Устройство для определения параметров кровотока

 

Устройство для определения параметров кровотока относится к медицинской технике и может использоваться в компьютерных системах диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Цель изобретения - повышение точности и достоверности результатов измерений и помехоустойчивости. Устройство содержит два датчика (ДТ) 2 и 3 температуры , два ключа (К) 4 и 5, два мостовых фазовращателя (МФ) 6 и 7, два преобразователя (П) 11 и 12 выходного сигнала, генератор 9 синусоидального напряжения (ГСН) и трансформатор (Т) 8. ДТ 2 и 3 включены в плечо МФ 6 и 7 соответственно. К 4 и 5 параллельно подключены к ДТ 2 и 3 соответственно . ГСН 9 соединен с первичной обмоткой Т 8, каждая из вторичных обмоток которого подключена к П 11 и 12 соответственно . Температура термоиндикатора и крови определяется за счет измерения сдвига фазы между сигналом с Г 9 и с ДТ 2 или 3. 1 з.п.Ф-лы, 6 ил. 1л 1C

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 В 5/026

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! г,)

| ювэ« ! в! ! ъ (А) |«c «Ъ

Ъ

«« ««« (21) 4729370/14 (22) 14.08.89 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (71) Радиотехнический институт им. акад.

А.Л, Минца и Московский областной Научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского (72) А.Г. Бударин, М.С. Кузнецов, В.А. Филиппов, В,И. Речицкий, Л,Б. Новодережкина, Г.С, Лескин, С.Н. Баклыкова и В.Я, Эскин (53) 615.47(088.8) (56) Патент СССР М 552013, кл, А 61 В 5/02, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ КРОВОТОКА (57) Устройство для определения параметров кровотока относится к медицинской технике и может использоваться в компьютерных

17 ! ! ! !

I !

1

1 !

„„. Ы„„1731165 Al системах диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Цель изобретения — повышение точности и достоверности результатов измерений и помехоустойчивости. Устройство содержит два датчика (ДТ) 2 и 3 температуры, два ключа (К) 4 и 5, два мостовых фазавращателя (МФ) 6 и 7, два преобразователя (П) 11 и 12 выходного сигнала, генератор 9 синусоидального напряжения (ГСН) и трансформатор (Т) 8. ДТ 2 и 3 включены в плечо МФ 6 и 7 соответственно, К 4 и 5 параллельно подключены к ДТ 2 и 3 соответственно, ГСН 9 соединен с первичной обмоткой Т 8, каждая из вторичных обмоток которого подключена к П 11 и 12 соответственно. Температура термоиндикатора и крови определяется за счет измерения сдвига фазы между сигналом с Г 9 и с ДТ 2 или 3. " з.п.ф-лы, 6 ил, 1731165

15 числительный блок. В известном устройстве преобразователь выходного сигнала содержит генератор Вина, у которого изменение сопротивления датчика температуры вызывает изменение частоты генерации.

Недостатками известного устройства являются недостаточная точность и достоверность результатов измерений, что обусловлено температурным дрейфом параметров, например генератора Вина, а также влиянием электрических помех. При этом наличие помехи на входе активного элемента преобразователя вызывает паразитную модуляцию положения рабочей точки генератора, а вместе с ней — паразитную частотную модуляцию, глубина которой заранее не предсказуема, а определяется интенсивностью частотного спектра помехи.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности результатов измерений.

В устройство для определения параметров кровотока, содержащее два датчика температуры, два преобразователя выходного сигнала, подключенных к коммутатору, . ограничительный каскад и электронно-вычислительный блок, введены два управляемых ключа, генератор синусоидального напряжения и два мостовых фазовращателя, в плечо каждого из которых включен соответствующий датчик температуры и управляемый ключ, трансформатор, к первичной обмотке которого подсоединен генератор синусоидального напряжения, а с каждой из двух вторичных обмоток соединена первая диагональ соответствующего мостового фазовращателя, вторая диагональ каждого из которых подключена к соответствующему преобразователю выходного сигнала, выход генератора синусоидального напряжения через ограничительный каскад соединен с опорными входами преобразователей выходного сигнала и с управляющим входом

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в компьютеризованных системах кардиодиагностики.

Известно устройство для определения параметров кровотока, содержащее реограф, генератор тока, счетчик, арифметический блок и генератор импульсов.

