RU2175523C1 - Pulse oximeter - Google Patents

Pulse oximeter Download PDF

Info

Publication number
RU2175523C1
RU2175523C1 RU2000130027/14A RU2000130027A RU2175523C1 RU 2175523 C1 RU2175523 C1 RU 2175523C1 RU 2000130027/14 A RU2000130027/14 A RU 2000130027/14A RU 2000130027 A RU2000130027 A RU 2000130027A RU 2175523 C1 RU2175523 C1 RU 2175523C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
output
outputs
input
inputs
Prior art date
Application number
RU2000130027/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
К.М. Матус
С.А. Муранов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "МИКАРД-ЛАНА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "МИКАРД-ЛАНА" filed Critical Закрытое акционерное общество "МИКАРД-ЛАНА"
Priority to RU2000130027/14A priority Critical patent/RU2175523C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2175523C1 publication Critical patent/RU2175523C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medical equipment, applicable for noninvasive variation of saturation of arterialized blood with oxygen in the conditions of continuous monitoring. SUBSTANCE: the pulse dosimeter has a source of radiation in the red radiation bend, connected to the first current source, source of radiation in the infra-red radiation band, connected to the second current source, photodetector made in the form of a photodiode, and an electric signal converter, connected to the photodetector, DC voltage amplifier, whose input is connected to the output of the electric signal converter made in the form of a voltage-to-voltage converter, series-connected first synchronous detector, whose first input is connected to the output of the DC voltage amplifier, the first high-pass filter and the first AC voltage amplifier, series-connected second synchronous detector, whose first input is connected to the output of the DC voltage amplifier, the second high-pass filter and the second AC voltage amplifier, as well as an antiphase pulse shaper at a frequency of 200 to 2000 Hz, whose first output is connected to the control input of the first synchronous detector, and the second output - to the control input of the second synchronous detector, and connected with its output to the indicator, and with its first and second inputs - to the outputs of the first and second AC voltage amplifiers, respectively, of the function computation unit. In addition, use is made of a reference voltage driver with "Amplitude of currents", "Balance of currents" and "″α″" regulators, as well as an adjustable AC voltage source at a frequency of 1 to 2 Hz and a switch with the respective couplings. EFFECT: provision of check-up of pulse oximeter in the process of manufacture and service. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для неинвазивного измерения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга. The invention relates to medical equipment and can be used for non-invasive measurement of arterial blood oxygen saturation in continuous monitoring mode.

Одним из важных диагностических и прогностических показателей в анестизиологии, реанимации и интенсивной терапии является степень насыщения циркулирующей крови кислородом, которая характеризуется коэффициентом сатурации. One of the important diagnostic and prognostic indicators in anesthesiology, intensive care and intensive care is the degree of saturation of the circulating blood with oxygen, which is characterized by a saturation coefficient.

Для определения коэффициента сатурации неинвазивным методом используют пульсовые оксиметры, принцип действия которых основан на спектрометрии тканей пальца или мочки уха. To determine the saturation coefficient by a non-invasive method, pulse oximeters are used, the principle of which is based on spectrometry of the tissues of the finger or earlobe.

Известные пульсовые оксиметры содержат в своем составе источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, и фотоприемник, подключенный к усилительному тракту [1]. Задачей усилительного тракта является формирование четырех сигналов: постоянных составляющих красного и инфракрасного каналов и переменных составляющих красного и инфракрасного каналов. При этом усилитель должен удовлетворять очень высоким техническим требованиям, в частности, усилитель должен иметь большой динамический диапазон (порядка 600 дБ согласно работе [1]), должен иметь, как правило, систему автоматической регулировки усиления и мощности излучения источников излучения, должен обеспечивать высокую стабильность величин отношений переменных и постоянных составляющих красного и инфракрасного сигналов. Known pulse oximeters comprise a red radiation source connected to the first current source, an infrared radiation source connected to the second current source, and a photodetector connected to the amplification path [1]. The task of the amplification path is the formation of four signals: constant components of the red and infrared channels and variable components of the red and infrared channels. In this case, the amplifier must satisfy very high technical requirements, in particular, the amplifier must have a large dynamic range (of the order of 600 dB according to [1]), should have, as a rule, a system for automatically adjusting the gain and radiation power of radiation sources, and should provide high stability the ratios of the variables and the constant components of the red and infrared signals.

Выполнение этих требований весьма затруднительно, что приводит к резкому снижению точности определения коэффициента сатурации. Сложность используемого оборудования приводит к усложнению его обслуживания и повышению его цены. The fulfillment of these requirements is very difficult, which leads to a sharp decrease in the accuracy of determining the saturation coefficient. The complexity of the equipment used complicates its maintenance and increases its price.

Известен пульсовой оксиметр, описанный в работе [2, с. 16, рис. 1]. Этот пульсовой оксиметр содержит источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, подключенного к преобразователю электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя ток-напряжение. Для выполнения измерений пульсовым оксиметром-прототипом необходимо иметь усилительный тракт с высокими техническими характеристиками, указанными при описании аналога [1]. Known pulse oximeter described in [2, p. 16, fig. 1]. This pulse oximeter contains a red radiation source connected to the first current source, an infrared radiation source connected to the second current source, a photodetector made in the form of a photodiode connected to an electric signal converter, made in the form of a current-voltage converter . To perform measurements with a pulse prototype oximeter, it is necessary to have an amplification path with high technical characteristics specified in the description of the analogue [1].

Известен также пульсовой оксиметр [3]. Этот пульсовой оксиметр содержит источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение-напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой (200-2000) Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции

Figure 00000002

где S - коэффициент сатурации, A Hb λ1 и A Hb λ2 - коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения, соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения, ΔVλ1 и ΔVλ2 - двойные амплитуды переменного напряжения на выходах, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока,
Figure 00000003
- коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн, соответственно, в красном и инфракрасном диапазонах излучения.Also known pulse oximeter [3]. This pulse oximeter contains a red radiation source connected to the first current source, an infrared radiation source connected to the second current source, a photodetector made in the form of a photodiode, and an electrical signal converter connected to the photodetector, a DC voltage amplifier the input of which is connected to the output of the electric signal converter, made in the form of a voltage-voltage converter, connected in series the first synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the DC voltage amplifier, the first high-pass filter and the first AC voltage amplifier, connected in series with the second synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the DC voltage amplifier, the second high-pass filter and the second amplifier AC voltage, as well as an antiphase pulse shaper with a frequency of (200-2000) Hz, the first output of which is connected to the control input of the first synchronous detector ora, and the second output - to the control input of the second synchronous detector, and its output connected to the indicator, and its first and second input - to the outputs, respectively, first and second AC voltage amplifiers function calculating unit
Figure 00000002

where S is the saturation coefficient, A Hb λ1 and A Hb λ2 - extinction coefficients of the restored hemoglobin at radiation wavelengths, respectively, in the red and infrared radiation ranges, ΔV λ1 and ΔV λ2 are double amplitudes of the alternating voltage at the outputs, respectively, of the first and second AC voltage amplifiers,
Figure 00000003
- the extinction coefficient of oxyhemoglobin at wavelengths, respectively, in the red and infrared ranges of radiation.

