RU2354290C1

RU2354290C1 - Photoplethysmograph

Info

Publication number: RU2354290C1
Application number: RU2007126510/14A
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Хлабустин (RU); Борис Иванович Хлабустин; Антон Федорович Кононов (RU); Антон Федорович Кононов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ОКБ "РИТМ"
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-05-10
Also published as: RU2007126510A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medical equipment and can be used in functional diagnostics. A photoplethysmograph accommodates a pulse generator, a light source, an amplifier, a low-pass filter and a photodetector. The amplifier comprises a lock-in selective amplifier. Additionally, the photoplethysmograph includes a synchronous demodulator, a band-pass filter, a controlled voltage-to-current converter and a pulse distributor the first output of which is connected to the control input of the controlled voltage-to-current converter and the synchronisation input of the synchronous demodulator. The second, third, fourth and fifth outputs are connected to the first, second, third and fourth synchronisation inputs of the lock-in selective amplifier respectively. Its signal input is connected to the output of the photodetector, while the output is connected to the signal input of the synchronous demodulator with its output through the low-pass filter is connected to the signal input of the controlled voltage-to-current converter and through the band-pass with the output of the photoplethysmograph. The output of the controlled voltage-to-current converter is connected to a control circuit of light source intensity.

EFFECT: improved noise immunity from artificial light source.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться в функциональной диагностике.The invention relates to medical equipment and can be used in functional diagnostics.

Из описания к авторскому свидетельству СССР № 1591948, МПКЗ А61 В 5/02, публ. 1990 г. известен фотоплетизмограф, содержащий источник излучения, два фотоприемника, схему сравнения и регистрирующий прибор. Недостатком этого фотоплетизмографа является низкая точность, вызванная влиянием теплового излучения на кровоток в процессе измерения, влиянием нестабильности источника излучения, различными площадями фотоприемников и различными расстояниями от источника излучения до первого и второго фотоприемников.From the description of the USSR copyright certificate No. 1591948, IPPC A61 B 5/02, publ. 1990 is known photoplethysmograph containing a radiation source, two photodetectors, a comparison circuit and a recording device. The disadvantage of this photoplethysmograph is the low accuracy caused by the influence of thermal radiation on the bloodstream during the measurement process, the influence of the instability of the radiation source, different areas of the photodetectors and different distances from the radiation source to the first and second photodetectors.

Авторским свидетельством СССР № 786983, МПК А61В 5/02, публ. 1979 защищен фотоплетизмограф, содержащий фотоэлектронный датчик с фотоприемником, усилитель переменного тока, выполненный в виде регулируемого усилителя, демодулятор, фильтр низкой частоты, усилитель постоянного тока и регистрирующий прибор. Недостатками этого устройства являются недостаточная достоверность выделения фотоплетизмограммы, так как для наиболее точного воспроизведения фотоплетизмограммы необходимо обеспечить неизменные внешние условия работы: специальная подсветка источников инфракрасного света, экранировка внешних источников света и т.д. и, кроме того, достоверность также зависит от наличия импульсных помех.USSR copyright certificate No. 786983, IPC АВВ 5/02, publ. 1979 protected photoplethysmograph containing a photoelectronic sensor with a photodetector, an AC amplifier made in the form of an adjustable amplifier, a demodulator, a low-pass filter, a DC amplifier and a recording device. The disadvantages of this device are the lack of reliability of the photoplethysmogram extraction, since for the most accurate reproduction of the photoplethysmogram it is necessary to provide unchanged external working conditions: special illumination of infrared light sources, screening of external light sources, etc. and furthermore, the reliability also depends on the presence of impulse noise.

