Устройство для плетизмографии

 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для исследования периферического кровообращения. Технический результат - повышение точности измерения. Он достигается тем, что устройство для плетизмографии содержит тензодатчик, регулируемый источник постоянного тока, включающий первый источник опорного напряжения, регулятор стабильного тока, преобразователь напряжение - ток, усилитель тока, образцовый регистр и источник напряжения, а также блок измерения, выполненный в виде предварительного усилителя, второго источника опорного напряжения и усилителя разности, а также регистратор. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для исследования периферического кровообращения.

Известно устройство для снятия плетизмограмм, состоящее из тензопреобразователя, подключенного к измерительному мосту (авт. св. N 1215663). Оно не обеспечивает достаточную точность измерения вследствие трудности балансировки моста с низкоомными плечами.

Известно также устройство для измерения объемной скорости кровотока (авт. св. N 827024), имеющее излишне усложненную конструкцию.

В качестве прототипа известно устройство электромиоплетизмоанализатор ЭМПА2-01 (блок измерительный БИ 01, техническое описание и инструкция по эксплуатации ДЛИ 2.749.033 ТО, ч. 1 лист 8, Киев-124, ПО им. С.П.Королева, 1985), в котором для питания тензодатчика применена схема стабилизации тока с помощью постоянного резистора со значением сопротивления на два порядка выше сопротивления тензодатчика, однако подобное устройство не обеспечивает достаточной точности измерения.

Для достижения более точного измерения предлагается устройство (см. чертеж), в котором для питания тензодатчика 1 применяется регулируемый источник постоянного тока, состоящий из схемы преобразования напряжение ток 2, один вход которого соединен через регулятор 3 с первым источником опорного напряжения 4, а второй вход с образцовым сопротивлением обратной связи 5 подключен к источнику напряжения 11, усилителя тока на составном транзисторе 6, база которого соединена с выходом преобразователя напряжение ток, коллектор с образцовым сопротивлением обратной связи, а эмиттер с тензодатчиком, усилителя разности 7, один вход которого подключен к выходу предварительного усилителя 8 тензодатчика, а второй к второму источнику опорного напряжения 9, выход усилителя разности подключен к регистратору 10.

Принцип регуляции и стабилизации тока датчика в предлагаемой схеме основан на сравнении напряжений, поданных на входы преобразователя напряжение ток 2, одно из которых напряжение с регулятора, а другое напряжение обратной связи с образцового резистора, включенного последовательно с тензодатчиком. Баланс схемы достигается и автоматически поддерживается при таком значении тока, протекающего через тензодатчик и образцовый регистор, при котором напряжение с образцового резистора равно напряжению, подаваемому с регулятора. При этом, изменяя с помощью регулятора входное напряжение преобразователя напряжение ток, можно изменять значение стабилизированного тока. В качестве регулятора 3 может быть использован переменный резистор. Величина образцового резистора обратной связи 5 выбирается в зависимости от значений напряжения источника 11, уровня опорного напряжения источника 9 и рабочего диапазона токов датчика.

При плетизмометрических измерениях наиболее важно иметь информацию об относительных изменениях объемов конечностей и скоростях таких изменений, т. е. ΔV/V выражаемое в мл/100 мл ткани и (ΔV/V)ʹ (мл/100 мл ткани/мин), где ΔV изменения объема конечности, V исходный объем конечности, (ΔV/V)ʹ первая производная, т.е. относительная скорость изменения объема конечности.

Согласно формуле Whitneny ΔV/V = 2ΔL/L, (1) где ΔV/V относительное изменение объема конечности; ΔL/L относительное изменение длины окружности конечности.

Учитывая то, что для тензодатчиков в линейном диапазоне относительное изменение сопротивления пропорционально относительному изменению длины датчика, получаем, что при применении тензодатчика, длина которого равна длине окружности исследуемой конечности, ΔV/V = K^*ΔR/R (2) где K коэффициент пропорциональности.

В качестве тензодатчика может применяться датчик Whitney или аналогичной конструкции.

Применение регулируемого тока датчика позволяет получать на выходе схемы сигнал, прямо пропорциональный относительным изменениям объема конечности, поскольку, если после установки тензодатчика на исследуемую конечность, установить с помощью регулятора 3 ток датчика I_д на таком уровне, при котором выходное напряжение усилителя разности 7 равно нулю, т.е.

U_д·KU_ref (3) где U_д выходное напряжение датчика; K коэффициент усиления предварительного усилителя 8; U_ref величина образцового напряжения на выходе 9,
изменение выходного напряжения усилителя разности 7 будет равно:
U_вых = I_д·ΔR·K, (4)
причем, учитывая (4) и то, что U_д I_д·R, получаем I_д U_ref/(K·R), откуда
U_вых = (U_ref/K)·ΔR/R, (5)
или, учитывая (2)
U_вых = P·ΔV/V, (6)
где P передаточная характеристика схемы.

Схема работает следующим образом.

После установки тензодатчика на исследуемую конечность, протекающий через тензодатчик ток создает на нем напряжение, которое после усиления предварительным усилителем 8 подается на первый вход усилителя разности 7, на второй вход которого подается напряжение от источника опорного напряжения 9. С выхода усилителя разности усиленная разность потенциалов подается на измеритель 10. С помощью регулятора 3 устанавливается ток датчика такой величины, при котором выходное напряжение усилителя разности 7 равно нулю, т.е. напряжение с выхода предварительного усилителя 8 равно значению образцового напряжение на выходе 9, и, следовательно, величина тока тензодатчика обратно пропорциональна исходному объему конечности. На этом зафиксированном уровне тока тензодатчика проводятся измерения параметров кровенаполнения конечности с использованием стандартных методик применение окклюзии конечности, ортостатической пробы, пробы Вальсальва, дозированной физической нагрузки для оценки состояния мышечной венозной помпы и другие, причем, в результате применения предлагаемого устройства повышается точность и упрощается процедура измерения объемных изменений конечности за счет более высокого уровня стабилизации тока и применения регулировки тока датчика, при которой величина тока датчика обратно пропорциональна исходной длине окружности конечности в месте установки датчика, а выходное напряжение устройства пропорционально относительному изменению объема конечности.

Формула изобретения

Устройство для плетизмографии, содержащее тензодатчик, вход питания которого соединен с выходом блока стабилизации тока тензодатчика, а выход подключен к входу блока измерения, выход которого соединен с входом регистратора, отличающееся тем, что блок стабилизации тока тензодатчика выполнен в виде регулируемого источника постоянного тока, состоящего из последовательно соединенных первого источника опорного напряжения, регулятора стабильного тока, преобразователя напряжение-ток, усилителя тока, образцового резистора и источника напряжения, первый выход усилителя тока соединен с вторым входом преобразователя напряжение-ток, второй выход является выходом регулируемого источника постоянного тока, а блок измерения выполнен в виде предварительного усилителя, вход которого является входом блока измерения, второго источника опорного напряжения, выход которого и выход предварительного усилителя подключены к соответствующим входам усилителя разности, выход которого является выходом блока измерения.

РИСУНКИ

Рисунок 1