В первом варианте пульсового оксиметра по патенту [3] преобразователь электрического сигнала выполнен в виде преобразователя напряжение-напряжение, а усилитель напряжения постоянного тока имеет линейную характеристику. In the first embodiment of the pulse oximeter according to the patent [3], the electric signal converter is made in the form of a voltage-voltage converter, and the DC voltage amplifier has a linear characteristic.

Во втором варианте пульсового оксиметра по патенту [3] преобразователь электрического сигнала выполнен в виде преобразователя ток-напряжение, а усилитель напряжения постоянного тока выполнен с логарифмической характеристикой преобразования. In the second embodiment of the pulse oximeter according to the patent [3], the electric signal converter is made in the form of a current-voltage converter, and the DC voltage amplifier is made with a logarithmic conversion characteristic.

Недостатком всех рассмотренных пульсовых оксиметров, в том числе оксиметра по патенту [3], является невозможность их поверки в процессе изготовления и эксплуатации, что приводит к снижению точности измерения коэффициента сатурации. Снижение точности измерения обусловлено как изменением параметров входящих в пульсовой оксиметр элементов и блоков, так и отклонением от номинальных значений длин волн источников излучения в красном и инфракрасном диапазонах излучения. The disadvantage of all considered pulse oximeters, including the oximeter according to the patent [3], is the impossibility of their verification during manufacturing and operation, which leads to a decrease in the accuracy of measurement of the saturation coefficient. The decrease in measurement accuracy is due to both a change in the parameters of the elements and blocks included in the pulse oximeter, and a deviation from the nominal wavelengths of the radiation sources in the red and infrared radiation ranges.

Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение возможности поверки пульсового оксиметра в процессе изготовления и эксплуатации. The problem solved by the invention is the ability to verify the pulse oximeter in the manufacturing process and operation.

Указанная задача решается тем, что в пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение-напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой (200-2000) Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции

Figure 00000004

где S - коэффициент сатурации,
Figure 00000005
- коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения, соответственно, в красном и инфракрасном диапазонах излучения, α = ΔVλ1/ΔVλ2, ΔVλ1и ΔVλ2 - двойные амплитуды переменного напряжения на выходах, соответственно, первого и второго усилителей напряжения переменного тока,
Figure 00000006
- коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн, соответственно, в красном и инфракрасном диапазонах излучения, дополнительно введены формирователь опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ″α″, а также регулируемый источник переменного напряжения частотой (1-2) Гц и коммутатор, при этом первый и второй выходы формирователя опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым выходами формирователя противофазных импульсов частотой (200-2000) Гц, первый и второй выходы коммутатора подключены к управляющим входам, соответственно, первого источника тока и второго источника тока, выход регулируемого источника переменного напряжения частотой (1-2) Гц подключен к входу ″α″ формирователя опорных напряжений, упомянутый блок вычисления функции выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора, при этом первый и второй входы мультиплексора являются, соответственно, первым и вторым входами упомянутого блока вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов, соответственно, управляющие входы аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора соединены с первым и вторым управляющими выходами микропроцессора.This problem is solved in that in a pulse oximeter containing a radiation source in the red radiation range connected to the first current source, an infrared radiation source connected to the second current source, a photodetector made in the form of a photodiode, and an electrical signal converter connected to the photodetector, a DC voltage amplifier, the input of which is connected to the output of the electric signal converter, made in the form of a voltage-voltage converter connected in series to the first synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the DC voltage amplifier, the first high-pass filter and the first AC voltage amplifier, connected in series to the second synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the DC-voltage amplifier, second high-pass filter and a second AC voltage amplifier, as well as an antiphase pulse generator with a frequency of (200-2000) Hz, the first output of which is connected to the control at the input of the first synchronous detector, and the second output to the control input of the second synchronous detector, and connected to its output to the indicator and its first and second inputs to the outputs of the first and second AC voltage amplifiers, respectively, the function calculation unit
Figure 00000004

where S is the saturation coefficient,
Figure 00000005
are the extinction coefficients of the reduced hemoglobin at the radiation wavelengths, respectively, in the red and infrared radiation ranges, α = ΔV λ1 / ΔV λ2 , ΔV λ1 and ΔV λ2 are the double amplitudes of the alternating voltage at the outputs, respectively, of the first and second AC voltage amplifiers,
Figure 00000006
- extinction coefficient of oxyhemoglobin at wavelengths, respectively, in the red and infrared ranges of radiation, an additional voltage shaper with regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and ″ α ″, as well as an adjustable source of alternating voltage with frequency (1-2) are additionally introduced Hz and a switch, while the first and second outputs of the reference voltage driver are connected, respectively, to the first and second inputs of the switch, the first and second control inputs of which are connected, respectively, with the first and second output Ami of the generator of antiphase pulses with a frequency of (200-2000) Hz, the first and second outputs of the switch are connected to the control inputs, respectively, of the first current source and the second current source, the output of an adjustable AC source with a frequency of (1-2) Hz is connected to the input voltage reference shaper, said function calculation unit is made in the form of a series-connected multiplexer, an analog-to-digital converter and a microprocessor, while the first and second inputs of the multiplexer are, respectively but, first and second inputs of said arithmetic function unit, third and fourth multiplexer inputs connected to outputs of the first and second synchronous detectors, respectively, control inputs of the analog-to-digital converter and multiplexer are connected to first and second control outputs of the microprocessor.