Фотоплетизмограф, защищенный патентом Российской Федерации № 2032376, МПК6 А61В 5/0295, публ. 1995 г., содержит последовательно соединенные генератор импульсов, амплитудный модулятор и источник света и последовательно соединенные фотоприемник, избирательный усилитель, выпрямитель, фильтр низких частот и полосовой усилитель, а также блок автоматической регулировки интенсивности излучения, последовательно соединенные дифференцирующий усилитель, компаратор и формирователь импульсов, при этом блок автоматической регулировки интенсивности излучения включен между выходом фильтра низких частот и управляющим входом амплитудного модулятора, входы дифференциального усилителя, формирователя импульсов, полосового усилителя и блока автоматической регулировки интенсивности излучения подключены к входам регистратора и являются соответственно выходами первой производной сигнала пульсации кровотока, сигнала моментов перехода этой производной через нуль, сигнала пульсации кровотока, сигнала постоянной составляющей фотоплетизмограммы.Photoplethysmograph, protected by the patent of the Russian Federation No. 2032376, IPC6 A61B 5/0295, publ. 1995, contains a series-connected pulse generator, an amplitude modulator and a light source and series-connected photodetector, a selective amplifier, a rectifier, a low-pass filter and a band amplifier, as well as an automatic intensity control unit, series-connected differentiating amplifier, a comparator and a pulse shaper, the unit for automatically adjusting the radiation intensity is connected between the output of the low-pass filter and the control input of the amplitude m undulator, the differential amplifier inputs of the pulse, a band amplifier and an automatic light intensity adjustment unit connected to inputs of the registrar and the outputs respectively are the first derivative of the blood flow pulsation, signal points of transition through zero of the derivative of the signal of blood flow pulsations photoplethysmogram signal constant component.

Такой фотоплетизмограф отличается повышенной сложностью и имеет недостаточно высокую помехозащищенность от источников искусственного освещения.Such a photoplethysmograph is characterized by increased complexity and has insufficiently high noise immunity from artificial lighting sources.

Из описания к патенту Российской Федерации № 2054884, МПК6 А61В 5/0295, публ. 1996 г. известен фотоплетизмограф, содержащий источник света, фотоприемник, последовательно соединенные регулируемый усилитель переменного тока, демодулятор, фильтр низких частот и усилитель постоянного тока, выход которого подключен к входу управления регулируемого усилителя переменного тока, а также блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений за счет обеспечения помехозащищенности, в него введен усилитель-ограничитель с управляемым порогом, информационный вход которого подключен к выходу фотоприемника, выполненного с логарифмической световой характеристикой, вход управления соединен с выходом усилителя постоянного тока, а выход - с входом регулируемого усилителя переменного тока, при этом выход демодулятора подключен к блоку регистрации. Этот фотоплетизмограф принят в качестве прототипа заявляемых технических решений. Недостаток прототипа - невысокая помехозащищенность от источников искусственного освещения.From the description of the patent of the Russian Federation No. 2054884, IPC6 A61B 5/0295, publ. 1996 is known photoplethysmograph containing a light source, a photodetector, a series-connected adjustable AC amplifier, a demodulator, a low-pass filter and a DC amplifier, the output of which is connected to the control input of an adjustable AC amplifier, as well as a recording unit, characterized in that, in order to increase the reliability of measurements by providing noise immunity, an amplifier-limiter with a controlled threshold is introduced into it, the information input of which is connected to the output of the photocopier iemnika adapted logarithmic light characteristic control input connected to the output of the dc amplifier, and the output - to the input of the controlled alternating current amplifier, the demodulator output is connected to the recording unit. This photoplethysmograph is adopted as a prototype of the claimed technical solutions. The disadvantage of the prototype is the low noise immunity from artificial lighting sources.

Технический результат от использования изобретения - повышение помехоустойчивости.The technical result from the use of the invention is to increase noise immunity.

