RU2066114C1

RU2066114C1 - Device for measurement of spatial and time contrasts of surfaces of biological objects

Info

Publication number: RU2066114C1
Application number: RU94009072A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Викторовна Маяцкая; Александр Николаевич Сергиевский; Владимир Павлович Тертичко
Original assignee: Татьяна Викторовна Маяцкая; Александр Николаевич Сергиевский; Владимир Павлович Тертичко
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1996-09-10

Abstract

FIELD: medical equipment, in particular, functional diagnosis of various diseases. SUBSTANCE: device has stabilized power source 1, transducer 2 including light source 3, non-transparent partition 4, diaphragm 5, pressure transducer 6 and photodetector 7, as well as DC amplifier 8, ripple filter 9, balancing unit 10, analog-to-digital converter unit 11, digital-to-analog converter 12, matching unit 13, control and measurement results processing unit 14, including control unit 15, keyboard 16, results (data base) storage unit 17, measurement results processing and display unit 18. Transducer 2 is brought in contact with the skin section under examination. Pressure transducer 6 transmits via units 11 and 13 a signal indicating the pressure of transducer 2 on the skin to control unit 15. If the pressure of transducer 2 on the skin section under examination is within the preset range, control unit 15 with the aid of unit 13 and converter 12 connects light source 3 to power source 1. Light passes through defining diaphragm 5 gets reflected from the skin section under examination and gets into photodetector 7. After photodetector 7 current is passed via amplifier 8 and filter 9, regulated with the aid of balancing unit 10 and converted with the aid of analog-to-digital converter 11 into a digital form, and transmitted with the aid of unit 13 to control and measurement results processing unit 14. EFFECT: enhanced accuracy of measurements of both spatial and time contrasts of the biological object section under examination, and informativity of the process of storage and processing of measurement results. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к функциональной диагностике различных заболеваний. The invention relates to medical equipment, namely to the functional diagnosis of various diseases.

Известны устройства для оценки отражающих свойств кожных покровов человека, имеющие датчик, содержащий источник света и фотоприемник [1]
Недостатками указанных аналогов является низкие точность и пространственное разрешение измерений за счет конструкции датчика (источник света удален от исследуемого участка кожи и рабочая площадь контакта датчика и объекта велика) и неэффективная обработка полученного сигнала.Known devices for evaluating the reflective properties of human skin, having a sensor containing a light source and a photodetector [1]
The disadvantages of these analogues are low accuracy and spatial resolution of measurements due to the design of the sensor (the light source is remote from the studied skin area and the working contact area of the sensor and the object is large) and inefficient processing of the received signal.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) выбрано устройство, которое не только содержит источник света и фотоприемник, находящиеся близко от исследуемого участка биообъекта и имеющее высокое пространственное разрешение, но и включающее в свой состав непрозрачную перегородку, позволяющую попадать в фотоприемник только свету, отраженному от биообъекта [2]
Недостатками прототипа являются как отсутствие фиксации давления датчика на поверхность биообъекта, так и отсутствие блоков балансировки (растяжки) диапазона измеряемых величин и хранения результатов, что приводит к нестабильности результатов измерений и потере точности при измерениях пространственной и временной контрастности исследуемого участка поверхности биообъекта, а также недостаточная информативность процесса измерений и их обработки.The closest technical solution (prototype) was chosen as a device that not only contains a light source and a photodetector located close to the studied area of the bioobject and has high spatial resolution, but also includes an opaque partition that allows only light reflected from the bioobject to enter the photodetector [2]
The disadvantages of the prototype are both the lack of fixing the pressure of the sensor on the surface of the biological object, and the absence of balancing blocks (stretching) of the range of measured values and the storage of results, which leads to instability of the measurement results and loss of accuracy when measuring the spatial and temporal contrast of the investigated area of the surface of the biological object, as well as insufficient informativeness of the measurement process and their processing.

Таким образом решаемой технической задачей изобретения является повышение как точности измерений пространственной и временной контрастности исследуемого участка биообъекта за счет фиксации давления датчика на поверхность биообъекта введения блока балансировки, то есть компенсации темнового тока и растяжки диапазона измеряемых величин, так и повышение информативности процесса хранения и обработки результатов измерений. Thus, the technical task of the invention is to increase both the accuracy of the spatial and temporal contrast measurements of the studied area of the biological object by fixing the pressure of the sensor on the surface of the biological object of the introduction of the balancing unit, that is, compensating for the dark current and stretching the range of measured values, and increasing the information content of the process of storing and processing the results measurements.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения пространственной и временной контрастности поверхностей биообъектов. The drawing shows a structural diagram of a device for measuring the spatial and temporal contrast of the surfaces of biological objects.

