Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ОКСИГЕМОМЕТР - Патент РФ 2049988
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОКСИГЕМОМЕТР
ОКСИГЕМОМЕТР

ОКСИГЕМОМЕТР

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: медицинская техника, а именно приборы для определения степени насыщения крови кислородом. Сущность изобретения: в оксигемометре, содержащем модуль регистрации рассеянного в крови излучения, оптический разъем с излучателями, фотодетектором и предусилителем, торец оптоволоконного жгута, обращенный к кювете, набран из моноволокон равномерно и пристыкован к цилиндрической кювете так, что его продольная ось симметрии лежит в одной плоскости с осью кюветы и составляет с перпендикуляром к оси кюветы, лежащим в той же плоскости, угол 30 50°, при этом d/D ≪ 1 где d-диаметр жгута; D-диаметр кюветы. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2049988
Класс(ы) патента: G01N21/85
Номер заявки: 5038298/25
Дата подачи заявки: 20.03.1992
Дата публикации: 10.12.1995
Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Инвекон"; Малое предприятие "КТВ"
Автор(ы): Коротков Н.П.; Перов С.Н.; Симанов В.А.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Инвекон"
Описание изобретения: Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для определения степени насыщения крови кислородом (StO2).
Известны устройства для измерения StO2 оксигемометры, основанные на регистрации излучения двух спектральных диапазонов длин волн по обе стороны от изобестической длины волны 0,8 мкм, рассеянного в крови, в которых в качестве источников излучения использованы полупроводниковые инжекционные лазеры, расположенные на одной прямой по обе стороны цилиндрической кюветы, в качестве которой может служить светопрозрачный участок магистрали аппарата искусственного кровообращения (АИК) [1] Лазеры излучают навстречу друг другу. Фотодетектор расположен под углом 90±0,2о по отношению к оси световых пучков и связан с блоком коммутации, выход которого, в свою очередь, соединен с входом блока регистрации и отображения.
Устройство обладает недостатками, затрудняющими, а порой и исключающими их применение в хирургической практике. В частности, недостатком является удаление фотодетектора и связанного с ним предусилителя от модуля регистрации, поскольку возможно возникновение мощной электромагнитной помехи, например, как в случае использования дефибриллятора, которая может привести к выходу из строя АЦП или микросхемы, на которой выполнен предусилитель. Наряду с этим, наличие электрической связи модуля регистрации с оптическим модулем, располагаемым непосредственно на магистралях АИК, не может полностью исключить вероятность электрического пробоя на элементы аппарата, непосредственно контактирующие с пациентом.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, предназначенное для контроля StO2 внутри кровеносных сосудов [2] Устройство состоит из катетера, с включенным в него оптоволоконным жгутом, один из концов которого снабжен оптическим узлом ввода излучения. Ответная часть узла содержит два излучателя-светодиода с длинами волн λ1= 0,67 мкм и λ2 0,93 мкм соответственно и фотодетектор. Фотодетектор связан с предусилителем, расположенным в едином блоке с оптическим узлом ввода, который, в свою очередь, соединен с блоком регистрации. Устройство не может быть применено для измерения бесконтактным способом в системе АИК, поскольку в этом случае погрешность измерений выходит за допустимые рамки.
Недостатком данного устройства является неудовлетворительные весогабаритные характеристики, что требует дополнительной фиксации модуля на стойках АИК. В противном случае возможен разрыв соединений магистрали под весом устройства. Кроме того, фотодетектор вместе с предусилителем также отнесены на некоторое расстояние от модуля регистрации, что снижает помехоустойчивость устройства.
Цель изобретения малый вес, повышение помехоустойчивости и надежности.
На фиг. 1 приведена общая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 вариант фиксации оптоволоконного жгута на кювете; на фиг. 3 калибровочная зависимость StO2 f(P).
Оксигемометр содержит размещенные в едином корпусе два излучателя 1 с длинами волн, лежащими по обе стороны от изобестической длины волны, оптоволоконный жгут 2, цилиндрическую кювету 3, фотодетектор 4, предусилитель 5 и генератор 6, связанные с блоком 7 коммутации, который, в свою очередь, соединен с системой 8 регистрации. Излучатель 1 расположен в одной части оптического разъема, в непосредственной близости друг от друга, там же находится и фотодетектор 4. В ответной части этого разъема содержится разветвляющийся на три отдельных ветви конец оптоволоконного жгута 2 таким образом, что две ветви расположены напротив излучателей 1, а одна напротив фотодетектора 4. Второй конец оптоволоконного жгута, объединенный в общий пучок, закреплен в держателе, располагаемом непосредственно на цилиндрической кювете 3, в качестве которой может служить эластичная светопрозрачная трубка АИК. Объединенный конец жгута 2 расположен по отношению к кювете 3 таким образом, что его продольная ось симметрии лежит в одной плоскости с осью кюветы 3, причем эта ось составляет с перпендикуляром к оси кюветы угол не менее 30-50о. Фотодетектор 4 связан с предусилителем 5, выход которого соединен с входом блока 7 коммутации, с другим его входом соединен генератор 6, формирующий импульсы питания для излучателей 1.
Устройство работает следующим образом.