Указанный технический результат достигается тем, что фотоплетизмограф, содержащий генератор импульсов, источник света, усилитель, фильтр нижних частот и фотоприемник, дополнительно содержит синхронный демодулятор, полосовой фильтр, управляемый преобразователь напряжение/ток и распределитель импульсов, усилитель выполнен в виде синхронного селективного усилителя, первый выход распределителя импульсов соединен с входом управления управляемого преобразователя напряжение/ток и входом синхронизации синхронного демодулятора, второй, третий, четвертый и пятый выходы соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами синхронизации синхронного селективного усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу фотоприемника, а выход к сигнальному входу синхронного демодулятора, выход которого через фильтр нижних частот соединен с сигнальным входом управляемого преобразователя напряжение/ток и через полосовой фильтр с выходом фотоплетизмографа, выход управляемого преобразователя напряжение/ток соединен с цепью управления интенсивностью излучения источника света. Синхронный селективный усилитель содержит операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с нулевой шиной, и два, включающих по четыре аналоговых ключа, коммутационных моста, в каждом из которых в одной диагонали включен конденсатор, а другая диагональ подключена к резистору, включенному между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, при этом управляющие входы аналоговых ключей в противоположных плечах первого коммутационного моста объединены и являются: один - первым входом синхронизации, другой - вторым входом синхронизации, управляющие входы аналоговых ключей в противоположных плечах второго коммутационного моста соединены и являются: один - третьим входом синхронизации, другой - четвертым входом синхронизации синхронного селективного усилителя. Распределитель импульсов содержит двухразрядный двоичный счетчик, счетный вход которого является входом распределителя импульсов, а единичный выход первого разряда - первым выходом распределителя импульсов, и подключенный к двухразрядному двоичному счетчику дешифратор с парафазными входами, первый, второй, третий и четвертый выходы которого являются вторым, третьим, четвертым и пятым выходами распределителя импульсов. Синхронный демодулятор содержит операционный усилитель, инвертирующий вход которого через резистор операционного усилителя соединен с выходом, а неинвертирующий вход через резистор неинвертирующего входа - с корпусом, сигнальный вход синхронного демодулятора соединен через резистор инвертирующего входа с инвертирующим входом операционного усилителя и через аналоговый ключ, управляющий вход которого является входом синхронизации, - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого является выходом синхронного демодулятора.The specified technical result is achieved in that the photoplethysmograph, containing a pulse generator, a light source, an amplifier, a low-pass filter and a photodetector, further comprises a synchronous demodulator, a bandpass filter, a controlled voltage / current converter and a pulse distributor, the amplifier is made in the form of a synchronous selective amplifier, the first the output of the pulse distributor is connected to the control input of the controlled voltage / current converter and the synchronization input of the synchronous demodulator, second, t third, fourth, and fifth outputs, respectively, with the first, second, third, and fourth synchronization selective synchronization amplifier inputs, the signal input of which is connected to the output of the photodetector, and the output is the signal input of the synchronous demodulator, the output of which is connected through the low-pass filter to the signal input of the voltage converter / current and through a band-pass filter with the output of a photoplethysmograph, the output of a controlled voltage / current converter is connected to the control circuit of the radiation intensity of the source ka light. The synchronous selective amplifier contains an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero bus, and two, including four analog keys, switching bridges, in each of which a capacitor is connected in one diagonal and the other diagonal is connected to a resistor connected between the inverting input and output operational amplifier, while the control inputs of the analog keys on the opposite shoulders of the first switching bridge are combined and are: one - the first synchronization input, the other - the second synchronization input, control inputs of the analog switches in opposite arms of the second switching bridge and are connected to one - third input synchronization another - fourth input synchronization simultaneous selective amplifier. The pulse distributor contains a two-bit binary counter, the counting input of which is the input of the pulse distributor, and a single output of the first discharge is the first output of the pulse distributor, and a decoder with paraphase inputs is connected to the two-bit binary counter, the first, second, third and fourth outputs of which are the second, third , fourth and fifth outputs of the pulse distributor. The synchronous demodulator contains an operational amplifier, the inverting input of which is connected to the output through the resistor of the operational amplifier, and the non-inverting input through the resistor of the non-inverting input is connected to the housing, the signal input of the synchronous demodulator is connected through the resistor of the inverting input to the inverting input of the operational amplifier and through an analog switch, the control input of which is a synchronization input, - with a non-inverting input of an operational amplifier, the output of which is the output of a synchronous demod snail.

Заявленное техническое решение соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость», так как отсутствует источник информации, в котором было бы описано техническое решение, содержащее отличительные признаки заявляемого технического решения и заявляемый фотоплетизмограф реализуется с использованием известных в технике элементов.The claimed technical solution meets the criteria of patentability "novelty", "inventive step" and "industrial applicability", as there is no source of information that would describe the technical solution containing the distinctive features of the claimed technical solution and the claimed photoplethysmograph is implemented using elements known in the art .

