УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ КРОВОТОКА

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для исследования гемодинамики.
Известно устройство для измерения потока крови (патент США 655283, A61B 5/02, опубл. 30.03.79, бюл. 12) - принцип действия которого основан на электромагнитных свойствах крови. Устройство содержит последовательно включенные измерительные электроды, усилитель, фильтр, источник постоянного магнитного поля, электрокардиографические электроды, схему усреднения, схему управления и измерения, регистрирующий прибор, последовательно соединенные схемы синхронизации, счетчик, схему управления, селектор сигналов и блок задатчиков, причем вход схемы синхронизации соединен со схемой усреднения, а селектор сигналов соединен с выходом фильтра, со входом счетчика и со входом схемы усреднения. Селектор сигналов включает в себя последовательно соединенные схему кратковременной памяти, первый компаратор, второй компаратор, стробирующую схему и последовательно соединенные триггер и схему повторителя, причем два входа триггера соединены с первым и вторым компараторами. Блок задачников включает в себя генератор порогового уровня амплитуд и схемы максимальной и минимальной деятельности сердечного цикла, соединенные с селектором сигналов. Источник постоянного магнитного поля установлен на основании, выполненном с возможностью перемещения по направляющим с помощью электромеханического привода, вход которого соединен с выходом схемы управления.
Известно также устройство для регистрации скорости кровотока (Авторское свидетельство 1500259, A61B 5/02, опубл. 15.08.89, бюл. 30). Устройство содержит генератор импульсов, подключенный к катушке индуктивности, датчик и синхронный детектор, через фильтр низких частот соединенный с регистратором, дифференциальный усилитель, через который датчик, выполненный в виде магнитотранзистора, соединен с синхронным детектором, включающим аналоговый ключ и фазосдвигающую цепь, инвертирующий усилитель и коммутатор, входы которых соединены с общей точкой, являющейся входом синхронного детектора, а входы подключены к соответствующим входам аналогового ключа, с выходом, являющимся выходом синхронного детектора, при этом второй вход коммутатора заземлен.
Известно также устройство для измерения скорости кровотока (патент на полезную модель №149843, A61B 5/02, опубл. 2014). Устройство содержит генератор магнитной метки, два канала: измерительный и компенсационный, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика магнитной индукции, усилителя и полосового фильтра, также в измерительный и компенсационный каналы введены концентраторы магнитного поля, на которых установлены датчики магнитной индукции и обмотки отрицательной обратной связи. Оба канала выходами полосовых фильтров подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через первый формирователь импульсов подключен ко входу сравнивающего устройства, к другому входу которого через второй формирователь импульсов подключен генератор магнитной метки. Измерительный и компенсационный каналы идентичны друг другу по составу элементов и их исполнению.
Недостатком прототипа является низкая помехозащищенность, обусловленная влиянием венозной составляющей кровотока в зоне измерения.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель - повышение точности измерения за счет повышения помехоустойчивости, обусловленной исключением венозной составляющей и возможности сканирования временного интервала в пределах пульсовой волны.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения скорости кровотока, содержащем генератор магнитной метки, измерительный и компенсационный каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика магнитной индукции, усилителя и преобразователя частотного спектра, также концентратора магнитного поля, на котором установлены датчик магнитной индукции и обмотка отрицательной обратной связи, при этом выходы преобразователей частотного спектра измерительного и компенсационного каналов подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через первый формирователь импульсов подключен ко входу сравнивающего устройства, к другому входу которого подключен второй формирователь импульсов, запускающий генератор магнитной метки, новым является то, что в устройство введен датчик пульсовой волны, подключенный ко входу второго формирователя импульсов через формирователь сканирующего импульса, управляемый устройством временного сдвига, а также ко входам фильтров низких частот, а на выход сравнивающего устройства подключен вычислитель скорости кровотока.
Сущность заявленной полезной модели поясняется на фиг. 1, где:
1 - генератор магнитной метки; 2 - концентратор магнитного поля измерительного канала; 3 - обмотка отрицательной обратной связи измерительного канала; 4 - датчик магнитной индукции измерительного канала; 5 - усилитель измерительного канала; 6 - фильтр низких частот измерительного канала; 7 - концентратор магнитного поля компенсационного канала; 8 - обмотка отрицательной обратной связи компенсационного канала; 9 - датчик магнитной индукции компенсационного канала; 10 - усилитель компенсационного канала; 11 - фильтр низких частот измерительного канала; 12 - дифференциальный усилитель; 13 - первый формирователь импульсов; 14 - сравнивающее устройство; 15 - второй формирователь импульсов; 16 -вычислитель скорости кровотока; 17 - датчик пульсовой волны; 18 -формирователь сканирующего импульса; 19 - устройство временного сдвига сигнала (регулятор); 20 - кровеносный сосуд.
