RU2214786C2 - Тепловой измеритель скорости кровотока - Google Patents
Тепловой измеритель скорости кровотока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214786C2 RU2214786C2 RU2001133568/14A RU2001133568A RU2214786C2 RU 2214786 C2 RU2214786 C2 RU 2214786C2 RU 2001133568/14 A RU2001133568/14 A RU 2001133568/14A RU 2001133568 A RU2001133568 A RU 2001133568A RU 2214786 C2 RU2214786 C2 RU 2214786C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- differential thermocouple
- signal
- working
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам медицинской измерительной техники, а именно к устройствам контроля скорости кровотока. Тепловой измеритель скорости кровотока содержит цилиндрический зонд, который изготовлен из пластической массы и в котором расположены безынерционный и инерционный рабочие спаи, содержащие контактные поверхности, и нерабочий спай дифференциальной термопары, а также устройство измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары. Последнее содержит электронный усилитель, дифференциатор, запоминающее устройство, устройство умножения на постоянный коэффициент, компаратор и электронный счетчик времени с соответствующими связями. Контактные поверхности рабочих спаев дифференциальной термопары выполнены плоскими и расположены в плоскости одного из торцов зонда с возможностью контакта с исследуемой областью объекта контроля. Измеритель прост по конструкции и надежен в эксплуатации. 3 ил.
Description
Изобретение относится к средствам медицинской измерительной техники, а именно к устройствам контроля скорости кровотока.
Известен тепловой измеритель скорости кровотока (Авторское свидетельство 810214. Датчик для измерения скорости потока крови. Бюл. 9, 1981), содержащий два термоэлемента, установленные в потоке крови один против другого, один из которых подключен к источнику тока, а другой - к блоку регистрации. Термоэлемент, подключенный к источнику тока, охлаждает поток крови за счет энергии последнего, а с помощью другого термоэлемента измеряется температура потока крови. Скорость потока крови измеряется по изменению температуры этого потока.
Недостатком такого теплового измерителя кровотока является инвазивность измерения и необходимость подвода значительной энергии к термоэлементу, охлаждающему поток крови.
Наиболее близким по технической сущности является тепловой измеритель скорости кровотока (Авторское свидетельство 923519. Катетерный датчик для измерения линейной скорости кровотока. Бюл. 16, 1982), содержащий цилиндрический зонд, изготовленный из пластической массы, в котором расположены безынерционный и инерционный рабочие спаи, содержащие контактные поверхности, и нерабочий спай дифференциальной термопары и устройство измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары.
В процессе измерения зонд измерителя кровотока вводится в исследуемый сосуд, к безынерционному спаю подводится поток теплоты от электрического нагревателя, а скорость кровотока определяется по сигналу дифференциальной термопары.
Недостатком указанного теплового измерителя скорости кровотока является его инвазивность, вызванная тем, что при измерении зонд непосредственно вводится в исследуемый сосуд, что требует проведения операции.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса измерения, его ускорение и исключение травмы исследуемого сосуда.
Технический результат - создание простого по конструкции и надежного в эксплуатации теплового измерителя скорости кровотока, обеспечивающего неинвазивность измерения.
Технический результат достигается тем, что в тепловом измерителе кровотока, содержащем цилиндрический зонд, изготовленный из пластической массы, в котором расположены безынерционный и инерционный рабочие спаи, содержащие контактные поверхности, и нерабочий спай дифференциальной термопары и устройство измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары, контактные поверхности рабочих спаев дифференциальной термопары выполнены плоскими и расположены в плоскости одного из торцов цилиндрического зонда с возможностью контакта с исследуемой областью объекта контроля, а в состав устройства измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары дополнительно включены электронный усилитель, дифференциатор, запоминающее устройство, устройство умножения на постоянный коэффициент, компаратор и электронный счетчик времени, при этом выход дифференциальной термопары подключен ко входу электронного усилителя, а выход последнего подключен к дифференциатору, запоминающему устройству и к одному из входов компаратора, выход дифференциатора подключен к включающему входу электронного счетчика времени, выход запоминающего устройства подключен ко входу устройства умножения на постоянный коэффициент, а выход этого устройства подключен ко второму входу компаратора, причем выход компаратора подключен к выключающему входу электронного счетчика времени.
Такая конструкция теплового измерителя скорости кровотока обеспечивает возможность неинвазивного контроля скорости кровотока за счет использования различия в скорости подвода теплоты к безынерционному и инерционному рабочим спаям дифференциальной термопары при контакте их с исследуемой областью объекта контроля.
