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) - [1], 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 задатчиков включает в себя генератор порогового уровня амплитуд и схемы максимальной и минимальной длительности 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) - [2]. 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 выходы 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 №102481, A61B 5/02, опубл. 10.03.2011). Устройство содержит генератор магнитной метки, два канала: измерительный канал и компенсационный канал, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика магнитной индукции, усилителя и полосового фильтра. Оба канала выходами полосовых фильтров подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через первый формирователь импульса подключен ко входу сравнивающего устройства, к другому входу которого через второй формирователь импульса подключен генератор магнитной метки. Измерительный и компенсационный каналы идентичны друг другу по составу элементов и их исполнению.
Недостатком прототипа является малая чувствительность и низкая точность, обусловленная слабой остаточной намагниченностью ферросодержащих элементов в крови.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель - увеличение чувствительности и точности измерения скорости кровотока.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения скорости кровотока, содержащем генератор магнитной метки, измерительный канал и компенсационный канал, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика магнитной индукции, усилителя и полосового фильтра, при этом выходы полосовых фильтров измерительного и компенсационного каналов 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, новым является то, что в измерительный и компенсационный каналы введены концентраторы магнитного поля, на которых установлены датчики магнитной индукции. Устройство для измерения скорости кровотока содержит в каждом канале на концентраторах магнитного поля обмотки отрицательной обратной связи, подключенные к выходу соответствующего фильтра.
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 - полосовой фильтр 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 - полосовой фильтр компенсационного канала; 12 - дифференциальный усилитель; 13 - первый формирователь импульсов; 14 - сравнивающее устройство; 15 - второй формирователь импульсов, 16 - кровеносный сосуд.
В качестве датчиков магнитной индукции 4, 9 использован датчик Холла (Справочник электронных компонентов Платан - www.platan.ru) - [3], в качестве сравнивающего устройства 14 использован RS-триггер. Усилители 5, 10, полосовые фильтры 6, 11, дифференциальный усилитель 12, формирователи прямоугольных импульсов 13, 15, а также триггер 14 могут быть выполнены согласно [3].
Устройство работает следующим образом. Генератор магнитной метки 1 формирует при помощи формирователя импульсов 15 стартовый импульс, приведенный к прямоугольному виду, который поступает на триггер 14, и 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) и по времени ее регистрации можно судить о скорости течения крови в сосуде 16. Кроме полезного сигнала на датчик магнитной индукции воздействуют помехи различного характера, в частности, помехи, шумы, наводки, что при относительно небольшой по величине полезный сигнал вызывает затруднение при его регистрации. Для повышения чувствительности датчики магнитной индукции помещены на кольцевом концентраторе магнитного поля 2,что позволяет увеличить значение магнитной индукции, воздействующей на датчик Холла в десятки раз («Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение» Г. Вайсс. Пер. с нем.. Под ред. О.К. Хомерики. М, «Энергия», 1974, 384 с) - [4]. Магнитный импульс от пространственно-ориентированных гемов крови поступает на концентратор магнитного поля 2 и на датчик Холла 4. Сигнал с датчика Холла 4 через усилитель 5, фильтр 6 поступает на обмотку отрицательной обратной связи 3, размещенную на концентраторе магнитного поля 2, и наводит в концентраторе противоположно 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 полосовой фильтр 6 этого канала выделяет основную информативную составляющую, далее сигнал поступает на дифференциальный усилитель 12, на второй вход которого поступает сигнал с компенсационного канала, чей датчик магнитной индукции 9 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 на дифференциальном усилителе 12, из полученного сигнала формирователем импульсов 13 формируется прямоугольный импульс, который поступает на вход сброса триггера 14. На выходе триггера 14 получаем импульс, длительность которого пропорциональна скорости временной задержки появления на датчике магнитной индукции, обратно пропорциональна с перемещением массы крови.
Технико-экономическая эффективность полезной модели состоит в увеличении чувствительности и точности измерения, благодаря введению концентраторов магнитного поля и обмоток отрицательной обратной связи.