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена блочная схема заявляемого фотоплетизмографа, на фиг.2 - функциональная схема синхронного селективного усилителя, на фиг.3 - функциональная схема распределителя импульсов, на фиг.4 - функциональная схема синхронного демодулятора, на фиг.5 -временная диаграмма работы распределителя импульсов.The invention is illustrated by drawings. In Fig.1 shows a block diagram of the inventive photoplethysmograph, Fig.2 is a functional diagram of a synchronous selective amplifier, Fig.3 is a functional diagram of a pulse distributor, Fig.4 is a functional diagram of a synchronous demodulator, Fig.5 is a timing diagram of the distributor pulses.

На фиг.1…4 цифрами обозначены:In figure 1 ... 4 numbers denote:

1 - источник света;1 - light source;

2 - фотоприемник;2 - photodetector;

3 - синхронный селективный усилитель;3 - synchronous selective amplifier;

4 - синхронный демодулятор;4 - synchronous demodulator;

5 - полосовой фильтр;5 - band-pass filter;

6 - управляемый преобразователь напряжение/ток;6 - controlled voltage / current converter;

7 - фильтр нижних частот;7 - low pass filter;

8 - генератор импульсов;8 - pulse generator;

9 - распределитель импульсов;9 - pulse distributor;

10 - первый выход распределителя импульсов;10 - the first output of the pulse distributor;

11 - второй выход распределителя импульсов;11 - the second output of the pulse distributor;

12 - третий выход распределителя импульсов;12 - the third output of the pulse distributor;

13 - четвертый выход распределителя импульсов;13 - the fourth output of the pulse distributor;

14 - пятый выход распределителя импульсов;14 - fifth output of the pulse distributor;

15, 16, 17, 18 - аналоговые ключи первого коммутационного моста;15, 16, 17, 18 - analog keys of the first switching bridge;

19, 20, 21, 22 - аналоговые ключи второго коммутационного моста;19, 20, 21, 22 - analog keys of the second switching bridge;

23 - конденсатор в диагонали первого коммутационного моста;23 - capacitor in the diagonal of the first switching bridge;

24 - конденсатор в диагонали второго коммутационного моста;24 - capacitor in the diagonal of the second switching bridge;

25 - резистор синхронного селективного усилителя;25 - resistor synchronous selective amplifier;

26 - операционный усилитель синхронного селективного усилителя;26 - operational amplifier synchronous selective amplifier;

27 - двухразрядный двоичный счетчик;27 - two-digit binary counter;

28 - дешифратор с парафазными входами;28 - decoder with paraphase inputs;

29 - операционный усилитель синхронного демодулятора;29 - operational amplifier synchronous demodulator;

30 - резистор операционного усилителя синхронного демодулятора;30 - resistor operational amplifier synchronous demodulator;

31 - резистор инвертирующего входа операционного усилителя синхронного демодулятора;31 - resistor of the inverting input of the operational amplifier of the synchronous demodulator;

32 - резистор неинвертирующего входа операционного усилителя синхронного демодулятора;32 - resistor non-inverting input of the operational amplifier of a synchronous demodulator;

33 - аналоговый ключ.33 is an analog key.

