RU2134533C1

RU2134533C1 - Device for determination of cutaneous blood flow

Info

Publication number: RU2134533C1
Application number: RU97111007A
Authority: RU
Inventors: В.А. Шутов; В.Д. Елькин; Л.Е. Коткова; Н.В. Широкова
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие "Изотерма"
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: medicine, applicable for functional diagnosis. SUBSTANCE: the device comprises a calibrator, sounding current generator connected to a pair of electrodes, impedance-to-voltage converter, indicator. The sounding current generator is connected in the circuit generator of square pulses stabilized in amplitude, each of the two electrodes is separated into current and potential ones; the current electrodes are external ones with respect to the potential ones. Connected in series to the potential electrodes are the impedance-to- voltage converter, the first passive high-pass filter, the first active low-pass filter and analog differentiator. Besides, use is made of an additional pair of electrodes for picking up biopotentials, connected in series to this pair of electrodes are the instrument amplifier, the second passive high-pass filter, the second active low-pass filter and the final amplifier. The calibrator is connected to the inputs of the first and second active low-pass filters. EFFECT: enhanced accuracy of measurements of the condition of blood circulation of human integument. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для определения состояния кровоснабжения кожных покровов человека. The invention relates to medicine, namely to functional diagnostics, and can be used to determine the state of blood supply to human skin.

Известно устройство для определения пульсового кровенаполнения, которое содержит зондирующий генератор, два электрода, элемент калибровки, преобразователь импеданса в напряжение, усилитель, индикатор, два пик-детектора, элемент вычитания, компаратор, два элемента И, триггер Шмидта, два счетчика, регистр, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, триггер и тактовый генератор (SU N 1754064, МКИ A 61 B 5/0295, опубл. 15.08.92). A device for determining the pulse blood supply, which contains a probe generator, two electrodes, a calibration element, an impedance to voltage converter, an amplifier, an indicator, two peak detectors, a subtraction element, a comparator, two And elements, a Schmidt trigger, two counters, a register, an amplifier with adjustable gain, trigger and clock (SU N 1754064, MKI A 61 B 5/0295, publ. 15.08.92).

Недостатками указанного устройства являются низкая разрешающая способность при регистрации кожного кровотока, имеющего преимущественно ламинарный характер и, соответственно, малую по сравнению с объемным кровотоком амплитуду пульсовой волны; недостаточный уровень выделения картины кожного кровотока от общего фона кровоснабжения внутренних тканей на исследуемом участке тела, например предплечье или голени; отсутствие синхронной независимой информации, определяющей гемодинамику, например электрокардиограммы для верификации кривых и определения фазовых характеристик объекта исследования. The disadvantages of this device are the low resolution when registering skin blood flow, which is mainly laminar in nature and, accordingly, small in comparison with the volumetric blood flow pulse wave amplitude; insufficient level of separation of the pattern of cutaneous blood flow from the general background of blood supply to internal tissues in the studied area of the body, such as the forearm or lower leg; lack of synchronous independent information determining hemodynamics, for example, electrocardiograms for verification of curves and determination of phase characteristics of the object of study.

Техническим результатом изобретения является повышение точности проводимых измерений, повышение качества информации кривых кожного кровотока и облегчение их расшифровки. The technical result of the invention is to improve the accuracy of measurements, improve the quality of the information of the curves of skin blood flow and facilitate their interpretation.

