RU149843U1

RU149843U1 - DEVICE FOR MEASURING BLOOD SPEED

Info

Publication number: RU149843U1
Application number: RU2014123966/14U
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Бельский; Алексей Владимирович Бердников; Гузалия Ильдусовна Насибуллина
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-01-20

Abstract

1. Устройство для измерения скорости кровотока, содержащее 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, отличающееся тем, что в измерительный и компенсационный каналы введены концентраторы магнитного поля, на которых установлены датчики магнитной индукции.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на концентраторах измерительного и компенсационного каналов расположены обмотки отрицательной обратной связи, подключенные к выходам соответствующих полосовых фильтров.1. A device for measuring blood flow velocity containing a magnetic tag generator, a measuring channel and a compensation channel, each of which consists of a series-connected magnetic induction sensor, amplifier and a band-pass filter, while the outputs of the band-pass filters of the measuring and compensation channels are connected to the inputs of the differential amplifier, whose output through the first pulse shaper is connected to the input of the comparing device, to the other input of which through the second pulse shaper dklyuchen generator magnetic label, characterized in that the measuring and compensation channels administered concentrators of the magnetic field in which magnetic sensors induktsii.2 installed. The device according to claim 1, characterized in that the negative feedback windings connected to the outputs of the corresponding bandpass filters are located on the concentrators of the measuring and compensation channels.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена для исследования гемодинамики.The utility model relates to medical equipment and is intended for the study of hemodynamics.

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.A device for measuring blood flow (US patent 655283, A61B 5/02, publ. 30.03.79, bull. 12) - [1], the principle of which is based on the electromagnetic properties of blood. The device comprises series-connected measuring electrodes, an amplifier, a filter, a source of constant magnetic field, electrocardiographic electrodes, an averaging circuit, a control and measurement circuit, a recording device, serially connected synchronization circuits, a counter, a control circuit, a signal selector and a set of adjusters, and the input of the synchronization circuit connected to the averaging circuit, and the signal selector is connected to the output of the filter, with the input of the counter and with the input of the averaging circuit. The signal selector includes a short-term memory circuit connected in series, a first comparator, a second comparator, a gating circuit, and a trigger and a repeater circuit connected in series, the two trigger inputs being connected to the first and second comparators. The set of adjusters includes a generator of a threshold level of amplitudes and circuits of maximum and minimum duration of the cardiac cycle, connected to a signal selector. A constant magnetic field source is mounted on a base configured to move along the rails using an electromechanical drive whose input is connected to the output of the control circuit.

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.There is also known a device for recording blood flow velocity (Copyright certificate 1500259, A61B 5/02, publ. 15.08.89, bull. 30) - [2]. The device contains a pulse generator connected to an inductor, a sensor and a synchronous detector through a low-pass filter connected to a registrar, a differential amplifier through which a sensor made in the form of a magnetotransistor is connected to a synchronous detector, which includes an analog switch and a phase-shifting circuit, an inverting amplifier and a switch, the inputs of which are connected to a common point, which is the input of the synchronous detector, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the analog key, with the output being the output of a synchronous detector, while the second input of the switch is grounded.

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.A device for measuring blood flow velocity is also known (utility model patent No. 102481, A61B 5/02, publ. 03/10/2011). The device contains a magnetic tag generator, two channels: a measuring channel and a compensation channel, each of which consists of a series-connected magnetic induction sensor, an amplifier and a band-pass filter. Both channels are connected by outputs of bandpass filters to the inputs of a differential amplifier, the output of which through the first pulse shaper is connected to the input of the comparing device, to the other input of which a magnetic mark generator is connected through the second pulse shaper. The measuring and compensation channels are identical to each other in the composition of the elements and their execution.

Недостатком прототипа является малая чувствительность и низкая точность, обусловленная слабой остаточной намагниченностью ферросодержащих элементов в крови.The disadvantage of the prototype is the low sensitivity and low accuracy due to the weak residual magnetization of ferrous elements in the blood.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель - увеличение чувствительности и точности измерения скорости кровотока.The technical result that the utility model aims to achieve is an increase in the sensitivity and accuracy of measuring blood flow velocity.

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.The technical result is achieved in that in a device for measuring blood flow velocity containing a magnetic tag generator, a measuring channel and a compensation channel, each of which consists of a series-connected magnetic induction sensor, an amplifier and a band-pass filter, while the outputs of the band-pass filters of the measuring and compensation channels are connected to the inputs of a differential amplifier, the output of which through the first pulse shaper is connected to the input of the comparing device, to the other input of which On the other hand, a magnetic tag generator is connected through the second pulse shaper, the new one is that magnetic field concentrators are introduced into the measuring and compensation channels, on which magnetic induction sensors are installed. The device for measuring blood flow velocity contains in each channel on the magnetic field concentrators negative feedback windings connected to the output of the corresponding filter.