Излучение от поочередно включаемых с помощью генератора 6 светодиодов 1 вводится в волокно и освещает кровь, находящуюся в цилиндрической кювете 3. Единый конец оптоволоконного жгута 2 фиксируется на кювете, в качестве которой может служить эластичная магистраль АИК, с помощью миниатюрного держателя, позволяющего его размещение на эластичной магистрали без размонтирования последней. Держатель представляет собой цилиндр с выфрезерованной цилиндрической поверхностью таким образом, что обеспечивается охват магистрали АИК на угол примерно 200о (фиг. 2). Подобная конструкция позволяет, слегка сплющив пальцами эластичную трубку АИК, ввести ее через выфрезерованную щель в держатель, где после отпускания она восстанавливает свою форму и плотно охватывается держателем, тем самым обеспечивается его надежное закрепление на магистрали. В цилиндрической поверхности держателя предусмотрено отверстие и крепление для ввода и фиксации в нем единого конца оптоволоконного жгута 2, причем угол между продольной осью симметрии этого конца и перпендикуляром к оси кюветы должен составлять 30-50о. Выбор этого угла обусловлен необходимостью исключения попадания излучения, отраженного от стенок магистрали, в принимающие волокна жгута, поскольку отраженное излучение дает постоянный аддитивный вклад в регистрируемые сигналы, который не удается исключить в результате последующей обработки, что приводит к существенной погрешности измерений. По оценкам геометрической оптики и учета приемной апертуры моноволокон, указанный угол не должен быть менее 19о, однако непосредственные измерения на реальных полимерных трубках привели к увеличению данного угла до 30о, что связано с невозможностью учета в оценках мутности стенок трубок и соответственно обусловленного этим неучета рассеяния на них. Вместе с тем необходимо учитывать, что увеличение этого угла вплоть до 90о приводит к снижению регистрируемых сигналов, что также ухудшает точность измерений. Таким образом, сделав угол между осью оптоволоконного жгута 2 и перпендикуляром к оси цилиндрической кюветы 3 не менее 30, но не более 50о обеспечивается прием излучения, рассеянного только кровью, и позволяет реализовать погрешность измерений, не превышающую ±2% в диапазоне насыщения крови кислородом от 40 до 100% Также на погрешность измерений влияет соотношение диаметров оптоволоконного жгута и цилиндрической кюветы: диаметр оптоволоконного жгута должен быть много меньше диаметра кюветы (d/D<<1). В противном случае начинает давать вклад цилиндричность кюветы, что влечет увеличение погрешности измерений свыше ±2% В принципе возможно использование оптоволоконного жгута любого диаметра, но этот диаметр будет определять и минимальный диаметр кюветы.
Далее это излучение принимается фотодетектором 4. Фототок с фотодетектора 4 усиливается предусилителем 5 и поступает на вход блока 7 коммутации, с которым также связан генератор 6. Здесь происходит выделение импульсов фототока, соответствующих излучению каждого из источников 1, после чего выделенные и усиленные импульсы фототока поступают на вход блока 8 регистрации, где осуществляется их анализ и обработка.
Определение StO2 основано на нахождении отношения Р величин фототоков, соответствующих интенсивностям рассеянного в крови излучения с λ2 0,96 мкм и λ10,65 мкм соответственно (Р Iик/Iк). Значение StO2 вычисляется как функция этого параметра: StO2 f(P) (фиг. 3).
В качестве источников излучения I использованы светодиоды с длинами волн λ1 0,65 мкм и λ2 0,96 мкм соответственно, включающиеся попеременно с частотой f 0,5 кГц и длительностью 0,25 мкс. Оптоволоконный жгут 2 представляет собой нерегулярный пучок моноволокон с диаметром 50 мкм каждое. На одном конце жгут разделен на три ветви, содержащие равное количество волокон, диаметр каждой такой ветви равен 1 мм. Такой диаметр ветви позволяет избежать специальных устройств ввода излучения без существенных потерь мощности излучения. С другой стороны, светочувствительная площадка фотодетектора 4 сравнима по величине с сечением одинарной ветви, поэтому и в этом случае потери излучения ничтожны. На другом конце все моноволокна собраны в единый жгут, в котором моноволокна перемешаны случайным образом. Диаметр этого конца равен 1,8 мм. В качестве фотодетектора использован кремниевый фотодиод. Система регистрации разработана на базе процессора.
Использование данной конструкции держателя оптоволоконного жгута на кювете позволяет использовать один оптоволоконный жгут, в случае перехода к измерениям на кюветах другого диаметра смене подлежит только держатель.
Данное устройство позволяет проводить измерения на кюветах всех используемых в клинической практике диаметров, начиная с 6 мм. Это ограничение связано с тем, что благодаря нерегулярности оптоволоконного жгута условия измерения приближаются к условиям задачи о рассеянии падающей плоской волны на полубесконечный слой случайных рассеивателей. В связи с этим необходимо соблюсти условие: диаметр оптоволоконного жгута должен быть много меньше диаметра кюветы (d/D<<1).
Формула изобретения: ОКСИГЕМОМЕТР, содержащий светодиодные излучатели, соединенные с генератором и оптически связанные через оптоволоконный жгут, включающий три пучка моноволокон, два из которых осветительные, третий принимающий, и исследуемую среду с фотодетектором, соединенным через предусилитель с блоком коммутации, который соединен с блоком регистрации, отличающийся тем, что в него введена цилиндрическая кювета для размещения исследуемой среды, выполненная из упругого светопрозрачного материала, и держатель, закрепленный на кювете, при этом моноволокна на торце оптоволоконного жгута, обращенного к кювете, распределены равномерно по сечению торца, а оптоволоконный жгут зафиксирован в держателе так, что его продольная ось симметрии лежит в одной плоскости с осью кюветы и составляет с перпендикуляром к оси кюветы, лежащим в той же плоскости, угол 30 50oС, при этом отношение диаметров оптоволоконного жгута d и кюветы D удовлетворяет соотношению d/D << 1.