Кроме этого в предлагаемом пульсовом оксиметре формирователь опорных напряжений может содержать два операционных усилителя, резистивный делитель напряжения, три резистивных регулируемых делителя напряжений и два резистора обратной связи, при этом первый вывод резистивного регулируемого делителя напряжения соединен с шиной постоянного напряжения, а его второй вывод - с шиной нулевого потенциала, выход первого резистивного регулируемого делителя напряжения соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, резистивный делитель напряжения, второй и третий резистивные регулируемые делители напряжения включены между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, средняя точка второго резистивного регулируемого делителя соединена с шиной постоянного напряжения, средняя точка третьего резистивного регулируемого делителя напряжения является входом ″α″ формирователя опорных напряжений, первый резистор обратной связи включен между выходом первого операционного усилителя и его инвертирующим входом, второй резистор обратной связи включен между выходом второго операционного усилителя и его инвертирующим входом, первый, второй и третий регулируемые резистивные делители напряжения являются, соответственно, регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ″α″, выходы первого и второго операционных усилителей являются, соответственно, первым и вторым выходами формирователя опорных напряжений. In addition, in the proposed pulse oximeter, the reference voltage driver can contain two operational amplifiers, a resistive voltage divider, three resistive adjustable voltage dividers and two feedback resistors, while the first output of the resistive adjustable voltage divider is connected to the DC bus, and its second output to the zero potential bus, the output of the first resistive adjustable voltage divider is connected to the midpoint of the resistive voltage divider, resistive div a voltage divider, second and third resistive adjustable voltage dividers are connected between the inverting inputs of the first and second operational amplifiers, the midpoint of the second resistive adjustable divider is connected to the DC bus, the middle point of the third resistive adjustable voltage divider is the input ″ α ″ of the reference voltage shaper, the first resistor feedback is connected between the output of the first operational amplifier and its inverting input, the second feedback resistor is on between the output of the second operational amplifier and its inverting input, the first, second, and third adjustable resistive voltage dividers are, respectively, the regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and ″ α ″, the outputs of the first and second operational amplifiers are, respectively, the first and second outputs of the reference voltage driver.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - функциональная схема пульсового оксиметра,
на фиг. 2 - функциональная схема блока вычисления функции (1),
на фиг. 3 - пример принципиальной схемы ФОН,
на фиг. 4 - схема преобразователя напряжение-напряжение,
на фиг. 5 - схема, поясняющая формирование токовых сигналов на выходах первого и второго источников тока,
на фиг. 6 - временные диаграммы сигналов на выходах формирователя противофазных импульсов, синхронных детекторов и усилителей напряжения переменного тока,
на фиг. 7 - временные диаграммы сигналов на управляющих входах и выходах коммутатора.
The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 is a functional diagram of a pulse oximeter,
in FIG. 2 is a functional block diagram of the calculation function (1),
in FIG. 3 - an example of the concept of the background,
in FIG. 4 is a diagram of a voltage-voltage converter,
in FIG. 5 is a diagram explaining the formation of current signals at the outputs of the first and second current sources,
in FIG. 6 is a timing diagram of the signals at the outputs of the antiphase pulse generator, synchronous detectors and AC voltage amplifiers,
in FIG. 7 - timing diagrams of the signals at the control inputs and outputs of the switch.

На чертежах обозначены:
1 - источник излучения в красном диапазоне излучения,
2 - первый источник тока,
3 - источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения,
4 - второй источник тока,
5 - фотоприемник,
6 - преобразователь напряжение-напряжение,
7 - усилитель напряжения постоянного тока,
8 - первый синхронный детектор,
9 - первый фильтр верхних частот,
10 - первый усилитель напряжения переменного тока,
11 - второй синхронный детектор,
12 - второй фильтр верхних частот,
13 - второй усилитель напряжения переменного тока,
14 - формирователь противофазных импульсов,
15 - индикатор,
16 - блок вычисления функции,
17, 18 - разделительные конденсаторы,
19, 20 - резисторы CR-цепочек,
21 - формирователь опорных напряжений,
22 - регулируемый источник переменного напряжения,
23 - коммутатор,
24 - мультиплексор,
25 - аналого-цифровой преобразователь,
26 - микропроцессор,
27 - первый операционный усилитель,
28 - второй операционный усилитель,
29, 30 - последовательно соединенные первый и второй резисторы, образующие резистивный делитель напряжения,
31 - третий резистор, образующий первый резистивный регулируемый делитель напряжения,
32, 33, 34 - последовательно соединенные четвертый, пятый, шестой резисторы, образующие второй резистивный регулируемый делитель напряжения,
35 - седьмой резистор, образующий третий резистивный регулируемый делитель напряжения,
36 - первый резистор обратной связи,
37 - второй резистор обратной связи,
38 - третий операционный усилитель,
39 - третий резистор обратной связи,
40 - четвертый резистор обратной связи,
41 - форма сигнала на первом выходе формирователя 14,
42 - форма сигнала на втором выходе формирователя 14,
43 - форма сигнала на выходе синхронного детектора 8,
44 - форма сигнала на выходе синхронного детектора 11,
45 - форма сигнала на выходе усилителя 10,
46 - форма сигнала на выходе усилителя 13,
t - ось времени,
U - ось напряжений.
In the drawings are indicated:
1 - radiation source in the red radiation range,
2 - the first current source,
3 - radiation source in the infrared range of radiation,
4 - a second current source,
5 - photodetector,
6 - voltage-voltage converter,
7 - DC voltage amplifier,
8 - the first synchronous detector,
9 - the first high-pass filter,
10 is a first AC voltage amplifier,
11 is a second synchronous detector,
12 is a second high-pass filter,
13 is a second AC voltage amplifier,
14 - shaper antiphase pulses,
15 - indicator
16 is a function calculation unit,
17, 18 - isolation capacitors,
19, 20 - resistors of CR-chains,
21 - shaper of the reference voltage,
22 is an adjustable source of alternating voltage,
23 - switch
24 - multiplexer,
25 - analog-to-digital Converter,
26 - microprocessor,
27 - the first operational amplifier,
28 is a second operational amplifier,
29, 30 - series-connected first and second resistors forming a resistive voltage divider,
31 - a third resistor forming a first resistive adjustable voltage divider,
32, 33, 34 - series-connected fourth, fifth, sixth resistors forming a second resistive adjustable voltage divider,
35 is a seventh resistor forming a third resistive adjustable voltage divider,
36 is a first feedback resistor,
37 - second feedback resistor,
38 is the third operational amplifier,
39 is a third feedback resistor,
40 - fourth feedback resistor,
41 - waveform at the first output of the driver 14,
42 - waveform at the second output of the driver 14,
43 - waveform at the output of the synchronous detector 8,
44 - waveform at the output of the synchronous detector 11,
45 - waveform at the output of amplifier 10,
46 - waveform at the output of the amplifier 13,
t is the time axis
U is the axis of stresses.

Пульсовой оксиметр (см. фиг. 1) содержит источник 1 излучения, подключенный к первому источнику 2 тока, источник 3 излучения, подключенный к второму источнику 4 тока, фотоприемник 5, подключенный к преобразователю 6 напряжение-напряжение. The pulse oximeter (see Fig. 1) contains a radiation source 1 connected to the first current source 2, a radiation source 3 connected to the second current source 4, a photodetector 5 connected to the voltage-voltage converter 6.

