Фотоплетизмограф



Фотоплетизмограф
Фотоплетизмограф
Фотоплетизмограф
Фотоплетизмограф

 


Владельцы патента RU 2572547:

Цветков Николай Алексеевич (RU)

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в функциональной диагностике для оценки состояния сердечно-сосудистой системы человека. Фотоплетизмограф содержит оптоэлектронный детектор пульсовой волны потока крови в пальце пациента с двумя светодиодами и фотодиодом, а также оснащенный компьютером пульт управления и источник питания. Светодиоды работают в красной и инфракрасной областях спектра и подключены к электронному блоку управления работой светодиодов. Фотодиод соединен с операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем АЦП и электронным блоком обработки электрического сигнала. Корпус оптоэлектронного детектора выполнен из диэлектрика в форме кольца с ячейками для светодиодов и фотодиода с возможностью крепления на фаланге пальца пациента. Пульт управления дополнен радиопередатчиком, работающим на частоте fp. В корпусе оптоэлектронного детектора размещен миниатюрный радиоприемник, настроенный на частоту fр и соединенный с электронным блоком управления работой светодиодов. В корпусе оптоэлектронного детектора размещен миниатюрный радиопередатчик, работающий на частоте fd, сигнал на который поступает с выхода АЦП. В пульте управления установлен радиоприемник, настроенный на частоту fd и соединенный с электронным блоком обработки электрического сигнала. Достигается расширение арсенала технических средств для фотоплетизмографических исследований за счет радиочастотной связи между пультом управления и оптоэлектронным детектором, что исключает необходимость использования соединительных электрических проводов, облегчает работу обслуживающего персонала и повышает оперативность обследования. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в функциональной диагностике для оценки состояния сердечно-сосудистой системы человека.

Известен фотоплетизмограф, содержащий источник излучения, два фотоприемника, схему сравнения и регистрирующий прибор. Недостатком этого фотоплетизмографа является низкая точность, вызванная влиянием теплового излучения на кровоток в процессе измерения, влиянием нестабильности источника излучения, различными площадями фотоприемников и различными расстояниями от источника излучения до первого и второго фотоприемников (Авт. свид. СССР №1591948, МПКЗ A61B 5/02, публ. 1990 г. [1])

Также известен фотоплетизмограф, содержащий фотоэлектронный датчик с фотоприемником, усилитель переменного тока, выполненный в виде регулируемого усилителя, демодулятор, фильтр низкой частоты, усилитель постоянного тока и регистрирующий прибор. Недостатками этого устройства являются низкая достоверность выделения фотоплетизмограммы, так как для наиболее точного воспроизведения фотоплетизмограммы необходимо обеспечить неизменные внешние условия работы: специальная подсветка источников инфракрасного света, экранировка внешних источников света и т.д. и, кроме того, достоверность также зависит от наличия импульсных помех (Авторским свидетельством СССР №786983, МПК A61B 5/02, публ. 1979 [2])

Также известен фотоплетизмограф, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, амплитудный модулятор и источник света и последовательно соединенные фотоприемник, избирательный усилитель, выпрямитель, фильтр низких частот и полосовой усилитель, а также блок автоматической регулировки интенсивности излучения, последовательно соединенные дифференцирующий усилитель, компаратор и формирователь импульсов, при этом блок автоматической регулировки интенсивности излучения включен между выходом фильтра низких частот и управляющим входом амплитудного модулятора, входы дифференциального усилителя, формирователя импульсов, полосового усилителя и блока автоматической регулировки интенсивности излучения подключены к входам регистратора и являются соответственно выходами первой производной сигнала пульсации кровотока, сигнала моментов перехода этой производной через нуль, сигнала пульсации кровотока, сигнала постоянной составляющей фотоплетизмограммы (Патент Российской Федерации №2032376, МПК A61B 5/0295, публ. 1995 г. [3]).

Известен также фотоплетизмограф, содержащий установленный на размещенной на пальце человека клипсе датчик, выполненный в виде источника света - светодиода, луч которого направлен на палец человека, и расположенный с противоположной стороны пальца приемник излучения, причем источник света и приемник излучения подключены к оксиметрической системе (см. патент US 5758644, кл. А61В 5/00, 02.06.1998 [4]).

Данное устройство [4] позволяет достаточно быстро проводить диагностику состояния человека. Однако использование одного источника света сужает возможности данного устройства. Это замечание относится также и к вышеприведенным аналогам [1], [2], [3].

