Устройство для анализа фотоплетизмографического сигнала

 

Изобретение относится к медицине и предназначено для исследования периферического кровообращения в различных органах и тканях. Цель изобретения - повышение точности диагностики ранних функциональны/ и морфологических изменений в микроциркулярном русле путем обеспечения адаптивной подстройки фильтров

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,,SU„, 1674798 A 1,,1),- А 61 В У02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ а Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4652693/14 (22) 20,02 . 89 (46) 07.09 ° 91. Бюл., N 33 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А.М.Ковалев, B.В.Круглов, В.С.Горьков, Н,Я.Молоканов и С.P.Êðèâêñ (53) 615.47(088.8) (56) Автооское свидетельство СССР

И 2789g6, . А 61 В g/02, 1968.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ФОТСПЛЕТИЗМОГРАФИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к медицине и предназначено для исследования периферического кровообращения в различных органах и тканях.

Цель изобретения — повышение точности диагностики ранних функциональных и морфологических изменений в микроциркулярном русле путем обеспечения адаптивной подстройки фильтров

1674 798

<.Од< ржи г со» <:>< ll<) ",i<)) ОПП 1 ММОГ Г . еС1< I" "

1 а т > I-:; с в;1 1 H

Об)* }<< <<

h< c, тс> вп) }<», };OE>P}- l жен !!с,>От<1<1 ес к

55 (петру О 1,!«з< руемого el)I нала.

Устро< Г1 I-.n содержит фотоприемник 1, усилит< г}ь ? постоян!>ого тока, источник 3 света, блок 4 вь>деления переменной сост.->вляю»1О>1, преобразователь

Изс1бп< те>1!<с Г<носится }(медицинск<»й те:<}.., ) }г)ст; Ости к приборам ф)" ° I(11< 1 Г ll;:л h! I<:!1 fl,l I> IiocT)1}

GLII }: ИС с.ll-... В, I« ;lГ Я < ССЛС ДОBПНИЯ пер>1 1) и 1 i,- <), < I. Пояообг)ащен.1я> в раэ- 15 ли 1} }гх < г «,: т ° li>ëõ елс г<ека и в

Патопп} l! . " ",I1, > .

I < и! n i - i: l, <., }11} r<;> ->с г>ыШ=!» Е I: I; -,1 )> l.,..,; 1> 1<.1 )ill(IIХ

<Г>У -: <г>> <,,> I 1 I, :. n «:,! J .сI(!Ix l13 О

МЕНЕНII .» 1:Ц<: :„,.>ЛРII<)I< РУ< l>Å путе)л:Г I: —.}1!, Одаптиг>ПО подет ройки -. ;I ль -.; I I к г}.Y,>II >ëIIÐÓåìoãо

C11l Н Г> . !

1а, ill 1 >,г)ег>. <Овле}>а <1)ункцг!Ональ- 5 н Е> сх Il" ., 11)nl1< т, ? прин, , } > и r..,< I.a г 1)Ок > прообразов=:} IEI I . I>p)- + -I >: I< - Г 1)с то})ой г! б ) > О к . < )" <,,T . > ". < I / 1 )> < . <. О Г О ф ".1 Гl ь т ра 30

Ус 1»<, . » . з-I < )О1 плетизr n, I, — -.. Г О П I I O f. O т О К а ., га,:.1 ги«ески )5

- I I 1 < O)1 1, бl < О

:Д}1,, <:,-. ПОС. )ЕДОВ.>тЕЛЬ) } >1" С:1r ><ЕН" Гй СОС ;.« )атель 6 период,>е !1 пг>< Сг):>3;)ватель 7 напря- 10. г<- (, E> та (}><е N г рп}>»<1< 1,! л ;<л г>ьтров 8,. управляю}>,ий в.(Од кОГОрых оптически связан с <11!. л пр образователя 7 нап p}))! е El<1 1 "т с)Г; . пОт Q}(их

ПЕРВЫЕ АХГсл},. С О . . > . 1 I С ВЬ!ХСДОМ блока 5 в<.>лс Icl,l чсре Ioííoil составляющей, а «.,во,". >. I ;><)ão из них - с дОпОл и<1 Г<. l,!. I I 1,1 >кодс . ми Остальных

М-1 опт!! < О};и )<пг) >})лг>емых фильтров 8, Блок 7 rзов:.) ия напряжеНИŠ— СВЕтс }3nй»отОК СОДЕРжнт УСИЛИ тель 9, инв.ртирую><>)й вход которого ОРНОГО НаПРЯжения (г<е г OI . I>1, «ергэ первый фоторезист р 11 — к входной клемме, 6 период — напряжение, преобразователь 7 напряжение — световой поток

> оптически управляемые фильтры 8.

2 э пф лы, 2 ил. а выход через второй резистор 12 и источник 13 света, оптиче<;ки связ.>ннь и с <1)оторезистором 10, - к обЦ<вй ШИНЕ.

Оптически управляемый фильтр 8 содержит усилитель 14, выход котоРОг п СОЕДИНЕН С ВЫХОДНОЙ КЛЕММОЙ, через первь>й резистор 15 Обратной связи - с сЕ о,!м инвертирующим вхоgEI11, через включенные параллельно резисторы 16 — с N-1 дополнительными входами оптически управляемого. ф>1<>ьтрс> 8, через последовательно включеннь}е второй фотореэистор 17 и емкость 18 - с неинвертирующим входом усилителя 14, а через параллельно г>кл}о<}е <нне. третий фотореэистор 19 и е 1;ость 20 - с общей шиной. фотопез<>ст )ры 1/ и 19, опти >ески связа" ны с выходом преобразователя 7 НаI I1) IæåíI;< — световой поток.

