Устройство для измерения скорости потока крови в микрососудах живых организмов Советский патент 1980 года по МПК A61B5/02 G01P5/18 

скорости кровотока,содержащее оптический микроскоп, двухщелевую диафрагму, два фотоэлектронных умножителя, формирователь импульсов, регистр сдвига, генератора тактовых импульсов и индикатор, введены второй формирователь импульсов, первый, второй и третий счетчики, двухвходовая схема И, схема сравнения кодов, делитель частоты следования импульсов и цифроаналоговый преобразователь. При этом выходы первого и второго фотоэлектронных умножителей соединены соответственно через формирователи импульсных сигналов с первым входом схемы И и сигнальным входом регистра сдвига, выход регистра сдвига подключен ко второму входу схемы И и счетному входу первого счетчика. Выход схемы И соединен со счетным входом второго счетчика, а выходы первого и второго счетчиков со схемой сравнения кодов, выход когорой подключен ко входу третьего счетчика, соединенного со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко входу генератора тактовых импульсов, своим выходом соединенного с тактовым входом регистра сдвига, индикатором и входом делителя частоты следования импульсов. Выход-делителя частоты с5динен с установочными входами первого и второго счетчиков и управляющим входом схемы сравнения кодов.

На фиг, 1 приведена блок схема устройства; на фиг. 2, а - и показаны эпюры напряжений.

Устройство содержит оптический микроскоп 1, двухщелевую диафрагму 2, первый 3 и второй 4 фотоэлектронные умножителя, йюрмирователи 5 и 6 импульсного сигнала, регистр 7 сдвига, двухвходовую схему И 8, генератор 9 тактовых импульсов, индикатор 10, делитель 11 частоты, первый 12 и второй 13 счетчики, схему 14 сравнния кодрв, третий счетчик 15 и цифроаналоговый преобразователь .Тб.

Изображение участка ткани, увеличенное микроскопом 1, проецируется н двухщелевую диафрагму 2. Изображение ориентируется при этом таким образом что изображение микрососуда ортогонально щелям. Световой сигнал от щелей поступает на фотоэлектронные умножители (ФЭУ) 3 и 4. Выходы ФЭУ соединены со входами формирователей 5 и 6 импульсного сигнала. Выход формирователя 5 импульсного сигнала подключен к сигнальному входу регистра 7 сдвига, а выход формирователя 6 импульсного сигнала - к первому входу двухвходовой логической схемы И 8, второй входкоторой соединен с выходом регистра 7 сдвига. Кроме того, выход регистра 7 сдвига подключен ко входу Первого счетчика 12, Выход логичес-кой схемы И 8 соединен со входом второго счетчикс 13. Выходы счетчиков 12 и 13 подключены ко входам схемы 14 сравнения кодов, выход которой подключен ко входу счетчика 15, соединенного со входом цифроаналогового преобразователя 16, сигнал с выхода которого подается на управляющий вход генератора 9, тактовых импульсов. Выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра 7 сдвига, со. входом делителя 11 тактовой частоты и со входом индикатора 10, Выход делителя частоты подключен к установочным входам счетчиков 12 и 13 и к управляющему входу схемы 14 сравнения кодов.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы (фиг. 2д и б), соответствующие изображению кровотока, гфедставляют собой реализацию случайного процесса. При достаточно близком расположении щелей сигналы на выходах первого и второго ФЭУ не отличаются по форме, но сдвинуты друг относительно друга во времени. Формирователи импульсног сигнала, на входы которых поступают сигналы с выходов ФЭУ, формирует короткие прямоугольные импульсы, совпадающие во времени с момента пересечения сигналов некоторого порогового уровня (фиг. 2,а-г), Полученные таким образом импульсные последовательности (фиг, 2в,г) . одинаковы, но имеют разные начальные фазы. Первый импульсный сигнаш, опережающий по времени второй импульсный сигнал., поступает на сигнальный вход регистра 7 сдвига, а второй импульсный сигнал на вход логической схемы И 8.

Принцип измерения скорости кровотока заключается в том, что измеряется частота тактового генератора, при которой наблюдается максимальное подобие задержанного в регистре сдвига и незадержанного сигнал рв. При этом, на выходе логической схемы И будет столько же совпавших импульсов, сколько -их поступило на ее вход.

