УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИИ

Полезная модель относится к области медицины и ветеринарии, и может быть использована для диагностики состояния сосудистой системы человека и животных.
Известно устройство для фотоплетизмографии, содержащее оптоэлектронный датчик, электрически связанный с блоком обработки сигнала (патент РФ №2249430, А61В 5/0295, опубл. 10.04.2005).
Недостатком известного устройства является сильное влияние на параметры фотоплетизмограммы силы прижима датчика к биологическому объекту.
Известно устройство для определения содержания билирубина в подкожных тканях и крови пациентов (патент РФ №2038037, А61В 5/00, опубл. 27.06.1995), в котором световодный блок выполнен с возможностью продольного перемещения и поворота относительно двух осей, что обеспечивает равномерный без перекосов оптический контакт между световодным блоком и кожей пациента.
Недостатком устройства является зависимость его показаний от усилия прижатия световодного блока к биологической ткани, поскольку возвратная пружина обеспечивает ненормируемое усилие сжатия, что снижает достоверность снимаемых данных.
Известно также устройство для обработки сигналов пульсовой волны, которое содержит датчик пульсовой волны и тензодатчик, электрически связанные с блоком обработки сигнала (патент РФ №2234241, А61В 5/0245, опубл. 20.08.2004).
Недостатком устройства является отсутствие коррекции сигнала пульсовой кривой в зависимости от усилия прижатия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является датчик с низким уровнем шума и способ регистрации энергии (патент РФ №2096985, А61В 5/02, опубл. 27.11.1997), в котором оптоэлектронный датчик, электрически связанный с блоком обработки сигнала, снабжен камерами, позволяющими устранить непосредственный контакт излучающей поверхности источника излучения и поверхности фотоприемника с биологической тканью. Камеры действуют так, чтобы стабилизировать оптическую длину пути от источника излучения к фотоприемнику путем защиты от сжатия сжимаемой части биоткани. Такое решение позволяет уменьшить влияние давления датчика на биоткань.
Недостатком датчика является влияние на параметры фотоплетизмограммы силы прижима датчика к биологическому объекту. При сравнительно малой силе прижима на форму фотоплетизмограммы сильно влияют такие факторы, как внешняя освещенность, неоднородность биологических тканей и т.п. При сравнительно большой силе прижима нарушается нормальное кровообращение в области установки датчика, и форма пульсовой кривой приобретает сглаженный вид (Палеев Н.Р., Каевицер И.М. Атлас гемодинамических исследований в клинике внутренних болезней. - М.: Медицина, 1975, стр.26), анакрота и катакрота становятся более пологими, а амплитуда в большинстве случаев снижается. В результате теряется тонкая структура пульсовой кривой. Найденные по такой фотоплетизмограмме гемодинамические показатели имеют низкую диагностическую ценность.
Задача полезной модели - повышение достоверности регистрируемой пульсовой кривой за счет уменьшения влияния мешающих факторов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для фотоплетизмографии, содержащее оптоэлектронный датчик и устройство обработки сигнала, снабжено датчиком силы прижима, конструктивно объединенным с оптоэлектронным датчиком и подключенным к дополнительному входу блока обработки сигнала, а также последовательно соединенными компаратором и индикатором, причем вход компаратора подключен к дополнительному выходу блока обработки сигнала.
На фигуре 1 показана структурная схема устройства для фотоплетизмографии. Схема содержит оптоэлектронный датчик 1 (устанавливается на биологический объект), датчик силы прижима 2, блок обработки сигнала 3, компаратор 4, индикатор 5 и регистратор 6.
Датчик силы прижима 2 конструктивно объединен с оптоэлектронным датчиком 1, причем оптоэлектронный датчик 1 электрически связан с блоком обработки сигнала 3, а датчик силы прижима 2 подключен к дополнительному входу блока обработки сигнала 3. Выход блока обработки сигнала 3 подключен к регистратору 6. Кроме того, компаратор 4 и индикатор 5 соединены последовательно, а вход компаратора 4 подключен к дополнительному выходу блока обработки сигнала 3.
Устройство работает следующим образом. Оптоэлектронный датчик 1 вырабатывает электрический сигнал, параметры которого зависят от кровенаполнения тканей биологического объекта. Эти параметры определяют пульсовую кривую, которая формируется в блоке обработки сигнала 3 и запоминается регистратором 6. Блок обработки сигнала 3 имеет дополнительный вход, на который поступает выходной сигнал с датчика силы прижима 2. Этот сигнал изменяет режим работы блока обработки сигнала 3 так, чтобы скомпенсировать влияние изменения силы прижима. Наиболее простой способ компенсации - это изменение коэффициента передачи блока обработки сигнала.
Следует отметить, что эффективная компенсация возможна только в определенном диапазоне сил прижима. При очень малых или, наоборот, очень больших величинах силы прижима, пульсовая кривая может искажаться недопустимым образом. Для исключения этого явления в блоке обработки сигнала 3 предусмотрен дополнительный выход, к которому подключаются двухуровневый компаратор 4 и индикатор 5. Индикатор 5 может быть световым или звуковым, он сигнализирует оператору о недопустимо большой или недопустимо малой силе прижима.
Использование датчика силы прижима позволяет снизить влияние силы прижима на форму пульсовой кривой. Это в свою очередь повышает достоверность диагностики сосудистой системы биологического объекта.
Сигнализация о неприемлемых значениях силы прижима, в частности сигнализация о недопустимо малых значениях силы прижима, позволяет значительно уменьшить влияние артефактов движения, связанных с перемещением оптоэлектронного датчика относительно биологического объекта и, следовательно, изменении эквивалентной длины оптического канала оптоэлектронного датчика.
Сигнализация о недопустимо больших силах прижима позволяет избежать искажений формы пульсовой кривой, обусловленных нарушением нормального кровообращения в области установки оптоэлектронного датчика.
Работоспособность предложенного устройства для фотоплетизмографии была проверена на экспериментальном макете. В качестве датчика силы прижима использовался датчик MPX5050D фирмы Freescale Semiconductor. В качестве корректирующего элемента блока обработки сигнала использовался аналоговый перемножитель 525ПС2.