Сущность заявленной полезной модели поясняется на фиг. 1, где:The essence of the claimed utility model is illustrated in FIG. 1, where:

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.1 - magnetic tag generator; 2 - magnetic field concentrator of the measuring channel; 3 - winding negative feedback of the measuring channel; 4 - sensor magnetic induction measuring channel; 5 - amplifier measuring channel; 6 - band-pass filter of the measuring channel; 7 - magnetic field concentrator of the compensation channel; 8 - winding negative feedback compensation channel; 9 - magnetic induction sensor of the compensation channel; 10 - amplifier compensation channel; 11 - bandpass filter of the compensation channel; 12 - differential amplifier; 13 - the first pulse shaper; 14 is a comparison device; 15 - second pulse shaper, 16 - blood vessel.

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].A Hall sensor was used as magnetic induction sensors 4, 9 (Platan Electronic Components Reference Book - www.platan.ru) - [3], and a RS-trigger was used as a comparative device 14. Amplifiers 5, 10, band-pass filters 6, 11, differential amplifier 12, rectangular pulse shapers 13, 15, as well as trigger 14 can be performed according to [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.The device operates as follows. Using the pulse generator 15, the magnetic tag generator 1 generates a start pulse, reduced to a rectangular shape, which is supplied to the trigger 14, and emits a magnetic pulse, which affects the spatial orientation of the blood gems. The generated magnetic label along with the blood flow moves towards the magnetic induction sensor 4 (receiver) and the time of its registration can be used to judge the speed of blood flow in the vessel 16. In addition to the useful signal, the magnetic induction sensor is affected by various kinds of interference, in particular, noise, noise , suggesting that with a relatively small value of the useful signal causes difficulty in its registration. To increase the sensitivity, magnetic induction sensors are placed on an annular magnetic field concentrator 2, which makes it possible to increase the value of magnetic induction acting on the Hall sensor by a factor of ten (G. Weiss, Physics of Galvanomagnetic Semiconductor Devices and Their Application. Ed. O.K. Khomeriki. M, "Energy", 1974, 384 s) - [4]. The magnetic pulse from the spatially oriented blood gems enters the magnetic field concentrator 2 and the Hall sensor 4. The signal from the Hall sensor 4 through the amplifier 5, the filter 6 enters the negative feedback winding 3 located on the magnetic field concentrator 2, and induces in the concentrator an oppositely directed magnetic flux, and a negative feedback signal balances the input signal in such a way that the Hall sensor operates in a linear region with small values of induction.

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.The received signal is amplified by the amplifier 5 of the measuring channel, then the bandpass filter 6 of this channel extracts the main informative component from it, then the signal is fed to the differential amplifier 12, the second input of which receives a signal from the compensation channel, whose magnetic induction sensor 9 receives the same noise, noise and pickups that are received at the magnetic induction sensor 4, while the magnetic induction sensor 9 is installed upstream of the blood. The signals from the measuring and compensation channels are subtracted on the differential amplifier 12, a rectangular pulse is formed from the received signal by the pulse shaper 13, which is fed to the reset input of the trigger 14. At the output of the trigger 14, we obtain a pulse whose duration is proportional to the rate of time delay of the appearance of the magnetic induction sensor, inverse proportional to the movement of blood mass.

Технико-экономическая эффективность полезной модели состоит в увеличении чувствительности и точности измерения, благодаря введению концентраторов магнитного поля и обмоток отрицательной обратной связи.The technical and economic efficiency of the utility model consists in increasing the sensitivity and accuracy of the measurement, thanks to the introduction of magnetic field concentrators and negative feedback windings.

Claims

1. A device for measuring blood flow velocity containing a magnetic tag generator, a measuring channel and a compensation channel, each of which consists of a series-connected magnetic induction sensor, amplifier and a band-pass filter, while the outputs of the band-pass filters of the measuring and compensation channels are connected to the inputs of the differential amplifier, whose output through the first pulse shaper is connected to the input of the comparing device, to the other input of which through the second pulse shaper dklyuchen generator magnetic label, characterized in that the measuring and compensation channels introduced magnetic field concentrators, wherein the magnetic induction sensors are installed.

2. The device according to claim 1, characterized in that the negative feedback windings connected to the outputs of the corresponding bandpass filters are located on the concentrators of the measuring and compensation channels.