По сравнению с прототипом заявленная конструкция имеет отличительные особенности в совокупности элементов, их конструктивном исполнении и взаимном расположении.
Схема теплового измерителя скорости кровотока показаны на фиг.1.
На фиг.2 показаны сигналы термопар.
На фиг. 3 показана экспериментальная зависимость выходной величины измерителя от скорости движения жидкой среды.
Тепловой измеритель скорости кровотока содержит (фиг.1) измерительный зонд 1, изготовленный из пластической массы, в котором расположены безынерционный 2 и инерционный 3 рабочие спаи и нерабочий 4 спай дифференциальной термопары и устройство измерения и обработки 5 сигнала дифференциальной термопары. Дифференциальная термопара составлена из двух включенных встречно термопар 6 и 7, имеющих одинаковые статические, но различные динамические характеристики. Контактные поверхности 8 и 9 соответственно безынерционного и инерционного рабочих спаев выполнены плоскими и расположены в плоскости 10 одного из торцов цилиндрического зонда с возможностью контакта с измеряемой областью 11 объекта контроля. Устройство измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары состоит из электронного усилителя 12, дифференциатора 13, запоминающего устройства 14, устройства умножения на постоянный коэффициент 15, компаратора 16 и электронного счетчика времени 17. Выход дифференциальной термопары подключен ко входу электронного усилителя 12, а выход последнего подключен к дифференциатору 13, запоминающему устройству 14 и к одному из входов компаратора 16. Выход дифференциатора 13 подключен к включающему входу электронного счетчика времени 17, выход запоминающего устройства 14 подключен ко входу устройства умножения на постоянный коэффициент 15, а выход этого устройства соединен со вторым входом компаратора 16, а его выход подключен к выключающему входу электронного счетчика времени 17.
Работа теплового измерителя скорости кровотока осуществляется следующим образом.
Рабочие спаи 2 и 3 предварительно охлаждают до окружающей температуры. Затем нижний (на фиг.1) торец зонда, в плоскости которого располагаются рабочие спаи 2 и 3, приводят в контакт с исследуемой областью объекта контроля 11, например со стенкой сосуда, по которой протекает кровь. При этом сигнал термопары 6, рабочий спай 8 которой обладает малой тепловой инерцией, практически сразу достигает температуры поверхности объекта контроля. Изменение сигнала U1 этой термопары во времени показано на фиг.2а.
В это время сигнал термопары 7, рабочий спай 9 которой имеет значительную тепловую инерцию (в десять и более раз превосходящую тепловую инерцию спая 8), увеличивается по экспоненциальному закону (фиг.2б), а темп его увеличения зависит от интенсивности подвода теплоты от потока крови через стенку сосуда к спаю. Так как термопары 6 и 7 включены встречно, то их результирующий сигнал, являющийся сигналом U дифференциальной термопары, имеет вид, показанный на фиг.2в. При этом начальное значение сигнала Uд дифференциальной термопары равно U1.
С течением времени в связи с увеличением сигнала U2 термопары 9 сигнал Uд дифференциальной термопары уменьшится (фиг.2в). За характеристику скорости кровотока принимают отрезок времени Т, за который выходной сигнал уменьшится до значения, равного 0,368 U1. Причем с увеличением скорости кровотока значение Т уменьшается.
Зависимость величины Т от скорости потока жидкости W имеет вид (фиг.3). Эта зависимость получена экспериментально в опытах с моделью сосуда, в качестве которого служила силиконовая трубка с внутренним диаметром 4 мм и толщиной стенки 0,5 мм. Модельной жидкостью при этом служила вода, предварительно нагретая до температуры 37oС.
Измерение величины Т с помощью устройства 5 измерения и обработки информации сигнала дифференциальной термопары осуществляется следующим образом.
В момент установки зонда на исследуемую область объекта контроля сигнал Uд дифференциальной термопары становится максимальным. Сигнал U на выходе электронного усилителя, который пропорционален сигналу дифференциальной термопары (U = кUд, к - коэффициент усиления электронного усилителя 12), также становится максимальным U = UМ = кU1. При этом дифференциатор вырабатывает электрический импульсный сигнал, который запускает в работу электронный счетчик времени 17. Одновременно запоминающее устройство 14 запоминает максимальное значение UM. Сигнал UМ поступает на вход устройства умножения на постоянный коэффициент 15 и после умножения на 0,368 поступает на второй вход компаратора, то есть на этот вход компаратора поступает сигнал, равный 0,368UM. В тоже время на вход компаратора все время поступает уменьшающийся сигнал U (фиг.2г). В момент времени, когда сигнал U, поступающий на первый вход компаратора, станет равным 0,368UM, то есть сигналу, поступающему на второй вход компаратора, последний вырабатывает электрический сигнал, который поступает на выключающий вход электронного счетчика, и отсчет времени прекращается. Полученное значение времени равно интервалу Т, по которому и определяют скорость кровотока.