Устройство содержит стабилизированный источник питания 1, датчик 2, включающий в себя источник света 3, непрозрачную перегородку 4, диафрагму 5, датчик давления 6 и фотоприемник 7, а также усилитель постоянного тока 8, фильтр пульсаций 9, блок баланса 10, блок аналого-цифрового преобразования 11, цифроаналоговый преобразователь 12, блок сопряжения (интерфейсную плату) 13, блок управления и обработки результатов измерений (персональную вычислительную машину) 14, включающий блок управления 15, клавиатуру 16, блок хранения результатов (базу данных) 17 и блок обработки результатов измерения и их отображения 18. The device contains a stabilized power source 1, sensor 2, which includes a light source 3, an opaque partition 4, a diaphragm 5, a pressure sensor 6 and a photodetector 7, as well as a direct current amplifier 8, a ripple filter 9, a balance unit 10, an analog-to-digital unit conversion 11, digital-to-analog converter 12, interface unit (interface board) 13, control and processing unit for measurement results (personal computer) 14, including control unit 15, keyboard 16, results storage unit (database) 17 and bl for processing the measurement results and display 18.

Устройство работает следующим образом (на примере кожи человека). В начальный момент времени источник света отключен. Датчик 2 приводят в соприкосновение с исследуемым участком кожи, номер (координаты) которого заносятся с помощью клавиатуры 16 в блок хранения результатов 17. Датчик контакта 6 передает через блоки 11 и 13 сигнал о величине давления датчика на кожу в блок управления 15. В блоке управления 15 производится анализ, если давление датчика на исследуемый участок кожи находится в заданном диапазоне, то блок управления 15 с помощью блока 13 и преобразователя 12 подключает источник света 3 к стабилизированному источнику питания 1. Если же в процессе измерений давление датчика на кожу выходит из заданного диапазона то блок 15 выключает источник света до тех пор, пока давление не нормализуется. Свет проходит через нормирующую диафрагму 5, отражается от исследуемого участка кожи и попадает в фотоприемник 7 (непрозрачная перегородка 4 не дает попасть свету напрямую в фотоприемник 7). Ток после фотоприемника 7 пропускается через усилитель 8 и фильтр 9, регулируется с помощью блока баланса 10 (при этом верхняя граница устанавливается по эталону белого цвета, а нижняя по эталону черного цвета) и преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 11 в цифровую форму. Цифровой сигнал передают с помощью блока 13 в блок управления и обработки результатов и измерений 14, где он запоминается в блоке 17, обрабатывается и отображается в блоке 18 (на дисплее и/или принтере). The device operates as follows (for example, human skin). At the initial time, the light source is turned off. The sensor 2 is brought into contact with the studied skin area, the number (coordinates) of which are entered using the keypad 16 into the results storage unit 17. The contact sensor 6 transmits a signal about the pressure of the sensor on the skin through the blocks 11 and 13 to the control unit 15. In the control unit 15, an analysis is performed, if the pressure of the sensor on the studied skin area is in a predetermined range, then the control unit 15 connects the light source 3 to the stabilized power source 1 using the unit 13 and the converter 12. If, however, during the measurement the pressure of the sensor on the skin is out of the specified range, then the block 15 turns off the light source until the pressure is normalized. The light passes through the normalizing diaphragm 5, is reflected from the studied area of the skin and enters the photodetector 7 (opaque partition 4 does not allow light to directly enter the photodetector 7). The current after the photodetector 7 is passed through an amplifier 8 and a filter 9, is adjusted using the balance unit 10 (the upper limit is set according to the white standard, and the lower one according to the black standard) and converted using digital-to-analog converter 11. The digital signal is transmitted using block 13 to the control unit and processing the results and measurements 14, where it is stored in block 17, processed and displayed in block 18 (on the display and / or printer).

Использование устройства для измерения пространственной и временной контрастности поверхностей биологических объектов позволит повысить точность измерений за счет компенсации влияния величины давления на поверхность исследуемого объекта и за счет растяжки (балансировки) диапазона измеряемых величин. Using a device for measuring the spatial and temporal contrast of the surfaces of biological objects will improve the accuracy of measurements by compensating for the effect of pressure on the surface of the studied object and by stretching (balancing) the range of measured values.

Claims

A device for measuring the spatial and temporal contrast of the surfaces of biological objects, containing a power supply, a sensor including a light source connected to a power source, an opaque partition and a photodetector, as well as a recording unit, characterized in that a diaphragm and a pressure sensor, additionally connected in series are a DC amplifier, a ripple filter, a balance unit, as well as a digital-to-analog converter, an interface unit and a control unit measuring data processing and processing, including a control unit connected in series, a storage unit for results, a processing unit for measuring results and their display, and a recording unit made in the form of an analog-to-digital converter, while the analog-to-digital converter is connected in series with the interface unit and the unit control and processing of measurement results, the output of the balance unit is connected to the first input of the analog-to-digital Converter, the second input of which is connected to the pressure sensor output the output of the photodetector to the input of the DC amplifier, the second output of the interface unit is connected to the input of the digital-to-analog converter, the output of which is connected to the second input of the light source.