Источники 1 и 3 излучения выполнены в виде светодиодов. Длина волны излучения источника 1 лежит в красном диапазоне излучения и составляет, например, (650±10) нм. Длина волны излучения источника 3 лежит в инфракрасном диапазоне излучения и составляет, например, (940±15) нм. Sources 1 and 3 of the radiation are made in the form of LEDs. The radiation wavelength of source 1 lies in the red emission range and is, for example, (650 ± 10) nm. The radiation wavelength of source 3 lies in the infrared range and is, for example, (940 ± 15) nm.

Фотоприемник 5 выполнен в виде фотодиода. Диапазон длин волн воспринимаемых фотоприемником 5 световых сигналов должен перекрывать диапазон длин волн, в котором лежат длины волн излучаемых источниками 1 и 3 сигналов. The photodetector 5 is made in the form of a photodiode. The wavelength range of the light signals received by the photodetector 5 should overlap the wavelength range in which the wavelengths emitted by the signal sources 1 and 3 lie.

Преобразователь 6 выполнен в виде преобразователя напряжение-напряжение, например, по схеме, приведенной на фиг. 4. В частности, преобразователь 6 выполнен на третьем операционном усилителе 38, охваченном отрицательной обратной связью с помощью делителя, включенного между выходом третьего операционного усилителя 38 и шиной нулевого потенциала и образованного третьим и четвертым резисторами обратной связи 39 и 40. Между точкой соединения резисторов обратной связи 39 и 40 и инвертирующим входом третьего операционного усилителя 38 включен фотоприемник 5, выполненный в виде фотодиода. Преобразователь 6 может быть выполнен и по другим известным схемам преобразователя напряжение-напряжение. The converter 6 is made in the form of a voltage-voltage converter, for example, according to the circuit shown in FIG. 4. In particular, the converter 6 is made on the third operational amplifier 38, covered by negative feedback using a divider connected between the output of the third operational amplifier 38 and the zero potential bus and formed by the third and fourth feedback resistors 39 and 40. Between the connection point of the feedback resistors communication 39 and 40 and the inverting input of the third operational amplifier 38 includes a photodetector 5, made in the form of a photodiode. Converter 6 can also be implemented according to other known voltage-voltage converter circuits.

Пульсовой оксиметр содержит также усилитель 7 напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя 6 электрического сигнала, последовательно соединенные первый синхронный детектор 8, первый вход которого подключен к выходу усилителя 7, первый фильтр 9 верхних частот и первый усилитель 10 напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор 11, первый вход которого подключен к выходу усилителя 7, второй фильтр 12 верхних частот и второй усилитель 13 напряжения переменного тока. The pulse oximeter also contains a DC voltage amplifier 7, the input of which is connected to the output of the electric signal converter 6, serially connected to a first synchronous detector 8, the first input of which is connected to the output of amplifier 7, a first high-pass filter 9 and a first AC voltage amplifier 10, in series connected by a second synchronous detector 11, the first input of which is connected to the output of the amplifier 7, a second high-pass filter 12 and a second AC voltage amplifier 13.

Идентичные фильтры 9 и 12 верхних частот могут быть выполнены по различным известным схемам, в том числе в виде простейших разделительных CR-цепочек на пассивных элементах 17, 19 и 18, 20 (см. фиг. 1). Нижнюю границу полосы пропускания фильтров 9 и 12 выбирают исходя и из минимально возможной частоты сердцебиения пациента. Обычно нижняя граница полосы пропускания фильтров 9 и 12 составляет десятые доли герца. Identical high-pass filters 9 and 12 can be made according to various well-known schemes, including in the form of simple separation CR-chains on passive elements 17, 19 and 18, 20 (see Fig. 1). The lower limit of the passband of the filters 9 and 12 is chosen based on and from the lowest possible heart rate of the patient. Typically, the lower limit of the passband of filters 9 and 12 is tenths of a hertz.

Усилители 10 и 13 напряжения переменного тока должны обеспечить усиление переменных составляющих сигналов на выходах синхронных детекторов 8 и 11 в диапазоне частот сердцебиения пациента, то есть достаточен диапазон частот от долей герца до единиц герц. Amplifiers 10 and 13 of AC voltage should provide amplification of the variable component signals at the outputs of synchronous detectors 8 and 11 in the frequency range of the patient’s heartbeat, that is, a sufficient frequency range from fractions of a hertz to units of hertz is sufficient.

Первый выход формирователя 14 противофазных импульсов подключен к первому управляющему входу коммутатора 23 и управляющему входу первого синхронного детектора 8. Второй выход формирователя 14 подключен к второму управляющему входу коммутатора 23 и управляющему входу второго синхронного детектора 1. Формирователь 14 может быть выполнен, например, в виде простейшего мультивибратора. Кроме этого формирователь 14 может быть выполнен в виде делителя частоты тактовых импульсов микропроцессора 26, входящего в состав блока 16. Частота следования импульсов на выходе формирователя 14 составляет (200-2000) Гц. При более низкой частоте следования импульсов на выходе формирователя 14 снижается точность определения коэффициента сатурации из-за погрешностей временного квантования. При повышении частоты импульсов увеличиваются требования к техническим характеристикам источников 1, 3 излучения и синхронных детекторов 8 и 11. The first output of the antiphase pulse shaper 14 is connected to the first control input of the switch 23 and the control input of the first synchronous detector 8. The second output of the shaper 14 is connected to the second control input of the switch 23 and the control input of the second synchronous detector 1. The shaper 14 can be made, for example, in the form the simplest multivibrator. In addition, the shaper 14 can be made in the form of a frequency divider of the clock pulses of the microprocessor 26, which is part of the unit 16. The pulse repetition rate at the output of the shaper 14 is (200-2000) Hz. At a lower pulse repetition rate at the output of the shaper 14, the accuracy of determining the saturation coefficient is reduced due to time quantization errors. With an increase in the pulse frequency, the requirements for the technical characteristics of radiation sources 1, 3 and synchronous detectors 8 and 11 increase.

Выходы усилителей 10 и 13 подключены, соответственно, к первому и второму входам блока 16 вычисления функции (1), выход которого подключен к индикатору 15. The outputs of the amplifiers 10 and 13 are connected, respectively, to the first and second inputs of the block 16 for calculating the function (1), the output of which is connected to the indicator 15.

