Устройство для СВЧ-исследований Советский патент 1990 года по МПК A61B5/02 A61B5/05 G01N22/00 

Фиг-. /

Изобретение относится к области медицины, а именно к области медицинской диагностической техники, и может быть использовано для неинвазивного излучения фазовой структуры сердечного цикла в клинической, физиологической, спортивной и авиакосмической медицине.

Цель изобретения сокращение дозы нежелательного воздействия при СВЧ-фи- зиологических исследованиях путем повышения быстродействия и адаптивной регулировки излучаемой в организм СВЧ- энергии.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1 СВЧ- энергии, управляемый усилитель 2 высокой частоты, управляющий вход которого соединен с выходом модулирующего генератора 3, аттенюатор 4, направленный ответвитель 5, передающую 6 и приемную 7 антенны, блок 8 линейной обработки сигнала, первый амплитудный детектор 9 (АД), первый фильтр 10 нижних частот (ФНЧ), выход которого подключен к второму входу аттенюатора 4, второй выход ответвителя 5 соединен с последовательно соединенными вторым АД 11, вторым ФНЧ 12 и блоком 13 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с задающего генератора 1 СВЧ- энергии, промодулированный в усилителе 2 сигналом генератора 3 проходит через управляемый аттенюатор 4 и излучается антенной 6. Модуляция в усилителе 2 низкочастотным (10-200 КГц) сигналом используется в связи с тем, что спектр частот исследуемых процессов о приемнике занимает полосу частот 0,1 -20 Гц и его усиление при малых уровнях сигналов целесообразно производить с использованием поднесу- щей, роль которой выполняет выходной сигнал модулирующего генератора 3.

Промодулированный по амплитуде в соответствии с деятельностью исследуемых органов сигнал принимается антенной 7 и пост /пает на вхо,А блока 8 линейной обработки. Далее принятый сигнал детектируется АД 9. Отфильтрованная ФНЧ 10 низкочастотная составляющая подается на управляющий вход аттенюатора 4. Регулировка затухания при этом проводится по принципу отрицательной обратной связи, т.е. чем больше напряжение на выходе АД 9, тем больше затухание аттенюатора 4 и тем меньше уровень мощности, излучаемой антенной б на пациента. Скорость регулирования этой мощности определяется полосой ФНЧ 10 и выбирается существенно большей, чем скорость анализируемых характеристик пациента (реально полоса

пропускания ФНЧ 1-10 кГц). При этом частота модулирующего генератора 3 fnofl Af ФНЧ 10 для ФНЧ 10 с полосой 10 кГц частота fMOA 100 КГц,

Таким образом, в соответствии с изменением затухания в анализируемых органах пациента в процессе циклов их деятельности с запаздыванием 0,1-1 мс будет изме- няться мощность, излучаемая антенной 6 на пациента, т.е. выходной уровень детектора

11, на который ответвляется в ответвителе 5 часть излучаемой мощности, будет пропорционален величине затухания между приемной 7 и передающей 6 антеннами. С ФНЧ 12 выделенный полезный сигнал подается на

регистратор 13, Уменьшение излучаемой мощности начинается при достижении антенной 7 уровня чувствительности приемной части устройства, включающей в себя блок 8, АД 9, ФНЧ 10, и далее уровень мощности в антенне 6 меняется, отражая изменение затухания в исследуемом обьекте, но при этом остается минимально-достаточным для создания в приемной части устройства сигнала, соответствующего уровню

чувствительности. Высокая скорость регулирования практически сводит время,в течение которого может быть превышена минимальная мощность излучения.

Пример. Пусть данное устройство

используется для анализа сердечной деятельности человека. Максимальная частота исследуемых процессов при этом составляет 20-30 Гц. В соответствии с этим полосы -

ФНЧ 10 и ФНЧ 12 выбираются равными 10 кГц. Коэффициент передачи выберем равным Кп 1000. Для обеспечения устойчивости полоса частот Af ФНЧ 10 должна быть.

Еэад

1

2-10 10

50кГц ;

ГФНЧ10

ЮОмкс 20мкс

1

50кГц

т,е. условие устойчивости выполнено. Здесь

Тзад - Тсреды Н Тпрм .

При размерах объекта (передне-заднего диаметра грудной клетки пациента) 50 см и с 50- время прохождения радиоволны через объект Тсреды 10нс,

Тпрм - время задержки сигнала в избирательных трактах приемного устройства

при полосе трактал ЮО МГц, составляет л/10 НС.

Сокращение времени подготовки прибора под конкретные характеристики Объекта приводит к сокращению дозы нежелательного воздействия СВЧ-мощно- сти на организм. В устройстве благодаря съему информации с передатчика, управляемого с выхода приемника, эта доза не только сокращается, но и минимизируется - устанавливается минимально необходимая для нормальной работы приемника мощность передатчика.

Формула изобретения

Устройство для СВЧ-исследований, содержащее блок регистрации, последовательно соединенные задающий генератор, управляемый усилитель высокой частоты,

управляющий вход которого соединен с выходом модулирующего генератора, аттенюатор, направленный ответвитель, передающую и приемную антенны, блок линейной обработки сигнала, первый амплитудный детектор, первый фильтр нижних частот, отличающееся тем, что, с целью сокращения дозы нежелательного воздействия при СВЧ-физиологических исследованиях путем повышения быстродействия и . адаптивной регулировки излучаемой в организм СВЧ-энергии, в него введены второй фильтр нижних частот, второй амплитудный детектор, выход которого через второй фильтр нижних частот подключен к входу блока регистрации, а выход соединен непосредственно с вторым выходом направленного ответвителя. а выход первого фильтра нижних частот подключен к управляющему входу аттенюатора.

Устройство для СВЧ-исследований содержит последовательно соединенные задающий генератор 1 СВЧ-энергии, управляемый усилитель 2 высокой частоты, управляющий вход которого соединен с генератором 3 модулирующего сигнала, аттенюатор (А) 4, направленный ответвитель (НО) 5, передающая 6 и приемная 7 антенны, блок 8 линейной обработки сигнала, амплитудный детектор (АД) 9, фильтр нижних частот (ФНЧ) 10, выход которого соединен с управляющим входом А 4, а второй выход НО 5 соединен с последовательно соединенными АД 11, ФНЧ 12 и блоком 13 регистрации. Цель изобретения - сокращение дозы нежелательного воздействия при СВЧ - физиологических исследованиях путем повышения быстродействия и адаптивной регулировки излучаемой в организм СВЧ-энергии. 2 ил.

-