Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
РЕОПЛЕТИЗМОГРАФ
РЕОПЛЕТИЗМОГРАФ

РЕОПЛЕТИЗМОГРАФ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для функциональной диагностике. Технический результат - повышение точности измерения, достигается тем, что в реоплетизмографе, содержащем генератор напряжения высокой частоты, датчиковое устройство, дифференциальный усилитель и последовательно включенные измерительный блок и регистратор, генератор выполнен кварцевым, датчиковое устройство выполнено в виде параллельного колебательного контура, содержащего измерительную катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, причем выводы колебательного контура через конденсаторы соединены с выходными выводами генератора и с входными выводами дифференциального усилителя, а между выходом дифференциального усилителя и входом измерительного блока включен узкополосный кварцевый фильтр. Реоплетизмограф обладает лучшими метрологическими характеристиками по сравнению с известным. Важным преимуществом является наличие гальванической развязки реоплетизмографа от пациента, что необходимо с точки зрения современных требований к электробезопасности медицинской радиоэлектронной аппаратуры. Реоплетизмограф позволяет прижизненно регистрировать процессы отека и набухания головного мозга методом раздельной импедансометрии при черепно-мозговых травмах при наличии повязок. 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: 2102002
Класс(ы) патента: A61B5/0245
Номер заявки: 95106878/14
Дата подачи заявки: 28.04.1995
Дата публикации: 20.01.1998
Заявитель(и): Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Автор(ы): Рябоконь Д.С.; Чернышев А.К.; Ясинский И.М.; Звянинцев И.В.
Патентообладатель(и): Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Описание изобретения: Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для функциональной диагностики.
Известен реоплетизмограф, содержащий последовательно включенные генератор напряжения высокой частоты, датчиковое устройство, выполненное в виде двух пар электродов, преобразователь, выполненный в виде моста переменного тока, усилителя высокой частоты, измерительного блока и регистратора [1]
Однако этот реоплетизмограф имеет низкую точность из-за наличия электродов(см. [1] с. 87-96) и из-за наличия моста переменного тока, требующего тщательной балансировки для измерения компонент импеданса объекта (см.[1]с. 52).
Известен также реоплетизмограф, содержащий генератор напряжения высокой частоты и последовательно включенные датчиковое устройство, выполненное в виде двух пар электродов, дифференциальный усилитель, измерительный блок, содержащий как минимум амплитудный детектор и усилитель низкой частоты и регистратор (см. [1] с. 56-71, рис. 28, 31-34).
Однако и этот реоплетизмограф имеет низкую точность измерения параметров из-за наличия электродов с учетом непостоянства переходных параметров на участках электрод-биологический объект.
Задача изобретения повышение точности измерения.
Это достигается тем, что в реоплетизмографе, содержащем последовательно включенные генератор напряжения высокой частоты, датчиковое устройство, дифференциальный усилитель, измерительный блок и регистратор, согласно изобретению генератор выполнен кварцевым, датчиковое устройство выполнено в виде параллельного колебательного контура, содержащего измерительную катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, причем выводы колебательного контура через конденсаторы соединены с выходными выводами генератора и с входными выводам дифференциального усилителя, а между выходом дифференциального усилителя и входом измерительного блока введен узкополосный кварцевый фильтр.
Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом устройство используется способ бесконтактной импедансометрии путем измерения импеданса колебательного контура с биологическим объектом, размещенным внутри обмотки измерительной катушки, являющейся индуктивностью колебательного контура, а также в том, что в устройстве применен селективный датчик и измерительный тракт содержит узкополосный кварцевый фильтр с высокой селективностью. Отсутствие переходных сопротивлений в датчиковом устройстве и наличие высокоселективного измерительного тракта обеспечивает получение высокой точности при измерении параметров биологического объекта.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема реоплетизмографа; на фиг. 2 электрическая схема датчика с биологическим объектом, размещенным внутри обмотки измерительной катушки; на фиг. 3 электрическая схема узкополосного кварцевого фильтра.
Предлагаемый реоплетизмограф содержит генератор напряжения высокой частоты 1 (фиг. 1) который содержит кварцевый резонатор и имеет симметричный выход, соединенный через конденсаторы 2 и 3 с входом датчика 4, который содержит измерительную катушку 5 и конденсатор переменной емкости 6. Индуктивность катушки и емкость конденсатора образуют параллельный колебательный контур, настроенный на частоту генератора 1. Одновременно выводы датчика 4 через конденсаторы 7 и 8 соединены с входами дифференциального усилителя 9, к выходу которого подключен вход узкополосного кварцевого фильтра 10, выход которого соединен с входом измерительного блока 11. Выход измерительного блока 11 соединен с входом регистратора 12.
Измерительный блок 11 может иметь различную блок-схему.В упрощенном варианте он содержит демодулятор и усилитель низкой частоты и может обеспечить получение в лучшем случае двух-трех электрических параметров. При усложнении блок-схемы, т.е. наличии дополнительных функциональных узлов, количество получаемых параметров можно увеличить.
На фиг. 2 изображена эквивалентная электрическая схема датчика 4 с биологическим объектом, размещенным внутри обмотки измерительной катушки. Датчик выполняет роль преобразователя сопротивления биологического объекта в напряжение и является двухполюсником, в котором соединены параллельно индуктивность Lk обмотки измерительной катушки 5 ( последовательно с обмоткой включено сопротивление обмотки r), емкость Cп конденсатора переменной емкости 6, резонансное сопротивление параллельного колебательного контура Rое на номинальной частоте генератора 1 без биологического объекта, Rвн внесенное активное сопротивление объекта и Свн - внесенная емкость биологического объекта.
Внесенное активное сопротивление объекта Rвн является переменным, изменение его величины связано с физиологическими процессами, совершающимися в биологическом объекте, в частности с изменениями объема и кровенаполнения. Например, при размещении внутри обмотки измерительной катушки колебательного контура датчика грудной клетки Rвн будет являться интегральным сопротивлением тела, отражающим пульсовое изменение объема главных артериальных стволов.
Реоплетизмограф работает следующим образом.
Напряжение высокой частоты от генератора 1 через конденсаторы 2 и 3 поступает на выводы колебательного контура датчика 4.
Путем изменения емкости конденсатора 6 колебательный контур настраивается в резонанс на частоту генератора 1 (fген).
На резонансной частоте (частоте генератора) импеданс параллельного колебательного контура является чисто активным и определяется выражением

