пульсовой оксиметр (варианты)
Классы МПК: | G01N33/49 крови |
Автор(ы): | Матус К.М. |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "МИКАРД-ЛАНА" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-08-09 публикация патента:
27.06.2000 |
Изобретения относятся к медицинской технике и могут быть использованы для неинвазивного измерения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга. Техническим результатом изобретений является создание простого пульсового оксиметра с повышенной точностью определения коэффициента сатурации. Указанная задача в первом варианте изобретения решается тем, что в пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь ток - напряжение, введены усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение - напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого источника тока и управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго источника тока и управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции. Во втором варианте изобретения пульсовой оксиметр вместо преобразователя напряжение - напряжение и усилителя напряжения постоянного тока содержит преобразователь ток - напряжение и преобразователь напряжения с логарифмической характеристикой преобразования. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, отличающийся тем, что в него введены усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение - напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого источника тока и управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго источника тока и управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152030/2152030-4t.gif)
где S - коэффициент сатурации;
AHb
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152030/2152030-5t.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152030/2152030-6t.gif)
где S - коэффициент сатурации;
AHb
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152030/2152030-7t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретения относятся к медицинской технике и могут быть использованы для неинвазивного измерения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга. Одним из важных диагностических и прогностических показателей в анестизиологии, реанимации и интенсивной терапии является степень насыщения циркулирующей крови кислородом, которая характеризуется коэффициентом сатурации. Для определения коэффициента сатурации неинвазивным методом используют пульсовые оксиметры, принцип действия которых основан на спектрометрии тканей пальца или мочки уха. Известные пульсовые оксиметры содержат в своем составе источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, и фотоприемник, подключенный к усилительному тракту [1]. Задачей усилительного тракта является формирование четырех сигналов: постоянных составляющих красного и инфракрасного каналов, и переменных составляющих красного и инфракрасного каналов. При этом усилитель должен удовлетворять очень высоким техническим требованиям, в частности, усилитель должен иметь большой динамический диапазон (порядка 600 дБ согласно работе [1]), должен иметь, как правило, систему автоматической регулировки усиления и мощности излучения источников излучения, должен обеспечивать высокую стабильность величин отношений переменных и постоянных составляющих красного и инфракрасного сигналов. Выполнение этих требований весьма затруднительно, что приводит к резкому снижению точности определения коэффициента сатурации. Сложность используемого оборудования приводит к усложнению его обслуживания и повышению его цены. Известен также пульсовой оксиметр, описанный в работе [2, с. 16, рис. 1] и принятый в качестве прототипа предлагаемой группы изобретений. Этот пульсовой оксиметр содержит источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, подключенного к преобразователю электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя ток - напряжение. Для выполнения измерений пульсовым оксиметром-прототипом необходимо иметь усилительный тракт с высокими техническими характеристиками, указанными при описании аналога [1]. Задачей изобретений является создание простого пульсового оксиметра с повышенной точностью определения коэффициента сатурации. Указанная задача в первом варианте изобретения решается тем, что в пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, введены преобразователь напряжения с логарифмической характеристикой преобразования, вход которого соединен с выходом преобразователя ток - напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу преобразователя напряжения с логарифмической характеристикой преобразования, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к преобразователю напряжения с логарифмической характеристикой преобразования, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200-2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого источника тока и управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго источника тока и управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152030/2152030-2t.gif)
где S - коэффициент сатурации, AHb
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152011/916.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152001/955.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152030/2152030-3t.gif)
на фиг. 1 - функциональная схема устройства по первому варианту,
на фиг. 2 - принципиальная схема преобразователя напряжение - напряжение,
на фиг. 3 - временные диаграммы,
на фиг. 4 - функциональная схема устройства по второму варианту. На чертежах обозначены:
1 - источник излучения в красном диапазоне излучения,
2 - первый источник тока,
3 - источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения,
4 - второй источник тока,
5 - фотоприемник,
6 - преобразователь напряжение - напряжение,
7 - усилитель напряжения постоянного тока,
8 - первый синхронный детектор,
9 - первый фильтр верхних частот,
10 - первый усилитель напряжения переменного тока,
11 - второй синхронный детектор,
12 - второй фильтр верхних частот,
13 - второй усилитель напряжения переменного тока,
14 - формирователь противофазных импульсов,
15 - индикатор,
16 - блок вычисления,
17, 18 - разделительные конденсаторы,
19, 20 - резисторы CR-цепочек,
21 - операционный усилитель,
22, 23 - резисторы обратной связи,
24 - форма сигнала на первом выходе формирователя 14,
25 - форма сигнала на втором выходе формирователя 14,
26 - форма сигнала на выходе синхронного детектора 8,
27 - форма сигнала на выходе синхронного детектора 11,
28 - форма сигнала на выходе усилителя 10,
29 - форма сигнала на выходе усилителя 13,
t - ось времени,
U - ось напряжений,
30 - преобразователь ток - напряжение,
31 - преобразователь напряжения с логарифмической характеристикой преобразования. Пульсовой оксиметр по первому варианту (см. фиг. 1) содержит источник 1 излучения, подключенный к первому источнику 2 тока, источник 3 излучения, подключенный к второму источнику 4 тока, фотоприемник 5, подключенный к преобразователю 6 электрического сигнала. Источники 1 и 2 излучения выполнены в виде светодиодов. Длина волны излучения источника 1 лежит в красном диапазоне излучения и составляет, например, (650
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152026/177.gif)
![пульсовой оксиметр (варианты), патент № 2152030](/images/patents/319/2152026/177.gif)
1. Стерлин Ю.Г. Специфические проблемы разработки пульсовых оксиметров. Медицинская техника, 1993, N 6, с. 26-30. 2. Орлов А. С. Определение степени насыщения циркулирующей крови кислородом по амплитуде пульсовой волны. Медицинская техника, 1992, N 5, с. 16-17.