Н едо статком указан ного устройства я вляется низкая точность, обусловленная использованием реографических параметров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения параметров кровотоков, содержащее два датчика температуры, два преобразователя выходного сигнала, подключенных к коммутатору и электронно — выэлектронно-вычислительного блока, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора, первый и второй выходы подключены соответственно к третьему входу коммутатора и входам управляемых ключей. Каждый преобразователь выходного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных дифференциального усилителя, ограничительного каскада и фазовогодетектора, второй вход которого является опорным входом преобразователя выходного сигнала.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для исследования кровотока; на фиг.2 — блок-схема преобразователя выходного сигнала; на фиг.3 и 4 — временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства; на фиг.5 — блок-схема алгоритма работы электронно-вычислительного блока; на фиг.б — блок-схема фрагмента алгоритма, многократно выполняемого в процессе обработки сигнала.

Устройство содержит катетер 1, датчики

2 и 3 температуры, управляемые ключи 4 и

5, мостовые фазовращатели 6 и 7, трансформатор 8, генератор 9 синусоидального напряжения, ограничительный каскад 10 (например, триггер Шмитта), преобразователи 11 и 12 выходного сигнала, коммутатор

13, электронно-вычислительный блок 14 (например, ДВК). Каждый из преобразователей

11 и 12 выходного сигнала включает в себя последовательно соединенные дифференциальный усилитель 15, режекторный фильтр 16, селективный усилительный 17, ограничительный каскад 18 и фазовый детектор 19.

В устройстве датчики 2 и 3 температуры, размещенные на дистальном и проксимальном концах катетера 1, включены в контактные цепи управляемых ключей 4 и 5 и в плечи мостовых фазовращателей 6 и 7. Мостовые фазовращатели 6 и 7 одной своей диагональю подсоединены к вторичной обмотке трансформатора 8, а другой — к входам преобразователей 11 и 12 выходного сигнала. Первичная обмотка трансформатора 8 подключена к выходу генератора 9 синусоидального напряжения. К нему же подключен вход ограничительного каскада

10, выход которого соединен с управляющим входом электронно-вычислительного блока 14 и с входами преобразователей 11 и 12 выходного сигнала. Выходы преобразователей 11 и 12 выходного сигнала подключены к входам коммутатора 13, выход которого соединен с входом электронно-вычислительного блока 14, а вход управления — с первым выходом электронно-вычислительного блока 14. Второй выход блока 14

1731165

11 и 12 подаются на коммутатор 13, пропускающий их попеременно на свой выход и. 50

55 подсоединен к входам управления ключей 4 и 5.

Первоначально в память электронновычислительного блока 14 (фиг.5) вводятся параметры градуировочных характеристик датчиков 2 и 3 температуры, Затем производится измерение корректировочных значений сдвигов фаз напряжений на выходах преобразователей 11 и 12 выходного сигнала относительно выходного напряжения генератора 9 синусоидального напряжения, из которого ограничительный каскад 10 формирует меандр Ою (фиг.4). Для этого с второго выхода "Вкл." блока 14 на входы управляемых ключей 4 и 5 поступает сигнал а 4, вызывающий их замыкание (фиг,3, интервал а). Сигналы с диагоналей мостовых фазовращателей 6 и 7 поступают на дифференциальные входы преобразователей 11 и 12.

Обработка сигнала в преобразователе

12 происходит в следующей последовательности.

Сигнал, поступающий с второй диагонали мостового фазовращателя 7 на дифференциальный вход дифференциального усилителя 15, усиливается этим усилителем и подается на вход режекторного фильтра 16, где он очищается от сетевой наводки. Сигнал с выхода режекторногс фильтра 16 поступает на селективный усилитель 17, который производит дополнительную фильтрацию полезного сигнала. Профильтрованный синусоидальный сигнал 0пс выхода селективного усилителя 17 поступает на вход ограничительного каскада 18, преобразующего его в меандр U

Выходные сигналы преобразователей на информационный вход "ВХ" блока 14.

Коммутация производится синфазно с выходным сигналом ограничительного каскада 10, подаваемым на управляющий вход

"ОП" блока 14, причем управление коммутатором 13 производится поступающим с первого выхода "У" блока 14 импульсным сигналом U>4, частота следования импульсов которого равна f/N (f — частота выходного сигнала генератора 9, à N — число, 5

35 установленное в программе блока 14). Временная диаграмма сигнала 0 4 для частного случая N = 2 представлена на фиг.4. Выходной сигнал коммутатора 13, предоставляющий собой пачки из N импульсов, поступает

s блок 14, который осуществляет программным способом в соответствии с алгоритмом (фиг.6) определение текущего значения средней длительности гимпульса в каждой из пачек и вычисление соответствующего ему значения сдвига фазы р по формуле

Найденные значения р заносятся в память блока 14.