Преимуществом предлагаемого технического решения является:
- простота конструкции и эксплуатации;
- неинвазивность измерения;
- генераторный сигнал зонда;
- малая стоимость.
- простота конструкции и эксплуатации;
- неинвазивность измерения;
- генераторный сигнал зонда;
- малая стоимость.
Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе термопар, изготовленных из стандартных электродных материалов, и электронных микросхем.
Устройство может найти применение при рутинных исследованиях кровотока в различных органах человека.
Claims (1)
- Тепловой измеритель скорости кровотока, содержащий цилиндрический зонд, изготовленный из пластической массы, в котором расположены безынерционный и инерционный рабочие спаи, содержащие контактные поверхности, и нерабочий спай дифференциальной термопары, а также устройство измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары, отличающийся тем, что контактные поверхности рабочих спаев дифференциальной термопары выполнены плоскими и расположены в плоскости одного из торцов цилиндрического зонда с возможностью контакта с исследуемой областью объекта контроля, а устройство измерения и обработки сигнала дифференциальной термопары содержит электронный усилитель, дифференциатор, запоминающее устройство, устройство умножения на постоянный коэффициент, компаратор и электронный счетчик времени, при этом выход дифференциальной термопары подключен ко входу электронного усилителя, а выход последнего подключен к дифференциатору, запоминающему устройству и к первому входу компаратора, выход дифференциатора подключен к включающему входу электронного счетчика времени, выход запоминающего устройства подключен к входу устройства умножения на постоянный коэффициент, выход которого подключен ко второму входу компаратора, выход которого подключен к выключающему входу электронного счетчика времени.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133568/14A RU2214786C2 (ru) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | Тепловой измеритель скорости кровотока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001133568/14A RU2214786C2 (ru) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | Тепловой измеритель скорости кровотока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001133568A RU2001133568A (ru) | 2003-08-20 |
| RU2214786C2 true RU2214786C2 (ru) | 2003-10-27 |
Family
ID=31988564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001133568/14A RU2214786C2 (ru) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | Тепловой измеритель скорости кровотока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2214786C2 (ru) |
-
2001
- 2001-12-10 RU RU2001133568/14A patent/RU2214786C2/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5461910A (en) | Fluid flow direction and velocity monitor | |
| JP2002500357A (ja) | 熱伝導率および比熱を測定するためのタイムラグ方法 | |
| ATE143494T1 (de) | Messung von wärmeleitung und spezifischer wärme | |
| AU610583B2 (en) | Temperature measuring device | |
| US3435400A (en) | Thermal probe | |
| US3623364A (en) | Probe for indicating the flow of fluid | |
| KR960024293A (ko) | 열식 유량계 | |
| RU2214786C2 (ru) | Тепловой измеритель скорости кровотока | |
| US20180306618A1 (en) | Adhesive flow meter | |
| US3332285A (en) | Fast precision temperature sensing thermocouple probe | |
| GB2287792A (en) | Method and devices for measurement of flow speed using continuous oscillations in a thermal wave | |
| SE7901124L (sv) | Anordning for overvakning av korrosion | |
| JPS6254152A (ja) | 熱電対を利用した測定方法及びセンサ | |
| US4202203A (en) | Oscillator detector | |
| US4467658A (en) | Hydro resistance anemometer | |
| US3221554A (en) | High temperature sensors | |
| Abdel-Rahman | On the yaw-angle characteristics of hot-wire anemometers | |
| SU1636726A1 (ru) | Способ определени диаметров капель жидкости в двухфазном потоке и устройство дл его осуществлени | |
| SU1270588A1 (ru) | Способ определени составл ющих теплового потока и устройство дл его осуществлени | |
| SU1150484A1 (ru) | Тепловой расходомер | |
| SU945796A1 (ru) | Термоанемометр | |
| SU923519A1 (ru) | Катетерный датчик дл измерени линейной скорости кровотока | |
| Matin et al. | Physics of transition to annular flow in microchannel flow boiling process | |
| SU59757A1 (ru) | Анемометр | |
| Mathioulakis et al. | A pulsed-wire technique for velocity and temperature measurements in natural convection flows |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031211 |