аналого-цифровом преобразователе 6 в первом цикле. Поскольку крутизна наклона линейно изменяющегося светового потока фотоприемника 4 во втором спектральном диапазоне устанавливается в соответствии с результатом измерения оптических свойств исследуемой ткани в первом спектральном диапазоне (за счет воздейст2

465019

ВИЯ оптоэлектронного контура отрицательной обратной связи), то во втором спектральном диапазоне крутизна наклона линейно изменяющегося сигна- ла фотоприемника 5 (или соответствующий ей код счетчика 15) будет пропорциональна степени насыщения гемоглобина крови кислородом. Код резуль1Q тата измерения формируется автоматически пропорциональным отношению коэффициентов обратного светорассеяния участка ткани между двумя фотоприемниками 4 и 5 в двух спектральных дна15 пазонах в зависимости от степени ок- сигенации крови.

Результат измерения в виде кода счетчика 15 хранится в пороговом аналого-цифровом преобразователе 6

20 необходимое для его использования время. Этот код может быть индицирован на индикаторе 16 по мере необходимости.

В предложенном фотооксигемометре

25 по сравнению с известным повьшается достоверность получаемых результатов за счет исключения из структуры известного устройства переключателя, с помощью которого производилась

5

0

а это в свою очередь приводило к перегрузке электронных цепей, в частности дифференциального усилителя и сумматора. Кроме того, наличие переключателя неизбежно вносило дополнительные составляющие погрешности в сигналы коммутируемых цепей.

Формула изобретения

0

5

второго фотоприемника соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом блока памяти и входом регистратора, выход блока памяти соединен с входом цифроаналого- вого преобразователя, выход которого соединен с первым входом интегратора, выходы генератора тактовых импульсов соединены с вторыми входами двухвол- нового источника света, интегратору, блока памяти и порогового аналого- цифрового преобразователя.

.2. Фотооксигемометр по n.t, отличающийся тем, что пороговый аналого-цифровой преобразователь содержит два пороговых элемен14

сриг.2

,

465019 та

, триггер, элемент И, счетчик и . генератор счетных импульсов, причем входы обоих пороговых элементов сое- динены вместе и являются первым входом порогового аналого-цифрового преобразователя, а выходы подключены к установочным входам триггера, выход которого соединен с первым входом

10 элемента И и входом генератора счетных импульсов, вьрсод которого соеди- ч нен с вторым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого

t5 является вторым входом порогового аналого-цифрового преобразователя, а выход счетчика - выходом порогового аналого-цифрового преобразователя.