После этого происходит переход в режим измерения температуры крови Т р. Катетер 1 с датчиками 2 и 3 температуры вводится в сосудистое русло (например, s легочную артерию). Блок 14 формирует на первом выходе Вкл. сигнал со14 (фиг.3, интервал б), вызывающий размыкание ключей

4 и 5.

Благодаря этомудатчики 2 и 3 включены в плечи мостовых фазовращателей 6 и 7, а на выходе каждого из преобразователей 11 и 12 выходного сигнала появляется сигнал, сдвиг фазы р которого относительно опорного сигнала связан с сопротивлением R u температурой датчика Т соотношениями:

R = (2л1С) "т9! 2 1

Т = В/In ((2zfCRao) щ - I ), (3) где В °,  — числовые параметры градуировочной характеристики, определяемой стандартным соотношением

T=B/In (R/R .), (4) связывающим температуру Т датчика с его сопротивлением R;

С вЂ” емкость конденсатора в составе мостового фазовращателя.

Измеренное значение сдвига фаз выходного сигнала преобразователя заносится в память блока 14. В этом же блоке по формуле (3) производится вычисление, а затем последующая фиксация. в памяти значения

Ткр

Затем в канал катетера 1 вводится термоиндикатор, в качестве которого используется, например, физиологический раствор с температурой от 0 до 22 С в объеме от ".5

1731165

02. до 10 мл. После начала ввода термоиндикатора производится измерение текущего значения фазы сигнала на выходах преобразователей 11 и 12 выходного сигнала в каждом из каналов, причем процедура изменения сдвигов фаз в этом случае полностью аналогична описанной процедуре измерений сдвигов фаз. Массивы измеренных значений p(t) длиной М заносятся в память электронно-вычислительного блока 14. Эти значения используются для расчета соответствующих значений T(t) по формуле (3).

Расчет искомых параметров гемодинамики по найденным значениям T(t) и значению температуры крови Т<> производится в электронно-вычислительном блоке 14 в соответствии с формулой Стюарта-Гамильтона и другими известными из физиологии формулами, характеризующими состояние центральной гемодинамики.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений за счет минимизации сетевых и импульсных помех, что возможно благодаря монохроматичности информационного сигнала. Кроме того, в устройстве учитывается влияние медленных дрейфов сдвигов фаз, обусловленных аналоговыми узлами прибора и дрейфов зоны нечувствительности ограничителей.

Формула изобретения

1.Устройство для определения параметров кровотока, содержащее два датчика температуры, два преобразователя выходного сигнала, подключенных к коммутатору, ограничительный каскад и электронно-вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности результатов измерений, в него введены два управляемых ключа, гене5 ратор синусоидального напряжения и два мостовых фазовращателя, в плечо каждого из которых включен соответствующий датчик температуры и управляемый ключ, трансформатор, к первичной обмотке кото10 рого подсоединен генератор синусоидального напряжения, а с каждой из двух вторичных обмоток соединена первая диагональ соответствующего мостового фазовращателя, вторая диагональ каждого из

15 которых подключена к соответствующему преобразователю выходного сигнала, выход генератора синусоидального напряжения через ограничительный каскад соединен с опорными входами преобразователей вы20 ходного сигнала и с управляющим входом электронно-вычислительного блока, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора, а первый и второй выходы подключены соответственно к третьему вхо25 ду коммутатора и входам управляемых ключей.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, каждый преобразователь вы30 ходного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных дифференциального усилителя, режекторного фильтра, селективного усилителя, ограничительного каскада и фазового детектора, второй вход

35 которого является опорным входом преобразователя выходного сигнала.

1731165

1731165

1731165

1731165

Установить Высокий уробень сигнала g>< no переднему рр0нту импулб еа сигнала

Определить Ьпитепыность импульса сигнала Ez, прохо3 ge20 асср ез г 0ммупаа map lrj> e поманю программного таймера

Уисла импилбсоб сигнапа Ц а ра3но IУ-

9станйить ниъ кий ypo&r6 ыгнсыла У па 3 03немц яфОнту и-ю импулбса сиз а 7а

0прйепипаь среЬ ее зНа ение 2 3м пельности импулбЫ сигнала, па Х отсуеп ам и сРАгг умы р сигналр

У«относительно сигнала Ьу

Усмана1ил ь УысоюЫ урс4егь @у по переднему (рракту Очере3когО импульса сигнала

Опре8елить 3лилембндстй имлульса сиякюа Ll

Zo ц аез комчитатор 73, с помоста програчкиоео ma epu и по ймпуль соо сигнала (а нет

Составитель А.Бударин

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор И.Дербак

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1525 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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