УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКОВ

Полезная модель относится к медицинской и ветеринарной технике, а именно к устройствам для исследования периферического кровообращения человека и животных.
Известно устройство для регистрации пульсовой волны методом фотоплетизмографии (А.с. СССР №888931, А61В 5/02, опубл. 15.12.81, бюллетень №46), датчик которого содержит расположенные на общем основании источник излучения и два фотоприемника, размещенные на заданном расстоянии друг от друга. Сигналы с фотоприемников обрабатываются схемой сравнения и регистрируются.
Конструкция устройства не позволяет быстро и достоверно выбирать такие параметры датчика как угловое положение источника излучения по отношению к фотоприемнику, а также расстояние между ними для различных участков биоткани, имеющих различную глубину залегания кровеносных сосудов (артерий и артериол), за счет которых формируется пульсовая волна, что снижает точность регистрации пульсовой кривой.
Известен также спектрофотоэлектрический датчик (А.с. СССР №1748790, А61В 5/02, опубл. 23.07.92, бюллетень №27), в корпусе которого под определенными углами расположено несколько источников излучения и фотоприемник. Углы между источниками излучения и фотоприемником выбраны таким образом, чтобы оси, соответствующие максимумам диаграмм направленности всех элементов пересекались в одной точке биологической ткани.
Конструкция датчика не позволяет настраивать взаимное расположение источников и приемника излучения ввиду жесткой фиксации элементов для получения максимального выходного сигнала. При использовании датчика для исследования биотканей с различной глубиной залегания артерий и артериол уровень полезного сигнала может быть малым, что снижает точность регистрации пульсовой кривой.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является способ и устройство регистрации пульсовой волны и биометрическая система (патент РФ №2199943, А61В 5/02, опубл. 10.03.2003). Устройство содержит оптоэлектронный датчик, имеющий фоточувствительные элементы, закрепленные вместе с источником излучения в едином корпусе, и блоки управления и обработки сигнала, электрически соединенные с датчиком. Устройство позволяет регистрировать пульсовую кривую с любого фоточувствительного элемента, добиваясь при этом максимального значения пульсового сигнала и выбирать фоточувствительный элемент, с которого поступает максимальный выходной сигнал.
Недостатком данного устройства является сложность выбора параметров оптоэлектронного датчика при регистрации пульсовых кривых с биологических тканей, имеющих различную глубину залегания артерий и артериол, в которых при распространении пульсовой волны и формируется полезный сигнал с фотоприемника. Это связано с тем, что в датчике не предусмотрено изменение углового положения источника излучения и синхронное с ним переключение фотоприемников, воспринимающих отраженное от слоев биоткани излучение.
В зависимости от вида биологической ткани, имеющей различную глубину залегания кровеносных сосудов, а именно, артерий и артериол, за счет которых и формируется пульсовая волна, необходимо выбирать угловое положение источника излучения относительно фотоприемника. Одновременно для получения максимального коэффициента амплитудной модуляции сигнала фотоприемника необходимо в соответствии с законами оптики изменять расстояние между источником излучения и фотоприемником. Чем выше уровень сигнала с фотоприемника, тем больше отношение сигнал/шум и тем выше точность определения параметров пульсовой кривой.
При регистрации фотоплетизмограмм с биологической ткани различного вида оптоэлектронным датчиком, с заведомо фиксированным расстоянием между источником излучения и фотоприемником, нужно учитывать угол наклона источника излучения относительно фотоприемника. В противном случае уровень сигнала с выхода оптоэлектронного датчика может иметь недопустимо малую величину. Это снижает точность измерения диагностических параметров пульсовой кривой.
Экспериментальное определение указанных параметров датчика для получения приемлемого выходного сигнала путем перемещения источника и приемника излучения друг относительно друга для различных типов биологической ткани трудоемко и занимает много времени.
Кроме этого состояние неинформативных слоев биоткани (эпидермис, верхний слой дермы, содержащий в основном капилляры), а именно, волосяной покров, выделения сальных и потовых желез, загрязнения, пигментация и др., могут влиять на достоверность регистрируемой пульсовой кривой, что снижает диагностическое значение ее параметров.
Задачей полезной модели является повышение достоверности диагностики сосудистой системы за счет повышения качества сигнала.
Технический результат заключается в упрощении выбора конструктивных параметров оптоэлектронного датчика путем подбора конструктивных параметров оптоэлектронного датчика, выбора расстояния между источником и приемником, направленность изучения к поверхности биоткани.
Задача решается за счет конструктивно объединенных источника и фотоприемника оптического излучения, причем фотоприемник выполнен в виде набора дискретных фоточувствительных элементов, равномерно расположенных друг относительно друга, а также блок управления и обработки, электрически связанный с оптоэлектронным датчиком.
Дополнительно введен энкодер, соединенный с блоком управления и обработки и механически связанный с элементом дискретного изменения его углового положения относительно фотоприемника.
На фигуре 1 приведена структурная схема устройства для настройки оптоэлектронных датчиков. Схема содержит оптоэлектронный датчик 1, который включает источник излучения 2, фотоприемник 3 и элемент 4 дискретного изменения его углового положения относительно фотоприемника 3, конструктивно объединенные с энкодером 5, причем датчик 1 соединен с блоком управления и обработки 6.
В качестве энкодера (дискретного электронного датчика угла поворота) можно использовать сравнительно простую модель типа ЕС12Е 1220405.
Устройство работает следующим образом. Датчик 1 устанавливается на заданном участке биологической ткани. Источник оптического излучения 2 воздействует на биологическую ткань. Отраженный от биоткани оптический сигнал, модулированный в соответствии с работой системы кровообращения, поступает на фотоприемник 3 и преобразуется в электрический сигнал. Требуемые параметры этого сигнала выделяются и регистрируются в блоке управления и обработки 6.
При настройке устройства с помощью элемента 4 дискретного изменения углового положения источника излучения относительно фотоприемника угловое положение источника излучения 2 изменяется до получения максимальной амплитуды пульсовой кривой в блоке 6. При этом с энкодера 5 снимаются импульсы, которые поступают в блок управления и обработки 6. С помощью этих импульсов автоматически последовательно переключаются дискретные элементы фотоприемника 3. Таким образом, конкретному угловому положению источника излучения 2 соответствует строго определенный дискретный элемент фотоприемника 3, расположенный на определенном расстоянии от источника излучения 2.
В результате такой настройки упрощается процедура выбора параметров оптоэлектронного датчика для конкретного участка биологической ткани.
Предложенное устройство позволяет разрабатывать и изготавливать оптоэлектронные датчики с учетом индивидуальных свойств ткани конкретного биообъекта, что повышает достоверность регистрируемых параметров пульсовой кривой. При этом фотоплетизмографы могут комплектоваться типовыми оптоэлектронными датчиками, предназначенными для конкретных участков биоткани пациентов (палец, лоб и др.).