Устройство для измерения пространственной и временной контрастности поверхностей биологических объектов

 

Использование: медицинская техника, а именно функциональная диагностика различных заболеваний. Целью изобретения является повышение как точности измерений пространственной и временной контрастности исследуемого участка биообъекта, так и информативности процесса хранения и обработки результатов измерений. Устройство содержит стабилизированный источник питания 1, датчик 2, включающий в себя источник света 3, непрозрачную перегородку 4, диафрагму 5, датчик давления 6 и фотоприемник 7, а также усилитель постоянного тока 8, фильтр пульсаций 9, блок баланса 10, блок аналого-цифрового преобразования 11, цифроаналоговый преобразователь 12, блок сопряжения 13, блок управления и обработки результатов измерений 14, включающий блок управления 15, клавиатуру 16, блок хранения результатов (базу данных) 17 и блок обработки результатов измерения и их отображения 18. Датчик 2 приводят в соприкосновение с исследуемым участком кожи. Датчик давления 6 передает через блоки 11 и 13 сигнал о величине давления датчика 2 на кожу в блок управления 15. Если давление датчика 2 на исследуемый участок кожи находится в заданном диапазоне, то блок управления 15 с помощью блока 13 и преобразователя 12 подключает источник света 3 к источнику питания 1. Свет проходит через нормирующую диафрагму 5, отражается от исследуемого участка кожи и попадает в фотоприемник 7. Ток после фотоприемника 7 пропускается через усилитель 8 и фильтр 9, регулируется с помощью блока баланса 10 и преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 11 в цифровую форму и передается с помощью блока 13 в блок управления и обработки результатов измерений 14. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к функциональной диагностике различных заболеваний.

Известны устройства для оценки отражающих свойств кожных покровов человека, имеющие датчик, содержащий источник света и фотоприемник [1] Недостатками указанных аналогов является низкие точность и пространственное разрешение измерений за счет конструкции датчика (источник света удален от исследуемого участка кожи и рабочая площадь контакта датчика и объекта велика) и неэффективная обработка полученного сигнала.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) выбрано устройство, которое не только содержит источник света и фотоприемник, находящиеся близко от исследуемого участка биообъекта и имеющее высокое пространственное разрешение, но и включающее в свой состав непрозрачную перегородку, позволяющую попадать в фотоприемник только свету, отраженному от биообъекта [2] Недостатками прототипа являются как отсутствие фиксации давления датчика на поверхность биообъекта, так и отсутствие блоков балансировки (растяжки) диапазона измеряемых величин и хранения результатов, что приводит к нестабильности результатов измерений и потере точности при измерениях пространственной и временной контрастности исследуемого участка поверхности биообъекта, а также недостаточная информативность процесса измерений и их обработки.

Таким образом решаемой технической задачей изобретения является повышение как точности измерений пространственной и временной контрастности исследуемого участка биообъекта за счет фиксации давления датчика на поверхность биообъекта введения блока балансировки, то есть компенсации темнового тока и растяжки диапазона измеряемых величин, так и повышение информативности процесса хранения и обработки результатов измерений.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения пространственной и временной контрастности поверхностей биообъектов.

Устройство содержит стабилизированный источник питания 1, датчик 2, включающий в себя источник света 3, непрозрачную перегородку 4, диафрагму 5, датчик давления 6 и фотоприемник 7, а также усилитель постоянного тока 8, фильтр пульсаций 9, блок баланса 10, блок аналого-цифрового преобразования 11, цифроаналоговый преобразователь 12, блок сопряжения (интерфейсную плату) 13, блок управления и обработки результатов измерений (персональную вычислительную машину) 14, включающий блок управления 15, клавиатуру 16, блок хранения результатов (базу данных) 17 и блок обработки результатов измерения и их отображения 18.

Устройство работает следующим образом (на примере кожи человека). В начальный момент времени источник света отключен. Датчик 2 приводят в соприкосновение с исследуемым участком кожи, номер (координаты) которого заносятся с помощью клавиатуры 16 в блок хранения результатов 17. Датчик контакта 6 передает через блоки 11 и 13 сигнал о величине давления датчика на кожу в блок управления 15. В блоке управления 15 производится анализ, если давление датчика на исследуемый участок кожи находится в заданном диапазоне, то блок управления 15 с помощью блока 13 и преобразователя 12 подключает источник света 3 к стабилизированному источнику питания 1. Если же в процессе измерений давление датчика на кожу выходит из заданного диапазона то блок 15 выключает источник света до тех пор, пока давление не нормализуется. Свет проходит через нормирующую диафрагму 5, отражается от исследуемого участка кожи и попадает в фотоприемник 7 (непрозрачная перегородка 4 не дает попасть свету напрямую в фотоприемник 7). Ток после фотоприемника 7 пропускается через усилитель 8 и фильтр 9, регулируется с помощью блока баланса 10 (при этом верхняя граница устанавливается по эталону белого цвета, а нижняя по эталону черного цвета) и преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 11 в цифровую форму. Цифровой сигнал передают с помощью блока 13 в блок управления и обработки результатов и измерений 14, где он запоминается в блоке 17, обрабатывается и отображается в блоке 18 (на дисплее и/или принтере).

Использование устройства для измерения пространственной и временной контрастности поверхностей биологических объектов позволит повысить точность измерений за счет компенсации влияния величины давления на поверхность исследуемого объекта и за счет растяжки (балансировки) диапазона измеряемых величин.

Формула изобретения

Устройство для измерения пространственной и временной контрастности поверхностей биологических объектов, содержащее блок питания, датчик, включающий в себя источник света, соединенный с источником питания, непрозрачную перегородку и фотоприемник, а также блок регистрации, отличающееся тем, что в один из торцов датчика включены диафрагма и датчик давления, дополнительно введены последовательно соединенные усилитель постоянного тока, фильтр пульсаций, блок баланса, а также цифроаналоговый преобразователь, блок сопряжения и блок управления и обработки результатов измерений, включающий в себя последовательно соединенные блок управления, блок хранения результатов, блок обработки результатов измерения и их отображения, а блок регистрации выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, при этом аналого-цифровой преобразователь последовательно соединен с блоком сопряжения и блоком управления и обработки результатов измерений, выход блока баланса присоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, к второму входу которого подсоединен выход датчика давления, выход фотоприемника к входу усилителя постоянного тока, второй выход блока сопряжения подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом источника света.

РИСУНКИ

Рисунок 1