Forbidden

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

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВИ - Патент РФ 2049989
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВИ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: медицинская техника. Сущность изобретения: устройство включает два фотодетектора, один из которых с диаметром D светочувствительной площадки расположен под углом 90° к оптической оси устройства, а другой на оси, выходящей из точки пересечения оси устройства с осью цилиндрической кюветы, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической кюветы и развернутой относительно оптической оси устройства на угол не более 120°, при этом диаметр D светочувствительной площадки фотодетектора больше диаметра d светочувствительной площадки дополнительного фотодетектора. 7 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: 2049989
Класс(ы) патента: G01N21/85
Номер заявки: 5038349/25
Дата подачи заявки: 12.03.1992
Дата публикации: 10.12.1995
Заявитель(и): Физический институт им.П.Н.Лебедева; Товарищество с ограниченной ответственностью "Инвекон"
Автор(ы): Перов С.Н.; Коротков Н.П.; Кузмич В.В.; Симанов В.А.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Инвекон"; Физический институт им.П.Н.Лебедева
Описание изобретения: Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для определения степени насыщения крови кислородом (StO2) и гематокрита (Ht).
Известны устройства для измерения StO2-оксигемометры, основанные на регистрации рассеянного в крови излучения в двух спектральных диапазонах, лежащих по обе стороны от изобестической длины волны, в которых в качестве источников излучения использованы полупроводниковые инжекционные лазеры, расположенные на одной прямой по обе стороны от цилиндрической кюветы, соединенной с магистралью АИК. Лазеры излучают навстречу друг другу. Фотодетектор расположен под углом 90±0,2о к оси световых пучков и соединен с блоком коммутации, выход которого, в свою очередь, связан с входом блока регистрации. Недостатком этих устройств является их непригодность для определения Ht, являющегося важным физиологическим параметром.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для измерения оксигенации крови. Это устройство помимо определения StО2позволяет также контролировать Нt "in vivo" в кровеносных сосудах. Устройство выполнено в виде интегральной микросхемы, содержащей фотодетектор, три источника монохроматического излучения-светодиоды, причем два из них с λ1 и λ2 равноудалены от фотодетектора, а третий с λ3отнесен от него на большее расстояние. Излучатель с λ1 0,66 мкм выполнен из GaР, два другие с λ2 λ30,82 мкм из GaAlAs. В состав этой микросхемы входят также предварительный усилитель и системы первичной регистрации, которая связана с блоком обработки и отображения.
О степени насыщения крови кислородом судят по отношению фототоков с фотодетектора, соответствующих принимаемым интенсивностям рассеянного в крови излучения от излучателей с λ2 и λ1. Калибровочные зависимости этого отношения от реального насыщения крови кислородом, измеряемого с помощью независимого прибора, представляют собой набор кривых, соответствующих различным значениям Ht, что обуславливает необходимость контроля текущего значения Ht. С этой целью введен третий излучатель с λ3 0,82 мкм. В качестве параметра, коррелирующего со значением Ht, используется отношение фототоков, соответствующих интенсивностям рассеянного в крови излучения от источников с λ2 и λ3. Зависимость получаемого параметра от Ht обусловлена пространственным разнесением этих излучателей относительно фотодетектора. При этом зависимость данного отношения от Ht представляет собой набор кривых, соответствующих различным значениям StO2. Таким образом, для определения текущих значений StO2 и Ht необходимо сопоставление этих калибровок и использование достаточно сложного алгоритма, что, в свою очередь, сказывается на точности измерений. Наряду с этим существенным недостатком этого датчика является его непосредственный контакт с кровью, что сопровождается неизбежным сорбированием на его поверхности белков крови, а это, в свою очередь, еще больше снижает точность измерений в процессе длительных операций.
Целью изобретения является бесконтактность измерений, простота технической реализации и алгоритмической обработки регистрируемых величин, что обусловливает необходимую точность измерений как StO2 так и Ht. Последнее достигается за счет независимости значений StO2, получаемых с помощью фотодетектора от индивидуальных характеристик крови, в том числе и от Ht.
На фиг. 1 представлено расположение излучателей, диафрагмы и кюветы; на фиг. 2 расположение фотодетекторов относительно кюветы; на фиг. 3 схема предложенного устройства; на фиг. 4-7 кривые, характеризующие зависимость параметров крови от StO2 и Ht.
Устройство содержит два излучателя 1 с длинами волн, лежащими по обе стороны от изобестической длины волны, щелевую диафрагму 2, цилиндрическую кювету 3, в качестве которой может быть использован светопрозрачный участок магистрали аппарата искусственного кровообращения, два фотодетектора 4 и 5, причем один из них 4 с большой приемной апертурой соединен с предусилителем 6, а второй 5 с малой приемной апертурой соединен с предусилителем 7. Генератор 8 одним из своих выходов связан с блоком 9 коммутации. Оба предусилителя 6 и 7 своими выходами связаны с входами блока 9 коммутации, выходы которого соединены с системой 10 регистрации. Два других выхода генератора 8 связаны с излучателями 1, обеспечивая их питание.