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является устройство, содержащее оптоэлектронный детектор пульсовой волны потока крови с двумя светодиодами, работающими, соответственно, в красной и инфракрасной областях спектра, закрепленными в корпусе, соединенными электропроводом с электронным блоком управления работой светодиодов, и фотодиодом, соединенным электропроводом с операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и блоком обработки электрического сигнала, снабженным дисплеем, а также пульт управления, оснащенный компьютером, и источник питания (US 2013137938 А1, 30.05.2013 [5]). Устройство [5] было выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа [5], как и всех известных аналогов, является наличие в их конструкции токопроводящей связи между оптоэлектронным детектором и электронными блоками формирования и обработки электрического сигнала. При большом количестве детекторов может возникнуть путаница в электрических проводах при размещении детекторов на теле пациента.

Целью настоящего изобретения является создание фотоплетизмографа с радиочастотной связью между оптоэлектронным детектором и электронными блоками формирования и обработки электрических сигналов, которая полностью исключает необходимость в использовании электрических проводов.

Технический результат изобретения выражается в расширении арсенала технических средств для фотоплетизмографических исследований. Он достигается тем, что в фотоплетизмографе, содержащем оптоэлектронный детектор пульсовой волны потока крови с двумя светодиодами, работающими, соответственно, в красной и инфракрасной областях спектра, закрепленными в корпусе, выполненном с возможностью крепления на фаланге пальца пациента, соединенными с электронным блоком управления работой светодиодов, и фотодиодом, соединенным с операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и электронным блоком обработки электрического сигнала, а также пульт управления, оснащенный компьютером, и источник питания, пульт управления дополнен радиопередатчиком, работающий на частоте fp, а в корпусе оптоэлектронного детектора, выполненном из диэлектрика в форме кольца с ячейками для светодиодов и фотодиода, размещен миниатюрный радиоприемник, настроенный на частоту fp и соединенный с электронным блоком управления работой светодиодов, кроме того, в корпусе оптоэлектронного детектора размещен миниатюрный радиопередатчик, работающий на частоте fd, сигнал на который поступает с выхода АЦП, а в пульте управления установлен радиоприемник, настроенный на частоту fd и соединенный с электронным блоком обработки электрического сигнала.

Далее описание сопровождается чертежами и пояснениями их. На фиг. 1 показан оптоэлектронный детектор, закрепленный на фаланге пальца пациента; фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 (оптоэлектронный детектор, работающий на просвет); фиг. 3 - сечение А-А фиг. 1 (оптоэлектронный детектор, работающий на отражение). На фиг. 4 показана блок-схема фотоплетизмографа.

Фотоплетизмограф имеет пульт управления 1, созданный на базе персонального компьютера PC, оснащенного клавиатурой 2 и подключенный к источнику электропитания (на фиг. не показан). Связь между пультом управления 1 и оптоэлектронным детектором 3, закрепленным на пальце пациента, осуществляется по радио каналу. Для этого пульт управления 1 дополнен радиопередатчиком 4, содержащим высокочастотный генератор 5 несущей частоты, модулятор 6, снабженный усилителем низкой частоты 7, усилитель высокой частоты 8 и излучатель, включающий колебательный контур 9 и антенну 10, работающий на частоте fp=2,4 ГГц. Управляющий сигнал поступает от пульта управления 1 через персональный компьютер PC на модулятор 6. Сам оптоэлектронный детектор 3 имеет корпус 11, выполненный из диэлектрика, например гетинакса, в форме кольца, и предназначен для фиксации на основной фаланге В пальца пациента (фиг. 1). В корпусе 11 выполнены ячейки 12 и 13 для двух светодиодов, один из которых 14 излучает в красной области спектра, а второй 15 - в инфракрасном диапазоне. В ячейке 16, расположенный на поверхности внутреннего кольца 17 корпуса И, закреплен фотодиод 18 (используется модель DS-100А OPTO-MED. Этот тип фотодиода чувствителен к световому сигналу как в красном, так и инфракрасном диапазонах излучения).

Используются два типа оптоэлектронных детекторов 3, один из которых работает на просвет (фиг.2), а другой - на отражение (фиг.3). В детекторе, работающем на просвет, светодиоды 14 и 15 находятся в ячейках 12 и 13, удаленных от центра фотодиода 18 на угловое расстояние ≈±130°, как показано на фиг.2. В детекторе, работающем на отражение, светодиоды 14 и 15 находятся в ячейках 12 и 13, удаленных от центра фотодиода 18 на угловое расстояние ≈±40°, как показано на фиг.3.

Фотоплетизмограф снабжен комплектом оптоэлектронных детекторов 3 с внутренним диаметром корпусов от 16 до 22 мм, что позволяет легко подобрать детектор индивидуально для каждого пациента.