Блок 16 выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора 24, аналого-цифрового преобразователя 25 и микропроцессора 26. При этом первый и второй входы мультиплексора 24 являются, соответственно, первым и вторым входами блока 26 вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора 26 соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов 8 и 11, соответственно (фиг. 2). Block 16 is made in the form of series-connected multiplexer 24, analog-to-digital converter 25 and microprocessor 26. In this case, the first and second inputs of multiplexer 24 are, respectively, the first and second inputs of the function calculation unit 26, the third and fourth inputs of multiplexer 26 are connected to the outputs of the first and second synchronous detectors 8 and 11, respectively (Fig. 2).

Индикатор 15 может представлять собой стрелочный индикатор, цифровое табло, монитор персонального компьютера и тому подобное устройство. The indicator 15 may be a dial indicator, a digital display, a personal computer monitor, and the like.

Пульсовой оксиметр содержит также формирователь 21 опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов" ("Амплитуда 1"), "Баланс токов" ("Баланс 1") и ″α″, а также регулируемый источник 22 переменного напряжения частотой (1-2) Гц. При этом первый и второй выходы формирователя 21 опорного напряжения подключены, соответственно, к первому и второму входам коммутатора 23, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам, соответственно, первого источника 2 тока и второго источника 4 тока. Выход регулируемого источника 22 переменного напряжения частотой (1-2) Гц подключен к входу ″α″ формирователя 21 опорных напряжений (фиг. 1, 5). The pulse oximeter also contains a driver of 21 reference voltages with regulators "Amplitude of currents" ("Amplitude 1"), "Balance of currents" ("Amplitude 1") and ″ α ″, as well as an adjustable source 22 of alternating voltage with a frequency of (1-2) Hz . In this case, the first and second outputs of the driver 21 of the reference voltage are connected, respectively, to the first and second inputs of the switch 23, the first and second outputs of which are connected to the control inputs, respectively, of the first current source 2 and the second current source 4. The output of the adjustable source 22 of an alternating voltage with a frequency of (1-2) Hz is connected to the input ″ α ″ of the driver 21 of the reference voltage (Fig. 1, 5).

Формирователь 21 опорных напряжений (см. фиг. 3) содержит, в частности, первый и второй операционные усилители 27 и 28, резистивный делитель напряжения, три резистивных регулируемых делителя напряжений и два резистора 36 и 37 обратной связи. Резистивный делитель напряжения выполнен на последовательно соединенных прецизионных первом и втором резисторах 29 и 30. Первый резистивный регулируемый делитель напряжения выполнен на третьем резисторе 31. Второй резистивный регулируемый делитель напряжения выполнен на последовательно соединенных четвертом, пятом и шестом резисторах 32, 33 и 34. Третий резистивный регулируемый делитель напряжения выполнен на седьмом резисторе 35. Резисторы 31, 33 и 35 представляют собой потенциометры. The voltage reference driver 21 (see FIG. 3) includes, in particular, the first and second operational amplifiers 27 and 28, a resistive voltage divider, three resistive adjustable voltage dividers and two feedback resistors 36 and 37. The resistive voltage divider is made on series-connected precision first and second resistors 29 and 30. The first resistive adjustable voltage divider is made on the third resistor 31. The second resistive voltage divider is made on the fourth, fifth, and sixth resistors 32, 33, and 34 connected in series. Third resistive an adjustable voltage divider is made on the seventh resistor 35. Resistors 31, 33 and 35 are potentiometers.

Первый вывод первого регулируемого делителя напряжения соединен с шиной постоянного напряжения, а его второй вывод - с шиной нулевого потенциала. Выход первого регулируемого делителя напряжения соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения. Резистивный делитель напряжения, второй и третий регулируемые делители напряжения включены между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей 27 и 28. Средняя точка второго регулируемого делителя соединена с шиной постоянного напряжения. Средняя точка третьего регулируемого делителя напряжения является входом "″α″" формирователя 21 опорных напряжений. Первый резистор 36 обратной связи включен между выходом первого операционного усилителя 27 и его инвертирующим входом, второй резистор 37 обратной связи включен между выходом второго операционного усилителя 28 и его инвертирующим входом. Первый, второй и третий регулируемые резистивные делители напряжения являются, соответственно, регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ″α″. Выходы первого и второго операционных усилителей 27 и 28 являются, соответственно, первым и вторым выходами формирователя 21 опорных напряжений. The first terminal of the first adjustable voltage divider is connected to the DC bus, and its second terminal is connected to the zero potential bus. The output of the first adjustable voltage divider is connected to the midpoint of the resistive voltage divider. The resistive voltage divider, the second and third adjustable voltage dividers are connected between the inverting inputs of the first and second operational amplifiers 27 and 28. The midpoint of the second adjustable divider is connected to the DC bus. The midpoint of the third adjustable voltage divider is the input "″ α ″ ″ of the driver 21 of the reference voltage. A first feedback resistor 36 is connected between the output of the first operational amplifier 27 and its inverting input, a second feedback resistor 37 is connected between the output of the second operational amplifier 28 and its inverting input. The first, second and third adjustable resistive voltage dividers are, respectively, the regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and ″ α ″. The outputs of the first and second operational amplifiers 27 and 28 are, respectively, the first and second outputs of the driver 21 of the reference voltage.

В общем случае формирователь опорных напряжений может быть выполнен и по другим схемам, например, с использованием микропроцессора и цифроаналогового преобразователя. In the General case, the voltage reference driver can be performed according to other schemes, for example, using a microprocessor and a digital-to-analog converter.

Регулируемый источник 22 переменного напряжения может представлять собой аналоговый генератор инфранизкой частоты (1-2) Гц с регулируемой от нуля до заданного значения амплитудой напряжения. The adjustable source of alternating voltage 22 may be an analog generator of infra-low frequency (1-2) Hz with adjustable voltage amplitude from zero to a predetermined value.

Формирователь 21 опорных напряжений и регулируемый источник 22 переменного напряжения могут быть построены и по другим схемам, обеспечивающим формирование указанных напряжений, в том числе с использованием микропроцессоров и цифроаналогового преобразователя. Shaper 21 reference voltages and an adjustable source 22 of alternating voltage can be constructed according to other schemes that ensure the formation of these voltages, including using microprocessors and a digital-to-analog converter.

Предлагаемый пульсовой оксиметр работает следующим образом. The proposed pulse oximeter works as follows.

В рабочем режиме напряжение на выходе регулируемого источника 22 устанавливают равным нулю. Регуляторы "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ″α″ находятся в своих рабочих положениях, установленных при градуировке пульсового оксиметра. In operating mode, the voltage at the output of the regulated source 22 is set equal to zero. The regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and ″ α ″ are in their working positions, established when calibrating the pulse oximeter.