В качестве датчиков магнитной индукции 4, 9 использован датчик Холла (справочник электронных компонентов Платан - www.platan.ru), в качестве сравнивающего устройства 14 использован RS-триггер. Усилители 5,1 0, фильтр низких частот 6, 11, дифференциальный усилитель 12, формирователи прямоугольных импульсов 13, 15, а также триггер 14 могут быть выполнены согласно справочнику электронных компонентов Платан.
Устройство для измерения скорости кровотока включает в себя генератор магнитной метки 1, два канала измерительный и компенсационный, которые состоят из последовательно соединенных датчиков магнитной индукции 4, 9, усилителей 5, 10 и фильтров низких частот 6, 11, которые подключены ко входам дифференциального усилителя 12, выход которого через первый формирователь импульсов 13 подключен ко входу сравнивающего устройства 14, к другому входу которого подключен второй формирователь импульсов 15, запускающий генератор магнитной метки. В измерительном и компенсационном каналах имеются концентраторы магнитного поля 2, 7, на которых установлены датчики магнитной индукции 4,9 и обмотки отрицательной обратной связи 3, 8, подключенные к выходам соответствующих фильтров 6, 11. Введен датчик пульсовой волны 17, подключенный ко входу второго формирователя импульсов через формирователь сканирующего импульса 18, регулируемый устройством временного сдвига сигнала 19, а также ко входам фильтров низких частот, а на выход сравнивающего устройства 14 подключен вычислитель скорости кровотока 16.
Устройство для измерения скорости кровотока работает следующим образом. Сигнал с датчика пульсовой волны 17 поступает на формирователь сканирующего импульса 18, который регулируется устройством временного сдвига 19. Поступающий сигнал является управляющим для всего устройства. Управляющий сигнал с формирователя сканирующего импульса 18 поступает на формирователь импульсов 15, который запускает генератор магнитной метки 1 и подает сигнал на триггер 14. Генератор магнитной метки излучает магнитный импульс, который оказывает влияние на пространственную ориентацию гемов крови. Сформированная магнитная метка вместе с потоком крови перемещается в сторону датчика магнитной индукции 4 (приемника), который установлен на концентраторе магнитного поля 2, это позволяет повысить чувствительность датчика магнитной индукции и увеличить значение магнитной индукции, воздействующей на датчик Холла в десятки раз. Сигнал с датчика Холла 4 через усилитель 5 и фильтр 6 поступает на обмотку отрицательной обратной связи 3, размещенную на концентраторе магнитного поля 2 и наводит на концентраторе противоположного направленный магнитный поток, а сигнал отрицательной обратной связи уравновешивает входной сигнал таким образом, что датчик Холла работает в линейной области при малых значениях индукции.
Полученный сигнал усиливается усилителем 5 измерительного канала, затем из него фильтр низких частот 6 этого канала выделяет основную информативную составляющую, далее сигнал поступает на дифференциальный усилитель 12, на второй вход которого поступает сигнал с компенсационного канала, датчик магнитной индукции 9 которого воспринимает те же помехи, шумы и наводки, которые поступают на датчик магнитной индукции 4, при этом датчик магнитной индукции 9 установлен выше по течению крови. Сигналы с измерительного и компенсационного каналов вычитаются в дифференциальном усилителе 12, из полученного сигнала формирователем импульсов 13 формируется прямоугольный импульс, который поступает на вход сброса триггера 14. На выходе триггера 14 формируется импульс, длительность которого пропорциональна величине временной задержки появления сигнала на датчике магнитной индукции и обратно пропорциональна скорости перемещением массы крови. Длительность этого импульса Δt поступает на вход вычислителя скорости 16, который из заранее определенного расстояния между генератором магнитной метки 1 и датчиком магнитной индукции (приемником) 4, вычисляет скорость кровотока.
Технико-экономическая эффективность полезной модели состоит в повышении точности измерения, благодаря введению в устройство датчика пульсовой волны, формирователя сканирующего импульса, регулируемого устройством временного сдвига сигнала.