Режим работы светодиодов 14 и 15 (постоянный, переменный, поочередный, продолжительность включения) задается электронным блоком 19 управления работы светодиодов по команде с пульта управления 1, посылаемой через радиопередатчик 4. Для приема этого сигнала в корпусе 11 оптоэлектронного детектора 3 установлен миниатюрный радиоприемник 20, содержащий антенну 21, соединенную с колебательным контуром 22, настроенным в резонанс с частотой fp=2,4 ГГц радиопередатчика 4, подключенным к демодулятору 23, выход которого соединен через усилитель низкой частоты 24 с электронным блоком 19 управления работой светодиодов. Миниатюрный радиоприемник 20 снабжен источником электропитания (на фиг. не показан).

Электрический сигнал с выхода фотодиода 18 поступает на операционный усилитель 25 и далее в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 26, который подключен к модулятору 27, снабженному усилителем низкой частоты 28, которые входят в состав миниатюрного радиопередатчика 29, установленного в корпусе 11 оптоэлектронного детектора 3. Миниатюрный радиопередатчик 29 содержит источник электропитания (на фиг. не показан), высокочастотный генератор 30 несущей частоты, модулятор 27 с усилителем низкой частоты 28, усилитель высокой частоты 31 и излучатель, включающий колебательный контур 32 и антенну 33, работающий на частоте fd=2,7 ГГц.

В свою очередь, в пульте управления 1 размещен радиоприемник 34, содержащий антенну 35, соединенную с колебательным контуром 36, настроенным в резонанс с частотой fd=2,7 ГГц радиопередатчика 29, подключенным к демодулятору 37, выход которого соединен через усилитель низкой частоты 38 с блоком 39 обработки электронного сигнала, входящего в состав ЭВМ персонального компьютера PC пульта управления 1.

Предлагаемый фотоплетизмограф используется следующим образом.

Вначале врач, проводящий обследование, производит подбор соответствующего (по размеру) детектора 3 для пальца пациента, например указательного. Детектор 3 надевается на основную фалангу В пальца (фиг.1). Детектор 3 должен легко надеваться, но в тоже время плотно облегать основную фалангу В. После включения фотоплетизмографа врач с помощью клавиатуры 2 вводит в персональный компьютер PC данные о пациенте, дату обследования и другие данные, связанные с методикой обследования. Далее врач с помощью пульта управления 1 и радиопередатчика 4 посылает команду на электронный блок 19 управления работой светодиодов, расположенный в детекторе 3, для включения соответствующего режима работы светодиодов, например поочередный режим работы красного и инфракрасного светодиодов длительностью 0,5 с. Результирующий сигнал с выхода светодиода 18 через радиопередатчик 29 и радиоприемник 34 поступает в блок 39 обработки электронного сигнала, входящего в состав ЭВМ персонального компьютера PC пульта управления 1, где проходит обработку по соответствующей программе, в результате чего на экран персонального компьютера PC выводятся данные о состоянии сердечнососудистой системы пациента.

Отсутствие соединительных проводов между пультом управления и детекторами фотоплетизмографа облегчает работу обслуживающего персонала и повышает оперативность обследования.

1. Фотоплетизмограф, содержащий оптоэлектронный детектор пульсовой волны потока крови в пальце пациента с двумя светодиодами, работающими соответственно в красной и инфракрасной областях спектра, закрепленными в корпусе, выполненном с возможностью крепления на фаланге пальца пациента, подключенными к электронному блоку управления работой светодиодов, и фотодиодом, соединенным с операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и электронным блоком обработки электрического сигнала, а также пульт управления, оснащенный компьютером, и источник питания, отличающийся тем, что пульт управления дополнен радиопередатчиком, работающий на частоте ƒр, а в корпусе оптоэлектронного детектора, выполненном из диэлектрика в форме кольца с ячейками для светодиодов и фотодиода, размещен миниатюрный радиоприемник, настроенный на частоту ƒр и соединенный с электронным блоком управления работой светодиодов, кроме того, в корпусе оптоэлектронного детектора размещен миниатюрный радиопередатчик, работающий на частоте ƒd, сигнал на который поступает с выхода АЦП, а в пульте управления установлен радиоприемник, настроенный на частоту ƒd и соединенный с электронным блоком обработки электрического сигнала.

2. Фотоплетизмограф по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен комплектом оптоэлектронных детекторов с внутренним диаметром корпусов от 16 до 22 мм.