Источники 1, 3 излучения и фотоприемник 5 устанавливают на пальце или мочке уха с помощью известных приспособлений. На выходах формирователя 21 опорных напряжений вырабатываются постоянные напряжения U1 и U2, которые поступают на первый и второй входы коммутатора 23. На первый и второй управляющие входы коммутатора 23 поступают сдвинутые одна относительно другой по времени синхронизирующие импульсные последовательности S1 и S2. И в результате на выходах коммутатора 23 формируются сдвинутые одна относительно другой по времени импульсные последовательности N1 и N2 с амплитудами импульсов U1 и U2. Импульсные последовательности N1 и N2 поступают далее на входы первого и второго источников 2 и 4 тока, которые вырабатывают токи I1 и I2, мгновенные значения которых пропорциональны амплитудам импульсов U1 и U2. Источники 1 и 3 поочередно формируют световые потоки в красном и инфракрасном диапазонах, которые, пройдя через исследуемый объект, вызывают ток в цепи фотоприемника 5, пропорциональный в каждый момент времени интенсивности облучения. Сформированный на выходе преобразователя 6 сигнал усиливается усилителем 7 и поступает затем на входы синхронных детекторов 8 и 11, которые синхронизируются импульсами, поступающими от формирователя 14 импульсов на их управляющие входы и на управляющие входы коммутатора 23. При этом на выходе синхронного детектора 8 формируется сигнал, пропорциональный натуральному логарифму светового потока, прошедшего через исследуемый объект в красном диапазоне излучения, а на выходе синхронного детектора 11 - в инфракрасном диапазоне. Выделенные фильтрами 9 и 12 и усиленные усилителями 10 и 13 переменные составляющие сигналов поступают на первый и второй входы блока 16 вычисления функции (1), на третий и четвертый входы которого поступают сигналы с выходов синхронных детекторов 8 и 11. Сигналы, поступившие на первый и второй входы мультиплексора 24, синхронизируемого сигналом управления со второго управляющего выхода микропроцессора 26, преобразуются аналого-цифровым преобразователем 25, синхронизируемым сигналом управления с первого управляющего выхода микропроцессора 26, в последовательности цифровых отсчетов, которые вводятся в микропроцессор 26 и используются для вычисления значений α и коэффициента сатурации S. На выходе микропроцессора 26 формируется цифровой сигнал, несущий информацию о коэффициенте сатурации, который отображается на индикаторе 15. При этом благодаря логарифмической характеристике преобразования в предлагаемом устройстве амплитуды переменных составляющих сигналов мало зависят от толщины ткани пальца или мочки уха, сохраняя при этом информацию о пульсовом объеме окисленного и восстановленного гемоглобина.Sources 1, 3 of radiation and a photodetector 5 are installed on the finger or earlobe using known devices. At the outputs of the reference voltage driver 21, constant voltages U 1 and U 2 are generated, which are supplied to the first and second inputs of the switch 23. The synchronized pulse sequences S 1 and S 2 shifted relative to one another in time arrive at the first and second control inputs of the switch 23. And as a result, at the outputs of the switch 23, pulse sequences N 1 and N 2 are shifted relative to one another in time with pulse amplitudes U 1 and U 2 . Pulse sequences N 1 and N 2 then go to the inputs of the first and second current sources 2 and 4, which produce currents I 1 and I 2 , the instantaneous values of which are proportional to the amplitudes of the pulses U 1 and U 2 . Sources 1 and 3 alternately form luminous fluxes in the red and infrared ranges, which, passing through the object under study, cause a current in the photodetector circuit 5, which is proportional at each moment of time to the radiation intensity. The signal generated at the output of converter 6 is amplified by amplifier 7 and then fed to the inputs of synchronous detectors 8 and 11, which are synchronized by pulses from pulse former 14 to their control inputs and to control inputs of switch 23. A signal is generated at the output of synchronous detector 8, proportional to the natural logarithm of the light flux passing through the object under study in the red range of radiation, and at the output of the synchronous detector 11 in the infrared range. The variable signal components extracted by filters 9 and 12 and amplified by amplifiers 10 and 13 are fed to the first and second inputs of function calculation unit 16 (1), the third and fourth inputs of which receive signals from the outputs of synchronous detectors 8 and 11. The signals received at the first and the second inputs of the multiplexer 24, synchronized by the control signal from the second control output of the microprocessor 26, are converted by an analog-to-digital converter 25, synchronized by the control signal from the first control output of the microprocessor 26, into a sequence of digital samples that are entered into the microprocessor 26 and are used to calculate the values of α and the saturation coefficient S. At the output of the microprocessor 26, a digital signal is generated that carries information about the saturation coefficient, which is displayed on the indicator 15. Moreover, due to the logarithmic conversion characteristic in the proposed device amplitude the variable signal components are little dependent on the thickness of the tissue of the finger or earlobe, while maintaining information about the pulse volume of oxidized and restored new hemoglobin.

При проведении настройки или проверки метрологических характеристик пульсового оксиметра в пространство между источниками 1, 3 излучения и фотоприемником 5 устанавливают вместо живой ткани светофильтр с заданными характеристиками поглощения в красном и инфракрасном диапазонах длин волн. На выходе регулируемого источника 22 переменного напряжения устанавливают заданную амплитуду Δ U гармонического инфранизкочастотного напряжения частотой 1-2 Гц. На первом и втором выходах формирователя 21 опорных напряжений вырабатываются два постоянных напряжения U1 и U2 с пульсирующими составляющими ΔU1 и ΔU2.When adjusting or checking the metrological characteristics of the pulse oximeter, a filter with specified absorption characteristics in the red and infrared wavelength ranges is installed instead of living tissue in the space between the radiation sources 1, 3 and the photodetector 5. At the output of an adjustable source of alternating voltage 22, a predetermined amplitude Δ U of harmonic infra-low-frequency voltage with a frequency of 1-2 Hz is set. At the first and second outputs of the driver 21 of the reference voltage generated two constant voltage U 1 and U 2 with pulsating components ΔU 1 and ΔU 2 .

Выходные сигналы формирователя 21 опорных напряжений поступают на первый и второй входы коммутатора 23, на выходе которого формируются сдвинутые одна относительно другой по времени импульсные последовательности N1 и N2 с амплитудами импульсов U1 и U2 с пульсирующими составляющими ΔU1 и ΔU2. Импульсные последовательности N1 и N2 поступают далее на входы первого и второго источников 2 и 4 тока, которые вырабатывают токи I1+ΔI1 и I2+ΔI2, мгновенные значения которых пропорциональны амплитудам импульсов U1+ΔU1 и U2+ΔU2 (фиг. 5, 7).The output signals of the driver 21 of the reference voltage are supplied to the first and second inputs of the switch 23, at the output of which the pulse sequences N 1 and N 2 shifted relative to one another are generated with pulse amplitudes U 1 and U 2 with pulsating components ΔU 1 and ΔU 2 . Pulse sequences N 1 and N 2 then go to the inputs of the first and second current sources 2 and 4, which generate currents I 1 + ΔI 1 and I 2 + ΔI 2 , the instantaneous values of which are proportional to the pulse amplitudes U 1 + ΔU 1 and U 2 + ΔU 2 (Fig. 5, 7).

