УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ГЕМАТОКРИТА

Устройство относится к медицине, а именно, к устройствам определения концентрации форменных элементов крови на основе применения методов кондуктометрии. Данное устройство может быть использовано для экспресс определения показателя гематокрита в условиях машин неотложной медицинской помощи, а также палат реанимации и интенсивной терапии.
Известно устройство определения показателя гематокрита, содержащее центрифугу и пробирки с гепаринизированной кровью (Тодоров И. Клинические лабораторные исследования в педиатрии, 3-е изд. - София, 1961, с. 263.). Определение показателя гематокрита осуществляют центрифугированием пробы крови с последующим ее разделение на форменные элементы и плазму.
Указанный способ имеет существенные недостатки - инвазивность, необходимость центрифугирования, продолжительное время исследования и невозможность определения изменений показателя гематокрита в динамике в реальном времени.
Известно устройство для определения гематокрита, использующее кондуктометрический способ определения показателя гематокрита (Романов Ю.В., Леус В. И., Андреев B.C. и др. Кондуктометрический метод определения гематокритного числа. // Лаб. дело. - 1973, 8. - с. 451). Измерение показателя гематокрита производится на основании зависимости электропроводности гетерогенной системы - крови - от объемной доли включений (форменных элементов). У пациента берут пробу крови, помещают ее в кондуктометрическое устройство, затем измеряют электропроводность крови, по значению которой рассчитывают гематокритное число.
Недостатком данного способа является его инвазивность, невысокая точность и невозможность определения изменений показателя гематокрита в динамике в реальном времени.
Известно устройство для определения показателя гематокрита, содержащее корпус, два генератора синусоидальных колебаний, два источника стабильного тока, два детектора, два фильтра, микроконтроллер и устройство отображения информации (Патент RU 2209430, МПК G01N 33/48, G01N 27/00 опубликовано 27.07.2003 г.). Согласно изобретению предварительно укрепляют электроды на лодыжках и запястьях человека, одновременно регистрируют связанную с электропроводностью переменную составляющую сопротивления тела человека на частотах 20-40 кГц и 200-300 кГц, а затем определяют показатель гематокрита.
Недостатком данного устройства является его невысокая точность и необходимость регулярной калибровки, вследствие индивидуальных особенностей гемодинамики сосудов у различных пациентов.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для определения показателя гематокрита, содержащее генератор прямоугольных импульсов тока, электроды, усилитель напряжения, первый пиковый детектор, первый формирователь импульса, делитель напряжения, компаратор, второй формирователь импульса, микроконтроллер и устройство отображения информации (Патент RU 2395086, МПК G01N 33/48, G01N 33/49 А61В 5/145, опубликовано 24.11.2008 г.). Согласно изобретению электроды помещают в пробу крови, измеряют время формирования фронта измерительного сигнала путем подачи прямоугольного импульса тока на электроды, а затем результат времени формирования фронта измерительного сигнала преобразуется в величину показателя гематокрита и полученная величина выводится на устройство отображения информации.
Недостатком данного устройства является его невысокая точность.
В основу полезной модели поставлена задача - повысить точность определения показателя гематокрита за счет дополнительного измерения параметров электрического импеданса крови на переменном токе.
Поставленная задача достигается за счет того, что в устройство определения показателя гематокрита, содержащее генератор прямоугольных импульсов тока, электроды, усилитель напряжения, первый пиковый детектор, первый формирователь импульса, делитель напряжения, компаратор, второй формирователь импульса, микроконтроллер и устройство отображения информации, согласно полезной модели, в устройство дополнительно введены генератор синусоидального тока, усилитель переменного напряжения, второй пиковый детектор, фазовый детектор, причем выход генератора прямоугольных импульсов тока подключен к электродам и к входу первого формирователя импульса, выход первого формирователя импульса подключен к первому порту микроконтроллера, электроды подключены к усилителю напряжения, один выход усилителя напряжения подключен к входу первого пикового детектора, другой - к сигнальному входу компаратора, первый пиковый детектор соединен последовательно через делитель напряжения с управляющим входом компаратора, при этом выход компаратора подключен к входу второго формирователя импульса, выход второго формирователя импульса подключен к второму порту микроконтроллера, выход генератора синусоидального тока подключен к электродам и к первому входу фазового детектора, электроды подключены к входу усилителя переменного напряжения, один выход которого подключен к входу второго пикового детектора, другой - к второму входу фазового детектора, выход второго пикового детектора подключен к третьему порту микроконтроллера, выход фазового детектора подключен к четвертому порту микроконтроллера, связанного с устройством отображения информации.
Полезная модель поясняется чертежами, где на чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для определения показателя гематокрита.