Технический результат достигается за счет того, что устройство содержит калибратор, генератор зондирующего тока, подключенный к паре электродов, последовательно соединенные преобразователь импеданс-напряжение, индикатор. В качестве генератора зондирующего тока использован генератор, выполненный по схеме генератора стабилизированных по амплитуде импульсов прямоугольной формы (частотой 400 кГц), каждый из двух электродов расчленен на токовый и потенциальный, причем токовые электроды при наложении на биообъект являются внешними по отношению к потенциальным. К потенциальным электродам последовательно подключены преобразователь импеданс - напряжение, первый пассивный фильтр верхних частот, первый активный фильтр нижних частот и аналоговый дифференциатор. Кроме того, применена дополнительная пара электродов для снятия биопотенциалов, к которой последовательно подсоединены инструментальный усилитель, второй пассивный фильтр верхних частот, второй активный фильтр нижних частот и оконечный усилитель. The technical result is achieved due to the fact that the device contains a calibrator, a probe current generator connected to a pair of electrodes, a series-connected impedance-voltage converter, an indicator. As a probe current generator, a generator is used, made according to the scheme of a generator of amplitude-stabilized rectangular pulses (frequency 400 kHz), each of the two electrodes is divided into current and potential, and the current electrodes, when superimposed on a biological object, are external to potential ones. An impedance-voltage converter, a first passive high-pass filter, a first active low-pass filter and an analog differentiator are connected in series to potential electrodes. In addition, an additional pair of electrodes was used to remove biopotentials, to which a tool amplifier, a second passive high-pass filter, a second active low-pass filter and a terminal amplifier are connected in series.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device.

Устройство для определения кожного кровотока содержит генератор 1 зондирующего тока прямоугольной формы, подключенный к паре токовых электродов 2, к паре потенциальных электродов 3 подсоединен преобразователь 4 импеданс - напряжение, к выходу которого подключены индикатор 5 и последовательно включенные первый пассивный фильтр 6 верхних частот, первый активный фильтр 7 нижних частот и аналоговый дифференциатор 8. К паре электродов 9 для снятия биопотенциалов подсоединен инструментальный усилитель 10, к выходу которого последовательно подсоединен второй пассивный фильтр 11 верхних частот, второй активный фильтр 12 нижних частот и оконечный усилитель 13, калибратор 14 подключен к входам активных фильтров 7 и 12 нижних частот. The device for determining skin blood flow comprises a rectangular-shaped probe current generator 1 connected to a pair of current electrodes 2, an impedance-voltage converter 4 connected to a pair of potential electrodes 3, the output of which is connected to an indicator 5 and a first passive high-pass filter 6 connected in series, the first active a low-pass filter 7 and an analog differentiator 8. To a pair of electrodes 9 for removing biopotentials, an instrumental amplifier 10 is connected, the output of which is sequentially Uniform second passive filter 11, highpass filter 12, a second active lowpass and final amplifier 13, a calibrator 14 is connected to the inputs of the active filter 7 and lower 12 frequency bands.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На исследуемую часть тела накладывают диэлектрическую пластину с двумя парами укрепленных на ней электродов - токовых 2 и потенциальных 3. Третью пару электродов 9 для снятия биопотенциалов накладывают на область грудной клетки (любое двухполюсное отведение электрокардиограммы для мониторирования). Выходы устройства, которыми являются первый фильтр 7 нижних частот, завершающий формирование реограммы (кривой, отражающей объем крови), аналоговый дифференциатор 8, формирующий первую производную реограммы (дифференциальную кривую, отражающую скорость изменения объема крови) и оконечный усилитель 13 (кривая электрокардиограммы), соединяется с медицинским регистратором. A dielectric plate with two pairs of electrodes fixed on it is applied to the body part under investigation - current 2 and potential 3. A third pair of electrodes 9 for removing biopotentials is placed on the chest area (any bipolar lead of the electrocardiogram for monitoring). The outputs of the device, which are the first low-pass filter 7, which completes the formation of the rheogram (curve reflecting the volume of blood), the analog differentiator 8, which forms the first derivative of the rheogram (differential curve, reflecting the rate of change of the blood volume) and terminal amplifier 13 (electrocardiogram curve) are connected with a medical registrar.