Метрологическая поверка основной погрешности предлагаемого пульсового оксиметра сводится к установке поверяемых значений коэффициентов сатурации с помощью регуляторов "Амплитуда токов", "Баланс токов" и ″α″ и в сравнении показаний коэффициентов сатурации с их установленными значениями в рабочем диапазоне коэффициентов поглощения света, которые задаются при помощи светофильтров с известными характеристиками. При этом, вращая движок резистора 31 ("Амплитуда токов"), одновременно изменяют величины напряжений U1 и U2 и, следовательно, амплитуды токов I1 и I2, вращая движок резистора ("Баланс токов"), изменяют отношение напряжений U1/U2 и отношение амплитуд токов I1/I2. Вращая движок резистора 35 (″α″), изменяют отношение пульсирующих составляющих напряжений ΔU1/ΔU2 и отношение амплитуд токов ΔI1/ΔI2.Metrological verification of the basic error of the proposed pulse oximeter is reduced to setting verified values of the saturation coefficients using the regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and ″ α ″ and comparing the readings of the saturation coefficients with their set values in the operating range of light absorption coefficients, which are set at help filters with known characteristics. At the same time, rotating the resistor 31 engine ("Amplitude of currents"), simultaneously changing the voltage values U 1 and U 2 and, therefore, the amplitudes of the currents I 1 and I 2 , rotating the resistor engine ("Current balance"), changing the voltage ratio U 1 / U 2 and the ratio of the amplitudes of the currents I 1 / I 2 . Rotating the resistor engine 35 (″ α ″), the ratio of the pulsating voltage components ΔU 1 / ΔU 2 and the ratio of the amplitudes of the currents ΔI 1 / ΔI 2 are changed.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечивать поверки пульсового оксиметра в процессе изготовления и эксплуатации. Thus, the present invention allows for the verification of the pulse oximeter in the manufacturing process and operation.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что устройство на его основе может быть изготовлено на основании приведенного описания и чертежей и использовано для неинвазивного измерения насыщения артериальной крови кислородом в режиме непрерывного мониторинга. Industrial applicability of the invention is determined by the fact that a device based on it can be made on the basis of the above description and drawings and used for non-invasive measurement of arterial blood oxygen saturation in continuous monitoring mode.

Источники информации
1. Стерлин Ю.Г. Специфические проблемы разработки пульсовых оксиметров. Медицинская техника, 1993, N 6, с. 26-30.
Sources of information
1. Sterlin Yu.G. Specific problems in the development of pulse oximeters. Medical Technology, 1993, N 6, p. 26-30.

2. Орлов А.С. Определение степени насыщения циркулирующей крови кислородом по амплитуде пульсовой волны. Медицинская техника, 1992, N 5, с. 16-17. 2. Orlov A.S. Determination of the degree of saturation of circulating blood with oxygen by the amplitude of the pulse wave. Medical Technology, 1992, N 5, p. 16-17.

3. Патент РФ N 2152030, МПК G 01 N 33/49, опубл. 27.06.2000 г. (прототип). 3. RF patent N 2152030, IPC G 01 N 33/49, publ. 06/27/2000 (prototype).

Claims (2)

1. Пульсовой оксиметр, содержащий источник излучения в красном диапазоне излучения, подключенный к первому источнику тока, источник излучения в инфракрасном диапазоне излучения, подключенный к второму источнику тока, фотоприемник, выполненный в виде фотодиода, и преобразователь электрического сигнала, подключенный к фотоприемнику, усилитель напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом преобразователя электрического сигнала, выполненного в виде преобразователя напряжение - напряжение, последовательно соединенные первый синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, первый фильтр верхних частот и первый усилитель напряжения переменного тока, последовательно соединенные второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя напряжения постоянного тока, второй фильтр верхних частот и второй усилитель напряжения переменного тока, а также формирователь противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый выход которого подключен к управляющему входу первого синхронного детектора, а второй выход - к управляющему входу второго синхронного детектора, и подключенный своим выходом к индикатору и своими первым и вторым входами - к выходам соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока блок вычисления функции
Figure 00000007

где S - коэффициент сатурации;
Figure 00000008
- коэффициенты экстинкции восстановленного гемоглобина на длинах волн излучения соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения;
Figure 00000009
- двойные амплитуды переменного напряжения на выходах соответственно первого и второго усилителей напряжения переменного тока;
т
Figure 00000010
- коэффициент экстинкции оксигемоглобина на длинах волн соответственно в красном и инфракрасном диапазонах излучения,
отличающийся тем, что он дополнительно содержит формирователь опорных напряжений с регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и "α", а также регулируемый источник переменного напряжения частотой 1 - 2 Гц и коммутатор, при этом первый и второй выходы формирователя опорного напряжения подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя противофазных импульсов частотой 200 - 2000 Гц, первый и второй выходы коммутатора подключены к управляющим входам соответственно первого источника тока и второго источника тока, выход регулируемого источника переменного напряжения частотой 1 - 2 Гц подключен к входу "α" формирователя опорных напряжений, упомянутый блок вычисления функции выполнен в виде последовательно соединенных мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя и микропроцессора, при этом первый и второй входы мультиплексора являются соответственно первым и вторым входами упомянутого блока вычисления функции, третий и четвертый входы мультиплексора соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов, соответственно, управляющие входы аналого-цифрового преобразователя и мультиплексора соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами микропроцессора.
1. A pulse oximeter containing a radiation source in the red radiation range connected to the first current source, an infrared radiation source connected to the second current source, a photodetector made in the form of a photodiode, and an electrical signal converter connected to the photodetector, a voltage amplifier DC, the input of which is connected to the output of the electrical signal converter, made in the form of a voltage-voltage converter, connected in series a second synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the DC voltage amplifier, the first high-pass filter and the first AC voltage amplifier, connected in series with the second synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the DC voltage amplifier, the second high-pass filter and the second amplifier AC voltage, as well as an antiphase pulse shaper with a frequency of 200 - 2000 Hz, the first output of which is connected to the control input of the first synchronous detector torus, and the second output to the control input of the second synchronous detector, and connected to its outputs to the indicator and its first and second inputs to the outputs of the first and second AC voltage amplifiers, respectively, the function calculation unit
Figure 00000007

