Измеритель скорости кровотока

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ КРОВОТОКА , содержшций последовательно соединенные электромагнитный датчик, дифференциальный и операционньй усилители , фазочувствительный демодулятор , фильтр низких частотой индикатор , последовательно соединенные генератор тока, фазовращатель и переключатель, 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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Ц) 3ш A 6 1 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИй у .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( (21) 3450252/28-13 (22) 11.06.82 (46) 30.04.84. Бюл. У 16 (72) Е.Л.Андреев, Т.В.Репина и И.А.Чиркова (53) 615.47(088.8) (56) 1. Патент США Ф 3329018, кл. 73-194, 1967.

2. Патент США В 3739640, кл. 73-194. 1973. (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ CKOPOCTH КРОВОТОКА, содержащий последовательно соединенные электромагнитный датчик,. дифференциальный и операционный усилители, фазочувствительный демодулятор, фильтр низких частот.и индикатор, последовательно соединенные ге- ° нератор тока, фазовращатель и переключатель, который соединен с фазочувствительным демодулятором, а генератор тока соединен с входами датчика, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения без остановки кровотока, в него введены подключенный к входам дат-. чика 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 прерыватель — с генератором тока.

1088703

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения объемной скорости кровотока и расхода крови в невскрытых сосудах живого организма, в ма- 5 гистралях аппаратов искусственного кровообращения, а также для измерения потоков других жидкостей.

Известен измеритель скорости кровотэка, содержащий электромагнитный 10 датчик кровотока, генератор импульсов, два усилителя и стробирующее устройство (I) .

Недостатком данного устройства является то, что в нем для обеспече- 15 ния измерения с достаточной точностью установка базовой (нулевой) линии производится при механическом пережатии кровеносного сосуда, что. недопустимо в клинической практике, 20 так как даже кратковременное пережатие может привести к необратимым нарушениям сердечно-сосудистой деятельности.

Наиболее близким к предлагаемому 25 по технической сущности является устройство для измерения скорости кровотока, содержащее последовательно соединенные электромагнитный датчик, дифференциальный и операцион- 50 ный усилители, фазочувствительный демодулятор, фильтр низких частот и индикатор, последовательно соединенные генератор тока, фазовращатель и переключатель, который соединен с фазочувствительным демодулятором, а генератор тока соединен с входами датчика (2) .

В известном устройстве при установке базовой линии точность изме- 40 рения уменьшается в течение проведения операции или эксперимента.

Минимизацию паразитных сигналов в известном измерителе производят по осциллоскопу с выхода дифферен- 45 циального усилителя, а не по индикатору измерителя, что дает дополнительную погрешность измерений, кроме того, наличие отдельного осциллоскопа усложняет аппаратуру. 50

Наличие минимум трех регулировок создает большое неудобство в работе, т.е. измеритель обладает низкими эксплуатационными свойствами.

Цель изобретения повышение точности измерения без остановки кровотока.

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 фазочувствительным 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 вто. рому 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 прерыватель — 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 котороro шунтируется конденсатором 4, соединенным последовательно с элеКтронным прерывателем 5. Выход дифференциального усилителя 3 соединен с входом операционного усилителя 6, к выходу которого подключен фазочувствительный демодулятор 7. Операционный 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 а 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, вырабатывающий ток подмагничивания прямоугольной

1088703

15

3 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 выхода задающего генератора и триггеров А-, В, С трехразрядного двоичного делителя, вырабатывают сигналы для управления работой ключевого усилителя (не показан), питающеro током обмотку возбуждения датчика 2, фазочувствительный демодулятор 7, коммутатор 8 и электронный 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 электродах датчика кровотока 2 величиной от десятых долей до единиц мкВ, усиливается дифференциальным усилителем 3 и опе" 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 электронный прерыватель 5. На время действия трансформаторной .ЭДС вЂ” основной причины снижения точности измерений параметров кровотока — коммутатор 8 стробирует операционный усилитель 6, 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 переключателя 10 устанавливается режим, при котором опорный сигнал де25- модулятора 7 и управляющий сигнал коммутатора 8 от генератора 1 тока подаются через фазовращатель 9, сдвигающий оба эти сигнала по фазе на 1/4 периода импульсов тока под30

35 рационным усилителем 6, обрабатыва-ется 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, выполненный в виде цифрового измерителя и используемый 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 эксплуатационные свойства измерителя по срав" нению с прототипом, где при определении кровотока необходимо производить, для каждого датчика дополнительные манипуляции по установке калибровочных чисел с помощью специальных

50 магничивания. 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 измерений.

Кроме того, коммутатор 8, управляемый импульсами генератора 1, стробирует операционный усилитель 6

1088703 6

Составитель А. Цветков

Редактор П.Макаревич Техред М.Гергель Корректор А.Тяско

Заказ 2736/2 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 два раза за период тока подмагничивания. В моменты стробирования коэффициент передачи усилителя 6 становится минимальным, вследствие чего окончательно устраняется трансформаторная ЭДС, — основной источник. погрешности электромагнитного метода измерения кровотока.

Работа электронного прерывателя 5 и коммутатора 8 аналогична как в режиме обнуления на потоке, так.и в режиме измерения скорости кровотока.

Для устранения наводок из цепей возбуждения измерителя на электродные выводы, служит включенный между 15 входами датчика 2 потенциометр 11.

На нерегулируемых выводах потенциометра 11 при работе генератора 1 развиваются противофаэные напряжения.

С регулируемого вывода потенцио- 20 метра 11 может быть снято любое промежуточное значение напряжения компенсации. Уровень н полярность этого напряжения подбираются такими, чтобы, суммируясь с сигналом от нулевого потока на входе операционного усилителя 6, устранить наведенное иэ 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. использование в схеме расходомера только одного регулировочного элемента, непосредственный цифровой отсчет и автоматическая установка пределов измерения приводят к значительному повышению его эксплуатационных качеств.