На фиг, 2,д показан импульсный сигнал на выходе регистра сдвига, причем тактовая частота, определяюща величину Задержки в рег-истре сдвига, изменяется в сторону увеличения на фиксированную величину в периоды времени 1, II, III, IV, V и т,д. от значения, соответствующего минимальной скорости кровотока. На фиг, 2,Е в качбьстве гфимера изображен вид сигнала на выходе схемы И, по которому видно, что, начиная с III периода число совпавших импульсов равно числу поступающих на ее вход. При этом частота тактового генератора такова, что время задержки импульсного сигнала и peiHCTpe сдвига равно вр мени, за которое поток эритроцитов npoxoflHt от одной щели до другой. Импульсы тактовой частоты выраб тываются генератором 9,который управляется напряжением, вырабатывае (ллм цифроаналоговым преобразовател 16. Импульсы тактовой частоты пост пают также на вход делителя 11 час ты, по сигналу с выхода которого (фиг. ) осуществляется перенос содержимого счетчиков 12 и 13 в сх му 14 сравнения кодов. Если коды, поступившие в схему сравнения кодо равны или отличаются на малую выбранную величину, на выходе схемы сравнения кодов присутствует сигна равный нулю. В ином случае выходно сигнал равен единице. Схема сравне ния кодов подключена к счетчику 15 в котором происходит накопление чи единиц до момента совпадения време ни задержки сигнала в регистре сдв га и времени прохождения потока крови между щелями, которое при из вестном расстоянии между щелями и определяет скорость кровотока. Выход счетчика соединен со входом цифроаналогового преобразователя, который вырабатывает управляющее напряжение. Автоматизация процесса измерени скорости кровотока обеспечивается следуюишм образом. Схема 14 сравнения кодов вырабатывает в моменты опроса счетчико 12 и 13 единичный импульс, если поступившие для сравнения числа не равны. Опрос и сброс счетчиков осуществляется одновременно (фиг, 2,ж ,i ) импульсами с выхода делителя 11. Единичные импульсы накапливаются в счетчике 15. Каждый новый приходящий импульс изменяет код на входе цифроаналогового преобразователя и, следовательно, величину управляющего напряжения на его выходе (фиг. 2,U ). при этом тактовая частота возрастает на фиксированную величину. Начальная установка частоты тактового генератора производится таким образом. чтобы величина задержки сигнала в регистре сдвига соответствовала самой малой возможной скорости кровотока. Когда коды на вгсоде схемы сравнения становятся равны или близки величине, на выходе схемы 14 сравн ния появляется нулевой сигнал и из менение тактовой частоты прекращается. Импульсы опроса схемы 14 сравне кодов и сброса счетчиков 12, 13 фо мируются путем деления тактовой частоты, например, в пересчетной схеме. Очевидно, что частота импул опроса пропорциональна скорости кровотока, так как тактовая частота пропорциональна скорости кровотока. Автоматизация процесса измерения скорости кровотока сократит необходимое для этого время по сравнению с использованием полуавтоматических систем. Стоимость измерений снизится, так как отпадет необходимость в использовании труда оператора. Формула изобретения Устройство для измерения скорости потока крови в микрососудах живых организмов, содержащее оптический ьдакроскоп, двухщелевую диафрагму, два фотоэлектронных умножителя, формирователь импульсов,регистр сдвига, генератор тактовых импульсов, индикатор, отличающееся тем, о, с Целью сокращения времени процесса измерения, в него введены второй формирователь импульсов, первый, второй и третий счетчики, двухвходовая схема И, схема сравнения кодов, делитель частоты следования импульсов и цифроаналоговый преобразователь , при этом выходы первого и второго фотоэлектронных умножителей соединены соответственно через формирователи импульсных сигналов с первым входом схекы И и сигнальным входом регистра сдвига, выход регистра сдвига подключен ко второму входу схемы И и счетному входу первого счетчика, выход схемы И соединен со счетным входом второго счетчика, а выходы первого и второго счетчиков соединены со схемой сравнения кодов, выход которой подключен ко входу третьего счетчика, соединенного со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко входу генератора тактовых импульсов, своим выходом соединенного с тактовым входом регистра сдвига, индикатором и входом делителя частоты следования импульсов, причем выход делителя частоты соединен с установочными входами первого и второго счетчиков и управляющим входом cxejvbJ сравнения кодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.P.Harris and otji. Detection of erytrocytes passing through caplEaries by photoceCK - computer . technique,journal of Applied Physiology, vol 24, 1967, pp. 723-732. 2.M. Intaghetta and otVi, , Velocity meazureraent in the micro- vascutature of tbe cat omentun by one-tine method Microvascutar Research, vol 2, pp. 462-473, 1970.

(Ptft.f