where S is the saturation coefficient;
Figure 00000008
- extinction coefficients of reduced hemoglobin at radiation wavelengths, respectively, in the red and infrared radiation ranges;
Figure 00000009
- double amplitudes of the alternating voltage at the outputs of the first and second amplifiers of the AC voltage, respectively;
t
Figure 00000010
- the extinction coefficient of oxyhemoglobin at wavelengths, respectively, in the red and infrared ranges of radiation,
characterized in that it further comprises a voltage shaper with regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and "α", as well as an adjustable source of alternating voltage with a frequency of 1 - 2 Hz and a switch, while the first and second outputs of the voltage shaper are connected respectively, to the first and second inputs of the switch, the first and second control inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the antiphase pulse generator with a frequency of 200 - 2000 Hz, the first and second outputs of the switch are connected to the control inputs of the first current source and the second current source, the output of an adjustable AC voltage source with a frequency of 1 - 2 Hz is connected to the input "α" of the reference voltage driver, the mentioned function calculation unit is made in the form of series-connected multiplexer, analog-to-digital converter and microprocessor wherein the first and second inputs of the multiplexer are respectively the first and second inputs of said function calculation unit, the third and fourth inputs of the multiplex ra connected to outputs of the first and second synchronous detectors, respectively, control inputs of the analog-to-digital converter and a multiplexer connected respectively with the first and second control outputs of the microprocessor.
2. Пульсовый оксиметр по п.1, отличающийся тем, что формирователь опорных напряжений содержит два операционных усилителя, резистивный делитель напряжения, три резистивных регулируемых делителя напряжений и два резистора обратной связи, при этом первый вывод первого резистивного регулируемого делителя напряжения соединен с шиной постоянного напряжения, а его второй вывод - с шиной нулевого потенциала, выход первого резистивного регулируемого делителя напряжения соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, резистивный делитель напряжения, второй и третий резистивные регулируемые делители напряжения включены между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, средняя точка второго резистивного регулируемого делителя соединена с шиной постоянного напряжения, средняя точка третьего резистивного регулируемого делителя напряжения является входом "α" формирователя опорных напряжений, первый резистор обратной связи включен между выходом первого операционного усилителя и его инвертирующим входом, второй резистор обратной связи включен между выходом второго операционного усилителя и его инвертирующим входом, первый, второй и третий резистивные регулируемые делители напряжения являются соответственно регуляторами "Амплитуда токов", "Баланс токов" и "α", выходы первого и второго операционных усилителей являются соответственно первым и вторым выходами формирователя опорных напряжений. 2. The pulse oximeter according to claim 1, characterized in that the reference voltage generator comprises two operational amplifiers, a resistive voltage divider, three resistive adjustable voltage dividers and two feedback resistors, while the first output of the first resistive adjustable voltage divider is connected to a constant voltage bus and its second output is with a zero potential bus, the output of the first resistive adjustable voltage divider is connected to the midpoint of the resistive voltage divider, the resistive d voltage divider, the second and third resistive adjustable voltage dividers are connected between the inverting inputs of the first and second operational amplifiers, the midpoint of the second resistive adjustable divider is connected to the DC bus, the middle point of the third resistive adjustable voltage divider is the input "α" of the reference voltage shaper, the first resistor feedback is connected between the output of the first operational amplifier and its inverting input, the second feedback resistor is on between the output of the second operational amplifier and its inverting input, the first, second, and third resistive adjustable voltage dividers are, respectively, the regulators "Amplitude of currents", "Balance of currents" and "α", the outputs of the first and second operational amplifiers are respectively the first and second outputs of the shaper reference stresses.
RU2000130027/14A 2000-11-30 2000-11-30 Pulse oximeter RU2175523C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130027/14A RU2175523C1 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Pulse oximeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000130027/14A RU2175523C1 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Pulse oximeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2175523C1 true RU2175523C1 (en) 2001-11-10

Family

ID=20242801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000130027/14A RU2175523C1 (en) 2000-11-30 2000-11-30 Pulse oximeter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2175523C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005006976A1 (en) * 2003-07-18 2005-01-27 Nikolay Alekseevich Tsvetkov Device for medicamental testing of a patient
US7373192B2 (en) 2004-02-25 2008-05-13 Nellcor Puritan Bennett Inc. Oximeter red and IR zero calibration control
RU2496418C1 (en) * 2012-06-08 2013-10-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Pulse oximeter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Медицинская техника, № 5, 1992, с.16-17. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005006976A1 (en) * 2003-07-18 2005-01-27 Nikolay Alekseevich Tsvetkov Device for medicamental testing of a patient
US7373192B2 (en) 2004-02-25 2008-05-13 Nellcor Puritan Bennett Inc. Oximeter red and IR zero calibration control
RU2496418C1 (en) * 2012-06-08 2013-10-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) Pulse oximeter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5348005A (en) Simulation for pulse oximeter
US6018674A (en) Fast-turnoff photodiodes with switched-gain preamplifiers in photoplethysmographic measurement instruments
US8507281B2 (en) Method of removing abnormal data and blood component spectroscopy analysis system employing the same
US5193543A (en) Method and apparatus for measuring arterial blood constituents
JP3925945B2 (en) A method for measuring oxygen saturation in tissues that are supplied with blood without damaging the specimen
Budidha et al. Design and development of a modular, multichannel photoplethysmography system
WO1994003102A1 (en) Optical monitor (oximeter, etc.) with motion artefact suppression
JPH01500493A (en) Multi-pulse oxygen concentration measurement method and device
JPH06174A (en) Pulse oximeter
JPH0477572B2 (en)
JPS6111097B2 (en)
JPH06254061A (en) Diagnostic device
EP0955869A1 (en) Direct to digital oximeter
JPS63500435A (en) anesthesia monitor
AU605552B2 (en) Oximeter apparatus and method for measuring arterial blood constituents
Ibrahim et al. Heart rate measurement from the finger using a low-cost microcontroller
JPH05269116A (en) Improved artery blood monitor device
RU2175523C1 (en) Pulse oximeter
JP2004148069A (en) Reflection type detector for degree of blood oxygen saturation
Gupta et al. Design and development of pulse oximeter
RU2194445C2 (en) Pulsating oximeter
RU2233620C1 (en) Pulse oxymeter
RU2201139C1 (en) Device for controlling pulse oximeter
RU2152030C1 (en) Pulsating oximeter
Raikham et al. Non-invasive blood components measurement using optical sensor system interface

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20051228

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091201