где Roe1 резонансное сопротивление колебательного контура (Ом);
Lk индуктивность обмотки измерительной катушки (Гн);
Ck контурная емкость (Ф);
r сопротивление обмотки измерительной катушки (Ом);
Q добротность обмотки измерительной катушки.
Таким образом, к выходным выводам генератора напряжения высокой частоты подключена цепь, состоящая их трех последовательно соединенных сопротивлений Xc2, Roe1 и Xc3.
Напряжение высокой частоты, равное падению напряжения на резонансном сопротивлении колебательного контура Roe- U1, поступает на вход дифференциального усилителя 9 через конденсаторы 7 и 8, а затем на вход измерительного блока узкополосного кварцевого фильтра 10 и дальше на вход измерительного блока 11.
Напряжение U1 измеряется вольтметром, размещенным в блоке 11.
Резонансное сопротивление датчика определяется выражением

где U напряжение на выходе генератора;

Размещают внутри обмотки измерительной катушки 4 биологический объект (конечность, грудную клетку и т.д.), изменением емкости конденсатора переменной емкости 6 колебательный контур настраивается в резонанс на частоту генератора 1 fген.
На резонансной частоте частоте генератора (fген) импеданс датчика с биологическим объектом равен импедансу параллельного колебательного контура, является чисто активным сопротивлением и определяется выражением

где U2 напряжение на датчике с биологическим объектом
Q2 добротность обмотки измерительной катушки с биологическим объектом.
Резонансное сопротивление датчика с биологическим объектом определяется также выражением

При этом Ck Cп1=Cп2+ Cвн.
Таким образом по градуированной шкале конденсатора переменной емкости 6 сразу же определяется величина внесенной емкости биологического объекта.
Величина внесенного сопротивления (активная компонента импеданса) биологического объекта определяется выражением

Введем коэффициент "A", который будет характеризовать физиологические процессы, протекающие в биологическом объекте:

Тогда величина внесенного сопротивления определяется выражением

Как отмечалось выше, Rвн является интегральным сопротивлением биологического объекта, отражающим пульсовое изменение объема главных артериальных стволов и меняет свою величину с частотой пульса.
Поэтому на вход дифференциального усилителя 9 поступают колебания высокой частоты, модулированные низкочастотными колебаниями с частотой пульса. С выхода усилителя 9 сигнал поступает на вход узкополосного кварцевого фильтра 10 (см. фиг. 1) с полосой пропускания 10-15 Гц, а затем на вход измерительного блока 11, который содержит в своем составе демодулятор.
Продетектированный сигнал подается на регистратор 12, является выходным сигналом реоплетизмографа и отображает динамику кровонаполнения исследуемого органа.
Бесконтактная импедансометрия при помощи измерительной катушки прошла апробацию в клиниках при диагностике острого гематогенного остеомиелита [2]
Для удобства эксплуатации в датчиковом устройство может быть применена катушка индуктивности с разъемной обмоткой [3]
Предложенный реоплетизмограф обладает лучшими метрологическими характеристиками по сравнению с известным.
Важным преимуществом изобретения по сравнению с известным является наличие гальванической развязки реоплетизмографа от пациента, что необходимо с точки зрения современных требований к электробезопасности медицинской радиоэлектронной аппаратуры.
Реоплетизмограф позволяет прижизненно регистрировать процессы отека и набухания головного мозга методом раздельной импедансометрии при черепно-мозговых травма при наличии повязок.
Литература:
1. Импедансная реоплетизмография.Гуревич М.И. и др. Киев: Наукова думка, 1982.
2. Патент РФ N 1827160, кл. A 61 B 5/00 заявка N 4855583/14 от 01.08.90.
3. Патент РФ N 1772830 кл. H 01 G 17/02, заявка N 4787366/07 от 30.01.90.
Формула изобретения: Реоплетизмограф, содержащий генератор напряжения высокой частоты, датчиковое устройство и дифференциальный усилитель и последовательно включенные измерительный блок и регистратор, отличающийся тем, что генератор выполнен кварцевым, датчиковое устройство выполнено в виде параллельного колебательного контура, содержащего измерительную катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, причем выводы колебательного контура через соответствующие конденсаторы соединены с выходами кварцевого генератора напряжения высокой частоты и с входами дифференциального усилителя, а между выходом дифференциального усилителя и входом измерительного блока включен узкополосный кварцевый фильтр.