За счет того, что применен зондирующий ток прямоугольной формы со стабилизированной амплитудой, на порядок уменьшены шумы на входе преобразователя 4 импеданс - напряжение, связанные с паразитной амплитудной модуляцией полезного сигнала неуправляемыми флуктуациями амплитуды зондирующего тока синусоидальной формы; шумы детектирования сигнала прямоугольной формы принципиально меньше шумов детектирования сигнала синусоидальной формы - это обуславливает улучшение разрешающей способности устройства, соответственно, и повышение точности измерений и читабельности кривых, кроме того, большая часть энергетического спектра прямоугольного сигнала приходится на долю гармоник высших порядков, при прохождении которых по объемному проводнику, образованному исследуемым участком тела, например предплечьем, вызывает появление скин-эффекта, вытесняющего зондирующий ток к внешней части объемного проводника, т.е. к коже пациента. Для усиления эффекта протекания зондирующего тока по ткани непосредственно под кожей расстояние между токовыми электродами выбирается меньше толщины исследуемого участка тела. Принятые меры позволили получить картину преимущественно кожного кровотока, при этом мешающее воздействие нижележащих тканей и магистральных сосудов в значительной мере ослаблено. Due to the fact that a probe current of a rectangular shape with a stabilized amplitude is used, the noise at the input of the transducer 4 is reduced by an order of magnitude impedance - voltage associated with spurious amplitude modulation of the useful signal by uncontrolled fluctuations in the amplitude of the probe current in a sinusoidal shape; the noise of detecting a rectangular signal is fundamentally less than the noise of detecting a signal of a sinusoidal shape - this leads to an improvement in the resolution of the device, respectively, and an increase in the accuracy of measurements and readability of the curves, in addition, most of the energy spectrum of a rectangular signal falls on the highest order harmonics, which are transmitted through the volume conductor formed by the studied part of the body, for example, the forearm, causes the appearance of a skin effect that displaces the Inductive current to the outer part of the bulk conductor, i.e. to the skin of the patient. To enhance the effect of the probing current flowing through the tissue directly beneath the skin, the distance between the current electrodes is selected less than the thickness of the body area under investigation. The measures taken made it possible to obtain a picture of predominantly cutaneous blood flow, while the interfering effect of the underlying tissues and main vessels was significantly weakened.

Индикатор 5 показывает значение базового импеданса обследуемого участка тела, первые фильтры 6 и 7 способствуют улучшению читабельности кривых, отфильтровывая соответственно волны, связанные с дыханием, шевелением пациента и высокочастотные шумы, не несущие полезной информации. Indicator 5 shows the value of the basic impedance of the examined part of the body, the first filters 6 and 7 contribute to improving the readability of the curves, filtering out accordingly the waves associated with breathing, stirring of the patient and high-frequency noises that do not carry useful information.

Инструментальный усилитель 10, подключенный к паре электродов 9, усиливает биопотенциалы, создаваемые электрическим генератором сердца, вторые фильтры 11 и 12 формируют кривую электрокардиограммы, оконечный усилитель 13 служит для согласования уровня выходного сигнала с регистратором. Наличие данного канала позволяет решить задачу верификации реограмм. The instrumental amplifier 10 connected to a pair of electrodes 9 enhances the biopotentials created by the electric heart generator, the second filters 11 and 12 form an electrocardiogram curve, the terminal amplifier 13 serves to match the level of the output signal with the recorder. The presence of this channel allows us to solve the problem of verification of rheograms.

Калибратор 14 генерирует образцовый сигнал синусоидальной формы для установки масштаба записи регистрируемых кривых. The calibrator 14 generates an exemplary sinusoidal waveform to set the recording scale of the recorded curves.

С помощью данного устройства обследовано 30 больных псориазом, нейродермитом, экземой, что позволило судить о состоянии кожного кровотока до лечения и в динамике - в процессе и после проведенной терапии. Using this device, 30 patients with psoriasis, neurodermatitis, eczema were examined, which made it possible to judge the state of skin blood flow before treatment and in dynamics - during and after the treatment.

Claims

A device for determining skin blood flow, comprising a calibrator, a probe current generator connected to a pair of electrodes, an impedance-voltage converter and an indicator connected in series, characterized in that the probe current generator is designed according to a generator of amplitude-stabilized rectangular pulses, each of the two electrodes is divided on the current and potential, and the current electrodes, when superimposed on a biological object, are external with respect to potential, to which the sequence The impedance-voltage converter, the first passive high-pass filter, the first active low-pass filter and the analog differentiator are also connected, in addition, an additional pair of electrodes for removing biopotentials is applied, to which an instrument amplifier, a second passive high-pass filter, and a second active low-pass filter are connected in series and a terminal amplifier, and the calibrator is connected to the inputs of the first and second active low-pass filters.