Фотоплетизмограф Советский патент 1993 года по МПК A61B5/295 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при диагностике состояния сердечно-сосудистой системы человека при проведении физиотерапевтических процедур.

Цель изобретения - повышение точности определения параметров кровенаполнения при работе в условиях сильных электромагнитных помех.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы м функциональная схема блока управления; на фиг.4,5,6 - функциональные схемы модулятора, интегратора и интегратора обратной связи.

Фотоплетизмограф содержит источник излучения 1. модулятор 2, фотоприемник 3, предварительный усилитель 4, инвертор 5, генератор 6, интегратор 7 обратной связи, ключи 8 и 9, блок 10управления, интегратор 11, блок выборки-хранения 12, блок 14 обработки, регистратор 15, причем выход фо- топриемника 3 подключен ко входу предварительного усилителя 4, выход которого соединен через первый ключ 8, а также инвертор 5 и второй ключ 9 с первым и вторым входами интегратора 11, выход которого через блок 12 выборки-хранения, фильтр 13, блок 14 обработки подключен ко входу регистратора 15, выход блока выборки-хранения 12 соединен через интегратор 7 обратной связи и модулятор 2 со входом излучателя 1, выход генератора 6 подключен через блок управления 10 ко вторым входам модулятора 2 и ключа 8, третий и четвертый выходы которого подключены к управляющим входам интегратора 11 и блок .12 выборки-хранения,

В качестве излучателя 1 может быть использован светодиод типа АЛ 107, а в качестве фотоприемника 3 - фотодиод ФД9К.

Предварительный усилитель 4 может быть выполнен по схеме преобразователя типа ток-напряжение на основе операционного усилителя. В качестве блока 1.2 - стандартная микросхема КР 1100 СК2.

Модулятор. 2 может быть выполнен в виде последовательного включения ключа 22 и усилителя 23 постоянного тока (см.фиг.4),

Функционэльтная схема блока 10 управления представлена на фиг.3 и содержит счетчик 16, дешифратор 17 и элементы 18-21 ИЛИ. Временные диаграммы работы блока 10 управления представлены на фиг,2.

Интегратор 11 может быть выполнен по известной схеме на основе операционного усилителя с двумя входами (см.фиг.З), отличающимися в два раза по постоянной времени интегрирования. По входу 1

постоянная времени равна PC, по входу 2 - 2РС. Вход 3 предназначен для управления ключом К, разряжающим конденсатор С. Интегратор 7 обратной связи выполняется

также по известной схеме на основе операционного усилителя (см.фиг.6), но с источником опорного напряжения ИОН на неинвертирующем входе ОУ.

В качестве блока обработки может быть

использована микроЭВМ типа ДВК2М с соответствующими интерфейсами связи с объектом (АЦП и ЦАП).

В качестве регистратора - самописец 6 ЕК4.

5 Фотоплетизмограф работает следующим образом.

Импульс с первого выхода блока 10 управления включает источник 1 света и ключ 8. При этом на первый вход интегратора 11

0 подается полезный сигнал с внешней засветкой в течение действия управляющего импульса, Импульсом со второго выхода блока 10 управления включается ключ 9, через который на второй вход интегратора 11

5 подается инвертированный сигнал в период

. времени, когда источник света 1 выключен.

Как видно из временной диаграммы фиг,2

ключ 9 подает на интегратор 11 сигнал

внешней засветки до и после выборки сум0 марного с засветкой сигнала. Второй вход суммирующего интегратора 11 имеет в два раза меньший весовой коэффициент по сравнению с первым входом, тем самым обеспечивается вычисление среднего ариф5 метического при накоплении сигнала засветки за два интервала. Таким образом, на суммирующем интеграторе 11 реализуется соотношение (3), Импульс с четвертого выхода блока 10 управления включает блок 12

0 выборки-хранения, производящего выборку результата интегрирования, импульс с третьего выхода блока 10 управления обнуляет интегратор, подготавливая его к следующему циклу работы.

5 На выходе блока 12 имеем непрерывный аналоговый сигнал, отображающий изменения оптической плотности исследуемого участка ткани, интегратор 7 обратной связи выполняет функцию стаби0 лизации несущей составляющей сигнала на заданном уровне за счет управления интенсивностью светового потока источника света 1 через модулятор 2,

Сигнал с выхода УВХ 12 поступает через

5 фильтр 13 низкой частоты в блок 14 обработки, где рассчитываются временные и амплитудные показатели кривой пульса.

Результаты обработки, а также сама кривая пульса отражаются на регистраторе 15.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность определения параметров кровенаполнения в условиях сильных электромагнитных помех, что расширяет область применения фотоплетизмографа. Форму л а изо б ре тен и я Фотоплетизмограф, содержащий источник излучения, фотоприемник, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, последовательно соединенные блок выборки-хранения и фильтр, а также блок управления, два ключа, генератор и резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения параметров кровенаполнения при работе в условиях сильных электромагнитных помех, в него введены два интегратора, модулятор и инвертор, при

этом предварительный усилитель через первый ключ подключен к первому входу первого интегратора и к инвертору, выход которого соединен с первым входом второго

ключа, выход которого подключен к второму входу первого интегратора, выход блока выборки-хранения через второй интегратор соединен с первым входом модулятора, выход которого соединен с источником излучения, генератор подключен к блоку управления, первый выход которого соединен с вторыми входами модулятора и первого ключа, а второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к второму входу второго ключа, к третьему входу первого интегратора и к второму, входу блока выборки-хранения, а фильтр через блок обработки соединен с регистратором.

3

4

ригЗ

fix.

К -CD

(риг. 5