1! < т очник 13 вета и все фотореэист Оры, с Tðollcтва выполняются в единой и, l. Осборке.

Ус>оойство работает следующим обр.- .:<)}л, П}: л исследовании кровообращения ,)азличньх Органах и тканях человека ис гочник 3 света и фотоприемник 1

i кропляют и; изучаемом участке тела.

Св т(вой поток оТ источника 1, пронизывая исследуемый обьект, попадает

}",.J фотоприемник 1, выходной сигнал которогG через усилитель 2 постоянногс тока поступает на первую выходную клемму устройства.

Переменная составляюц<ая этого сигнала подается на первые входы оптическ! управляемых фильтров 8.

Реализованный по указанной на фиг.2 стр< ктуре оптически управляемый фильтр позволяет получить малый уровень искажений полезного сигнала на низких и средних частотах.

Цепь, состоящая из преобразователя 6 период - напряжение и преобразоватег>я 7 напряжение - световой поток, ПОЗВОЛЯЕТ ОСУЩЕСтВИ)Ь аВтОМати)ЕСКУЮ

1674799

6 < В <1

ЦО 1ь

R< К1

35

Отсюда

Q= --) 45 перестройку частот избирательных усилителей На выходе преобразователя

6 формируется напряжение Бв, пропорциональное периоду входного сигнала

Твх где К < - коэффициент пропорциональности. 1О

Это напряжение в преобразователе 7 преобразуется B светлово« поток, а затем в величину фоторез«сторов всех

1 четырех усилителей, и изменяется она в соответствии с изменен-<ем периода входного сигнала.

При наличии большого коэффициента усиления операционного усилителя преобразователя 7 напряжение - световой поток его входной ток, равный,0 разности токов, один . з которых обусловлен наличием опорнorî источника

U -,а другой определяется выходным напряжением преобразователя 6 периоднапряжен«е, практически равен нулю (полярность Г выбирается обратной по отношению к полярности Ir ). Тогда где R < — сопротивление резистора, с. язанного с опорным источником,  — соппоти вление Фоторезистор °, U6

R = R -- = К Т

2 <11 Ьх) 40 где Т <, - период входного сигнала.

Частота настройки для каждого усилителя определяется соотношением где R — величина сопротивления фоторезисторов последовательно-паралельной RC-цепи.

Поскольку фоторезистор и светоизлуча- 50 тель масштабного бгока и фоторезисторы последовательно-параллельных

RC-цепей выполняются s виде одной интегральной микросборки (например

ОЭП-8), то отсюда следует что часто- 55 та настройки для каждого усилителя пропорциональна величине, обратной периоду входного сигнала

1 ) л

Т„

Величины емкостей (они одина ковь для каждой КС-цепи) в усили1елях оптически управляемых фильтров 8 выбираются погтоянными, изменяясь обратно пропорционаг ьн .. номерам этих усилителе«. i; p, pn втором усилителе 14 первого оп-ичес ки угравляемого фильтра pE «чина емко<-тей соответствует частоте первой гармоники.

Во втором фильтре 8 она яыбирается в два раза меньше, е третьем — в 3 раза меньше, я етве„том 11 - в раза меньше вели инь; ем остей по сравнению с ус«л«телем первого блока и т.д.

Оледовательно, предлагаем r устройство автоматически адаптируется под частоть1 гармонических составляющих исходногo сигнага.

Как отмечено, фаза гармонического сигнала на вьходе каждого усилителя переменного тока отличается о ровно на 180 от фазы данной г, ем-ники., содержащейся в исходном си)— нале. Поэтому пода«ей выхсдн;.,-o сигнала каждого усилитеr R на суммирующие входы всех ocгальных rp(. <згo дится вычитание из вход огo сигнала «посторонних« для кажлого избирательнсго усилителя гармоник, что позволяет значительно с«изить требования к качес BY избирательности.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить сигналы, пропорциональные амплитудам, например, первых четырех гармоник пульсаций кровотока в сосудах человека, что дает возможность значительно повысить диагностическую значимость ФПГ метода исследования кровообращения.

Формула изобретения

1. Устройство для анализа фотоплетизмографического сигнала, содержащее соединенные последовательно фотоприемник и усилитель постоянного тока, а также источник света, оптически связанный с фотоприемником, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности диагностики ранних функциональных и морфологических изменений я микроциркулярном русле путем обеспечения адап1674798, Йм2 г Й4<,< 3

Х

L иВ .9

1

I !

Составитель Б.фигурин

Техред М,Моргентал Корректор А.Обручар

Редактор В.Бугр<.икова

Заказ 1076 Тираж Подписное

ВНИИПИ Го<.удар« вг в«ого комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

111035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Производс гвенн -и и<атепьский комбинат "Патент", г.ужгород, ун. Гагарина, 101 тинной подстройки фильтров к спектру анализир.с-мого сигнала, в него введены соед< пенные последовательно блок выделения переменной составляющей

5 преобразователь период — напряжение и преобразователь напряжение — световой поток, а также N оптически управляемых фильтров, управляющие Вхо ды которых оптически связаны с выхо- fo дом преобразователя напряжение — световой поток, первые входы соединены с выходом блока выделения переменной составляющей, а вьiõîä каждого из нихс дополнительными входами остальных !5

N-1 оптически управляемых фильтров.

2. Уст р< йс г< <. и<, п.1, о т л <1 ч а ю ц е е с я т .и, что блок преобразован я н.;прв+ение — светово<. поток сел<=ржи ус, л ",гель, инверсии- 20 рующий вход !«T