Излучатели 1 расположены один под другим в плоскости, проходящей через ось кюветы 3 (фиг. 1). На линии, перпендикулярной данной плоскости, расположен фотодетектор 4 с большой приемной апертурой, причем эта линия проходит через центр светочувствительной площадки и составляет с ней прямой угол. Фотодетектор 5 с малой апертурой расположен на прямой, проходящей через центральную точку устройства и лежащей в плоскости, перпендикулярной оси кюветы, и составляющей угол α не более 120о с направлением распространения излучения от излучателей 1 (фиг. 2). Подобное ограничение по этому углу обусловлено немонотонностью зависимости интенсивности инфракрасного излучения рассеянного в крови, принимаемого фотодетектором 5 при больших углах, от Ht.
В качестве излучателей 1 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 импульса примерно 0,25 мкс. Для формирования световых пучков использована щелевая диафрагма 2 (10х0,5 мм). В качестве фотодетекторов 4 и 5 использованы кремниевые фотодиоды с большой и малой приемными апертурами. Система регистрации разработана на базе процессора.
Устройство работает следующим образом. Излучение от поочередно включаемых с помощью генератора 8 излучателей 1 с помощью щелевой диафрагмы 2 формируется в квазиколлимированные световые пучки с углом расходимости примерно 5-10о и освещает кровь, находящуюся в цилиндрической кювете 3. Рассеянное в крови излучение регистрируется фотодетекторами 4 и 5. Фототоки с фотодетекторов 4 и 5 усиливаются предусилителями 6 и 7 и поступают на вход блока 9 коммутации, где выделяются импульсы фототока, соответствующие излучению каждого из излучателей 1 и каждого из фотодетекторов за счет связи блока 9 коммутации с генератором 8. Затем усиленные и выделенные сигналы поступают в блок 10 регистрации и отображения, где осуществляется их анализ и обработка по алгоритму, зашитому в процессор.
На фиг. 4-7 представлены зависимости регистрируемых параметров от StO2 и Ht. На этих фигурах и в тексте приняты следующие обозначения: Iк4и Iик4 фототоки с фотодетектора 4, соответствующие интенсивностям излучения рассеянного в крови от красного и инфракрасного излучателей, соответственно, Iик5 фототок с фотодетектора 5, соответствующий интенсивности инфракрасного излучения, рассеянного в крови, P1 Iик4/Iк4˙Р2 Iик4/Iик5.
Определение StO2 основано на сопоставлении фототоков, пропорциональных интенсивностям рассеянного кровью излучения ближнего инфракрасного (0,96 мкм) и красного (0,65 мкм) диапазонов, регистрируемых фотодетектором 4. В качестве информативного параметра Р1используется отношение величин сигналов инфракрасного и красного излучений Iик4/Iк4. Значение StO2 вычисляется как функция этого параметра: StO2 f(P1). Благодаря использованию в качестве фотодетектора 4 фотодиода с большой приемной площадкой и его расположения относительно кюветы с кровью исключается влияние на характер зависимости StO2 f(P1) индивидуальных характеристик крови (и в том числе Ht). Как видно из фиг. 4, указанная зависимость имеет линейный характер в большом диапазоне значений StO2. Измеренное подобным образом значение Р1 позволяет однозначно определить текущую величину StO2.
Для определения Ht используются два фотодетектора 4 и 5, расположенные под разными углами к оси световых пучков, что эквивалентно их различному удалению от источников излучения. Необходимость пространственного разделения фотодетекторов обусловлена тем, что интенсивность рассеянного излучения данной длины волны в каждой точке исследуемой среды (крови) зависит от концентрации эритроцитов, значения StO2 и интенсивности излучения светодиодов. Т. е. при фиксированном значении StO2 распределение диффузной интенсивности по диаметру оптической кюветы будет определяться текущим значением Ht.
Таким образом, используя соотношение интенсивностей диффузно рассеянного в крови излучения инфракрасного спектрального диапазона, регистрируемого в двух пространственно разнесенных точках, и зная значение StO2, можно однозначно определить значение Ht. В заявляемом устройстве для определения Ht предлагается использовать отношение P2интенсивностей рассеянного в крови инфракрасного излучения, регистрируемого фотодетекторами 4 и 5. Полученный параметр Р2Iик4/Iик5 и независимо определенное значение StO2 f(P1) позволяют определить текущее значение Ht на основе предварительно полученных зависимостей Ht f(P2, StО2), зашитых в виде матрицы значений в процессор. Выбор канала обработки инфракрасного сигнала в качестве информативного для определения Ht обусловлен монотонностью получаемых зависимостей в заданном диапазоне значений Ht и StO2 (фиг. 7). При использовании красного канала монотонность отсутствует.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВИ, содержащее светодиодные излучатели, соединенные с генератором и оптически связанные с фотодетектором с диаметром D светочувствительной площадки через цилиндрическую кювету для размещения исследуемой среды, при этом светодиодные излучатели расположены по одну сторону от цилиндрической кюветы, симметрично относительно оптической оси устройства, которая, в свою очередь, перпендикулярна к оси цилиндрической кюветы, а фотодетектор соединен через предусилитель с блоком коммутации, который соединен с блоком регистрации, отличающееся тем, что в устройство введен дополнительный фотодетектор с диаметром d светочувствительной площадки, оптически связанный через цилиндрическую кювету со светодиодными излучателями и расположенный на оси, выходящей из точки пересечения оси устройства с осью цилиндрической кюветы, лежащей в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндрической кюветы и развернутой относительно оптической оси устройства на угол не более 120o, фотодетектор с диаметром D светочувствительной площадки расположен под углом 90o к оптической оси устройства, причем диаметр D светочувствительной площадки фотодетектора больше диаметра d светочувствительной площадки дополнительного фотодетектора.