3. Фотоплетизмограф по пп. 1, 2, отличающийся тем, что фотодиод закреплен в ячейке, расположенной на поверхности внутреннего кольца корпуса, а светодиоды находятся в ячейках, удаленных от центра фотодиода на угловое расстояние приблизительно ±130°.

4. Фотоплетизмограф по пп. 1, 2, отличающийся тем, что фотодиод закреплен в ячейке, расположенной на поверхности внутреннего кольца корпуса, а светодиоды находятся в ячейках, удаленных от центра фотодиода на угловое расстояние приблизительно ±40°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике. Фотоплетизмограф с адаптивной коррекцией постоянной составляющей содержит генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения и синхронный демодулятор.
Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии. Регистрируют биполярную продольную реограмму в положении испытуемого лежа на спине в экранированной комнате при температуре воздуха 22-24°С.
Изобретение относится к медицине, реаниматологии и может быть использовано при оживлении пациентов, находящихся в состоянии клинической смерти. Способ реанимации включает компрессию грудной клетки, искусственную вентиляцию легких, введение лекарственных средств и проведение пульсоксиметрического мониторинга.

Изобретение относится к медицине, а именно к неинвазивным способам качественно-количественного анализа функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Осуществляют запись пульсового сигнала и электрокардиосигнала в течение 2-3 мин.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для регистрации артериальной пульсации крови содержит генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр.
Изобретение относится к медицине, а именно пульмонологии, аллергологии, кардиологии, функциональной диагностике. Оценивают эластические и функциональные свойства аорты при анализе характеристик пульсовой волны, регистрируемые неинвазивной артериографией.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство (1) для регистрации сигналов пульсовой волны и дыхательного цикла человека содержит два токопроводящих электрода (2, 3) для размещения на теле человека, первый (4) и второй (6) операционные усилители, амплитудный детектор (5), переключаемый частотно-зависимый делитель напряжения (8) и микроконтроллер (7).

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, кардиохирургии и функциональной диагностике. Осуществляют наложение двух токовых и двух измерительных электродов на определенные участки тела.

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии и профессиональной патологии. Проводят реоэнцефалографию (РЭГ) с определением индекса реактивности церебральных сосудов при гиперкапнической пробе, регистрируют слуховые и когнитивные вызванные потенциалы, измеряют амплитуду пика N2 слуховых вызванных потенциалов, длительность латентности Р300, определяют уровень норадреналина в плазме крови.

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии и реабилитологии. Выполняют исследование вариабельности сердечного ритма (ВСР) до и после пробы, моделирующей нагрузку при пожаре, с выявлением дезадаптивных показателей, и определяют скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) по сосудам мышечного типа.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к методам исследования состояния сердечно-сосудистой системы человека. Выполняют разложение реосигнала на низкочастотную (НЧ) и высокочастотную (ВЧ) составляющие. При этом тонус крупных артерий оценивают по отношению амплитуды НЧ составляющей к амплитуде ВЧ составляющей. Тонус средних и мелких сосудов оценивают отношению средней крутизны ВЧ составляющей на участке от начала пульсовой волны до ее вершины к средней крутизне ВЧ на участке от вершины реоволны до инцензуры. Тонус прекапиллярных артериол или их периферическое сопротивление оценивают по фазовому сдвигу ВЧ составляющей относительно НЧ составляющей. Изобретения позволяют повысить достоверность оценки тонуса артериальных сосудов различного калибра за счет разложения реосигнала на ВЧ и НЧ составляющие и оценки физических параметров артериальных сосудов различных калибров. 3 н.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для диагностики частоты пульса пациента. Микроконтроллерный измерительный преобразователь для фотоплетизмографического датчика пульса содержит микроконтроллер, светодиод, фотоприемник, RC-фильтр, первый и второй резисторы. Первый вывод первого резистора подключен к аноду светодиода. Первый вывод второго резистора подключен к первому выводу фотоприемника. Катод светодиода и второй вывод фотоприемника подключены к минусу источника питания микроконтроллера. Второй вывод второго резистора подключен к плюсу источника питания микроконтроллера. Выход RC-фильтра подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера. Микроконтроллерный измерительный преобразователь также содержит третий и четвертый резисторы. Ко второму выводу первого резистора подключен выход широтно-импульсного модулятора микроконтроллера. Первый вывод фотоприемника подключен к входу RC-фильтра. Первые выводы третьего и четвертого резисторов подключены ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера. Второй вывод третьего резистора подключен к плюсу источника питания микроконтроллера. Второй вывод четвертого резистора подключен к минусу источника питания микроконтроллера. Достигается повышение точности измерения. 1 ил.
Наверх