РЕОГРАФ

Полезная модель относится к приборам для диагностики различных заболеваний сердечно-сосудистой системы способом записи изменений сопротивления живой ткани, возникающих в результате деятельности сердечно-сосудистой системы (притока и оттока крови).
Известен «Реограф одноканальный» (патент СССР №119966 от 15 января 1959 г.), содержащий генератор высокой частоты и электрическое силовое устройство, питающее прибор стабилизированным напряжением, в котором с целью повышения чувствительности прибора к изменениям сопротивления исследуемого участка тела, увеличения точности регистрируемой кривой, расширения области применения прибора и упрощения его конструкции, он выполнен в виде электрокардиографической приставки по принципу уравновешенного моста переменного тока, при этом исследуемый участок тела человека включается в одно из плеч моста, а регистрация кривой изменений сопротивления живой ткани осуществляется на выходе электрокардиографа.
Известен «Датчик биологических сигналов» (патент US №6996428 от 18.02.2004), принятый за прототип, который содержит четыре плоских кольцевых потенциальных контакта, расположенных на плоскости держателя и вложенных друг в друга. Первый (имеющий самый большой диаметр) контакт и четвертый (имеющий самый маленький диаметр) контакт соединены с генератором высокочастотных сигналов и используются для создания высокочастотного тока в теле человека. Два контакта с промежуточными диаметрами, и расположенные между передающими контактами, используются для измерения величины тока, наведенного передающими контактами в теле человека.
Все эти устройства имеют общий недостаток - низкую точность измерения пульсовой волны, обусловленную тем, что данные устройства измеряют объемное сопротивление тела человека, а сопротивление тела человека изменяется от пульсовой волны в сосудах (артериях и венах) и при изменении наполнения капилляров.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения пульсовой волны за счет обеспечения возможности записи изменения сопротивления тела человека отдельно от пульсовой волны в сосудах (артериях и венах) и от изменении наполнения капилляров.
Данная задача решается использованием двух каналов записи сопротивления тела человека: вдоль и поперек артерий и вен.
Технический результат, заключающийся в повышение точности измерения пульсовой волны за счет обеспечения возможности записи изменения сопротивления тела человека отдельно от пульсовой волны в сосудах (артериях и венах) и от изменении наполнения капилляров, достигается тем, что в реограф, содержащий первый и второй четырехконтактные датчики сопротивления участка тела человека, имеющие токовые и потенциальные контакты, а также блок обработки и отображения, генератор высокочастотных сигналов, имеющий информационный выход, который соединен с блоком обработки и отображения, согласно полезной модели дополнительно введены первый и второй синхронные детекторы, а генератор высокочастотных сигналов имеет первый и второй сигнальные выходы и выполнен с возможностью измерения значений высокочастотных токов, протекающих по первому и второму сигнальным выходам, и выдачи измеренных значений токов на информационный выход генератора, при этом первый четырехконтактный датчик измеряет сопротивление вдоль артерий и вен участка тела человека, а второй четырехконтактный датчик измеряет сопротивление поперек артерий и вен того же самого участка тела, у генератора высокочастотных сигналов высокочастотное напряжение второго сигнального выхода сдвинуто по фазе на 90 градусов относительно высокочастотного напряжения первого сигнального выхода, первый сигнальный выход генератора соединен с токовыми контактами первого четырехконтактного датчика, второй сигнальный выход генератора соединен с токовыми контактами второго четырехконтактного датчика, потенциальные контакты первого четырехконтактного датчика соединены со входом первого синхронного детектора, потенциальные контакты второго четырехконтактного датчика соединены со входом второго синхронного детектора, вход управления первого синхронного детектора соединен с первым сигнальным выходом генератора, вход управления второго синхронного детектора соединен со вторым сигнальным выходом генератора, выходы первого и второго синхронных детекторов соединены со входами блока обработки и отображения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена блок схема Реографа согласно предлагаемой полезной модели.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - Первый четырехконтактный датчик сопротивления участка тела, измеряет сопротивление вдоль артерий и вен,