Устройство определения показателя гематокрита состоит из: генератора прямоугольных импульсов тока 1, электродов 2, генератора синусоидального тока 3, усилителя напряжения 4, первого пикового детектора 5, усилителя переменного напряжения 6, первого формирователя импульса 7, делителя напряжения 8, второго пикового детектора 9, фазового детектора 10, компаратора 11, второго формирователя импульса 12, микроконтроллера 13 и устройства отображения информации 14.
В схеме выход генератора прямоугольных импульсов тока 1 подключен к электродам 2 и к входу первого формирователя импульса 7, выход первого формирователя импульса 7 подключен к первому порту микроконтроллера 13, выход генератора синусоидального тока 3 подключен к электродам 2 и к первому входу фазового детектора 10, вход усилителя напряжения 4 подключен к электродам 2, один выход усилителя напряжения 4 подключен к входу первого пикового детектора 5, а другой - к сигнальному входу компаратора 11, первый пиковый детектор 5 последовательно соединен с делителем напряжения 8, выход делителя напряжения 8 подключен к управляющему входу компаратора 11, выход компаратора 11 подключен к входу второго формирователя импульса 12, выход второго формирователя импульса 12 подключен к второму порту микроконтроллера 13, вход усилителя переменного напряжения 6 подключен к электродам, выход усилителя переменного напряжения 6 подключен к входу второго пикового детектора 9 и к второму входу фазового детектора 10, выход второго пикового детектора 9 подключен к третьему порту микроконтроллера 13, выход фазового детектора 10 подключен к четвертому порту микроконтроллера 13, выход микроконтроллера 13 подключен к входу устройства отображения информации 14.
Устройство определения показателя гематокрита работает следующим образом.
С выхода генератора прямоугольных импульсов тока 1 прямоугольный импульс тока поступает на вход первого формирователя импульса 7 и электроды 2 соответственно. На выходе первого формирователя импульса 7 формируется ступенчатый сигнал, который поступает на первый порт микроконтроллера 13, определяя, тем самым, начало измерения времени формирования фронта измерительного сигнала. В результате прохождения прямоугольного импульса тока через пробу крови, на электродах 2 возникает полезный сигнал, несущий информацию об уровне показателя гематокрита пациента. Данный сигнал поступает на вход усилителя напряжения 4, где производится его усиление. С выхода усилителя напряжения 4, усиленный полезный сигнал поступает на сигнальный вход компаратора 11 и вход первого пикового детектора 5. На выходе первого пикового детектора 5 формируется постоянное напряжение, соответствующее амплитуде полезного сигнала, которое затем поступает на вход делителя напряжения 8, имеющего коэффициент 0,63, а затем на управляющий вход компаратора 11 с целью определения длительности фронта полезного сигнала. В тот момент, когда напряжения на сигнальном и управляющем входах компаратора 11 будут равны, на выходе компаратора 11 формируется единичный ступенчатый импульс, поступающий на вход второго формирователя импульса 12. В результате на выходе второго формирователя импульса 12 формируется ступенчатый сигнал, поступающий на второй порт микроконтроллера 13 и сигнализирующий об окончании измерения времени формирования фронта измерительного сигнала.
С выхода генератора синусоидального тока 3 переменный ток поступает на первый вход фазового детектора 10 и электроды 2 соответственно. В результате прохождения синусоидального тока через пробу крови на электродах 2 возникает полезное напряжение, несущее информацию о параметрах электрического импеданса и об уровне показателя гематокрита крови пациента. Данное напряжение поступает на вход усилителя переменного напряжения 6, где производится его усиление. С выхода усилителя напряжения 6, усиленное полезное напряжение поступает на вход второго пикового детектора 9 и на второй вход фазового детектора 10. На выходе второго пикового детектора 9 формируется постоянное напряжение, пропорциональное модулю электрического импеданса, которое поступает на третий порт микроконтроллера 13. На выходе фазового детектора 10 формируется постоянное напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу между полезным напряжением и током генератора синусоидального тока 3. С выхода фазового детектора 10 данное напряжение поступает на четвертый порт микроконтроллера 13. В микроконтроллере 13 значения напряжений с второго пикового детектора 9 и фазового детектора 10 преобразуются в значения модуля и фазового угла электрического импеданса, которые затем пересчитываются в значения активной и реактивной составляющих электрического импеданса.
В микроконтроллере 13 полученные результаты времени формирования фронта измерительного сигнала, модуля, фазового угла, активной и реактивной составляющих электрического импеданса преобразуются в величину показателя гематокрита и полученная величина выводится на устройство отображения информации 14.
Устройство позволяет проводить измерение концентрации форменных элементов крови (гематокрита) в течение малого промежутка времени с высокой точностью, что делает возможным его использование в условиях неотложной медицинской помощи, а также палат реанимации и интенсивной терапии при решении таких задач, как диагностика анемий и эритроцитозов. Повышение технических результатов диагностики достигается за счет оперативного анализа дополнительных данных о параметрах электрического импеданса исследуемой пробы крови.