2 - Второй четырехконтактный датчик сопротивления участка тела, измеряет сопротивление поперек артерий и вен,
3 - Участок тела, сопротивление которого измеряют первый и второй четырехконтактные датчики сопротивления,
4 - Генератор высокочастотных сигналов,
5 - Блок обработки и отображения,
6 - Первый синхронный детектор,
7 - Второй синхронный детектор,
8 - Первый сигнальный выход генератора 4, соединен с токовыми контактами первого четырехконтактного датчика 1,
9 - Второй сигнальный выход генератора 4, соединен с токовыми контактами второго четырехконтактного датчика 4,
10 - Первый сигнальный выход генератора 4, соединен с входом управления первого синхронного детектора 6,
11 - Второй сигнальный выход генератора 4, соединен с входом управления второго синхронного детектора 7,
12 - Потенциальные контакты первого четырехконтактного датчика 1 соединены со входом первого синхронного детектора 6,
13 - Потенциальные контакты второго четырехконтактного датчика 2 соединены со входом второго синхронного детектора 7,
14 - Выход первого синхронного детектора 6, соединен со входами блока обработки и отображения 5,
15 - Выход второго синхронного детектора 7, соединен со входами блока обработки и отображения 5,
16 - Информационный выход генератора 4, выдающий значения высокочастотных токов, протекающих по первому 8 и второму 9 высокочастотному сигнальному выходу.
Реограф содержит первый 1 и второй 2 четырехконтактные датчики сопротивления участка 3 тела человека, имеющие токовые и потенциальные контакты 12, 13, а также блок 5 обработки и отображения, генератор 4 высокочастотных сигналов, имеющий информационный выход 16, который соединен с блоком 5 обработки и отображения.
Отличием предлагаемого реографа является то, что в него дополнительно введены первый 6 и второй 7 синхронные детекторы, а генератор 4 высокочастотных сигналов имеет первый 8 и второй 9 сигнальные выходы и выполнен с возможностью измерения значений высокочастотных токов, протекающих по первому 8 и второму 9 сигнальным выходам, и выдачи измеренных значений токов на информационный выход 16 генератора, при этом первый четырехконтактный датчик 1 измеряет сопротивление вдоль артерий и вен участка 3 тела человека, а второй четырехконтактный датчик измеряет сопротивление поперек артерий и вен того же самого участка 3 тела, у генератора 4 высокочастотных сигналов высокочастотное напряжение второго сигнального выхода 9 сдвинуто по фазе на 90 градусов относительно высокочастотного напряжения первого сигнального выхода 8, первый сигнальный выход 8 генератора соединен с токовыми контактами первого четырехконтактного датчика 1, второй сигнальный выход 9 генератора соединен с токовыми контактами второго четырехконтактного датчика 2, потенциальные контакты первого четырехконтактного датчика 1 соединены со входом первого синхронного детектора 6, потенциальные контакты второго четырехконтактного датчика 2 соединены со входом второго синхронного детектора 7, вход 10 управления первого синхронного детектора 6 соединен с первым сигнальным выходом 8 генератора, вход 11 управления второго синхронного детектора 7 соединен со вторым сигнальным выходом 9 генератора, выходы первого 6 и второго 7 синхронных детекторов соединены со входами блока 5 обработки и отображения.
Работа предлагаемого реографа происходит следующим образом.
Отличием предлагаемого реографа является то, что происходит запись изменения сопротивления тела человека отдельно от пульсовой волны в сосудах (артериях и венах) и от изменения наполнения капилляров. Высокочастотный генератор 4, соединенный проводниками 8 и 9 с токовыми контактами первого 1 и второго 2 четырехконтактного датчика, создает высокочастотные токи на участке тела 3. При этом, поскольку высокочастотное напряжение второго сигнального выхода генератора 4 сдвинуто по фазе на 90 градусов относительно высокочастотного напряжения первого сигнального выхода генератора 4, высокочастотные токи первого 1 и второго 2 четырехконтактного датчика также имеют сдвиг 90 градусов относительно друг друга. Это необходимо для раздельного, независимого приема сигналов от потенциальных контактов первого четырехконтактного датчика 1, и от потенциальных контактов второго четырехконтактного датчика 2.
Это возможно при использовании синхронных детекторов 6 и 7, на которые приходят, по линиям 12 и 13, сигналы с потенциальных контактов первого 1 и второго 2 четырехконтактного датчика. На входы управления первого 6 и второго 7 синхронного детектора, по линиям 10 и 11, приходят сигналы от первого и второго сигнального выходов генератора 4.
Первый синхронный детектор 6 выделяет сигналы U1, пропорциональные падению высокочастотного напряжения на участке тела 3 вдоль артерий и вен, второй синхронный детектор 7 выделяет сигналы U2, пропорциональные падению высокочастотного напряжения на участке тела 3 поперек артерий и вен. Выходы синхронных детекторов 6 и 7 соединены, линиями 14 и 15, со входами блока обработки и отображения 5, и содержат значения, пропорциональные падению высокочастотного напряжения на участке тела 3 вдоль U1 и поперек U2 артерий и вен. Информационный выход 16 генератора 4, выдает значения высокочастотных токов, протекающих по первому 8 и второму 9 высокочастотному сигнальному выходу, равные токам, протекающим на участке тела 3 вдоль Iв и поперек Iп артерий и вен.
В результате, зная ток Iв и напряжение U1 можно сосчитать сопротивление участка тела 3 вдоль артерий и вен, аналогично зная ток Iп и напряжение U2 можно сосчитать сопротивление участка тела 3 поперек артерий и вен. При этом сопротивление участка тела 3, которое обусловлено капиллярами, за счет сильно разветвленной структуры капилляров имеет изотропный характер, то есть сопротивление слабо зависит от направления. В то же время сопротивление участка тела 3, которое обусловлено артериями и венами, сильно зависит от направления - вдоль или поперек артерий и вен: сопротивление вдоль артерий и вен меньше, чем в поперечном направлении. Поэтому, если вычесть из напряжения U1 (в котором есть вклад сопротивления артерий и вен, и сопротивление капилляров) напряжение U2 (в котором основной вклад вносят капилляры), можно получить вклад сопротивления артерий и вен, и более точно измерить вклад данного сопротивления.
Блок обработки и отображения 5 подсчитывает разностный сигнал Up=U1*k-U2*(1-k), и суммарный сигнал Uc=U1*k+U2*(1-k), где U1 и U2 выходные сигналы первого 6 и второго 7 синхронных детекторов, коэффициент k лежит в диапазоне от 0 до 1, и непрерывно подстраивается блоком обработки и отображения 5 таким образом, чтобы среднее значение разностного сигнала Up за интервал времени 10 секунд было равно нулю. Блок обработки и отображения 5 далее подсчитывает сопротивление тела Rв человека вдоль артерий и вен Rв=Up/Iв, и сопротивление тела Rп человека поперек артерий и вен Rп=Uc/Iп. Соответственно Rв будет обусловлено, в основном, сопротивлением артерий и вен, Rп будет обусловлено сопротивлением капилляров.
Такая схема измерения имеет по сравнению с прототипом следующие преимущества:
- Осуществляется запись изменения сопротивления тела человека отдельно от пульсовой волны в сосудах (артериях и венах, Rв) и при изменении наполнения капилляров (Rп).
- Коэффициент k связан с соотношением сопротивлений вдоль и поперек артерий и вен, и используется для контроля качества наложения четырехконтактный датчиков 1 и 2 сопротивления участка тела, и при попадании коэффициента k в диапазон от 0 до 0,1 или от 0,9 до 1 блок обработки и отображения выдает сигнал о неисправности контактного датчика.
- Наличие двух измеряемых параметров, Rв и Rп, дает возможность построить двумерный график: вдоль вертикальной оси откладывается сопротивление человека вдоль артерий и вен Rв, вдоль горизонтальной оси откладывается сопротивления тела человека поперек артерий и вен Rп. Данный двумерный график является более информативным, по сравнению с обычными графиками зависимости Rв и Rп от времени.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый реограф имеет значительные преимущества, позволяющие значительно точнее измерять пульсовую волну, более информативен в роли измерения сопротивления артерий и вен.