Заявляемый фотоплетизмограф содержит источник света 1, последовательно соединенные фотоприемник 2, синхронный селективный усилитель 3, синхронный демодулятор 4 и полосовой фильтр 5, выход которого является выходом фотоплетизмографа. Первый, второй, третий и четвертый входы синхронизации синхронного селективного усилителя 3 соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым и пятым выходами распределителя 9 импульсов, вход которого подключен к генератору 8 импульсов, а первый выход - к входам синхронизации синхронного демодулятора 4 и управляемого преобразователя 6 напряжение/ток. Выход синхронного демодулятора 4 дополнительно через фильтр 7 нижних частот соединен с сигнальным входом преобразователя 6, выход которого подключен к входу управления интенсивностью света источника 1. Синхронный селективный усилитель 3 (фиг.2) содержит операционный усилитель 26, выход которого через резистор 25 соединен с инвертирующий входом, и два коммутационных моста, первый из которых включает в плечах аналоговые ключи 15, 16, 17, 18 и в диагонали конденсатор 23, а второй - в плечах аналоговые ключи 19, 20, 21 и 22 и в диагонали конденсатор 24. Объединенные входы управления аналоговых ключей 15, 16 являются первым входом синхронизации, аналоговых ключей 17, 18 - вторым входом синхронизации, аналоговых ключей 19, 20 - третьим входом синхронизации, аналоговых ключей 21, 22 - четвертым входом синхронизации синхронного селективного усилителя 3. Распределитель 9 импульсов (фиг.3) содержит двухразрядный двоичный счетчик 27 и дешифратор 28, первый и второй парафазные входы которого соединены с выходами счетчика 27. Синхронный демодулятор 4 (фиг.4) содержит операционный усилитель 29, инвертирующий вход которого через резистор операционного усилителя 30 соединен с выходом, а неинвертирующий вход через резистор неинвертирующего входа 32 - с корпусом, сигнальный вход синхронного демодулятора соединен через резистор инвертирующего входа 31 с инвертирующим входом операционного усилителя 29 и через аналоговый ключ 33 с неинвертирующим входом операционного усилителя 29. Источником света 1 может являться светодиод, а фотоприемником 2 - фотодиод.The inventive photoplethysmograph comprises a light source 1, a photodetector 2 connected in series, a synchronous selective amplifier 3, a synchronous demodulator 4 and a bandpass filter 5, the output of which is the output of the photoplethysmograph. The first, second, third and fourth synchronization inputs of the synchronous selective amplifier 3 are connected respectively to the second, third, fourth and fifth outputs of the pulse distributor 9, the input of which is connected to the pulse generator 8, and the first output to the synchronization inputs of the synchronous demodulator 4 and the controlled converter 6 voltage / current. The output of the synchronous demodulator 4 is additionally connected through a low-pass filter 7 to the signal input of the converter 6, the output of which is connected to the light intensity control input of the source 1. The synchronous selective amplifier 3 (Fig. 2) contains an operational amplifier 26, the output of which is connected through the resistor 25 to the inverting input, and two switching bridges, the first of which includes analog switches 15, 16, 17, 18 in the shoulders and a capacitor 23 in the diagonal, and the second - analog switches 19, 20, 21 and 22 in the shoulders and the capacitor 24 in the diagonal. these control inputs of analog keys 15, 16 are the first synchronization input, analog keys 17, 18 are the second synchronization input, analog keys 19, 20 are the third synchronization input, analog keys 21, 22 are the fourth synchronization selective synchronization amplifier input 3. 9 pulse distributor (Fig.3) contains a two-bit binary counter 27 and a decoder 28, the first and second paraphase inputs of which are connected to the outputs of the counter 27. Synchronous demodulator 4 (Fig.4) contains an operational amplifier 29, the inverting input of which through the resistor of the operational amplifier 30 is connected to the output, and the non-inverting input through the resistor of the non-inverting input 32 is connected to the housing, the signal input of the synchronous demodulator is connected through the resistor of the inverting input 31 to the inverting input of the operational amplifier 29 and through an analog key 33 to the non-inverting input of the operational amplifier 29. Source light 1 may be an LED, and photodetector 2 - a photodiode.

Заявленный фотоплетизмограф работает следующим образом. Генератор 8 вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой Fs=1/Ts, которые поступают на вход распределителя импульсов 9. На выходах распределителя импульсов 9 формируются синхронизирующие импульсы 10…14 (фиг.5). Импульсы с первого выхода 10 распределителя 9 подаются на вход управления преобразователя 6, который управляет источником света 1. Частота модуляции светового потока источника света 1 равна Fk=1/4Ts. Световой поток, пройдя через исследуемую среду, генерирует в фотоприемнике 2 импульсы тока. Амплитуда импульсов тока определяется:The claimed photoplethysmograph works as follows. The generator 8 generates rectangular pulses with a frequency of Fs = 1 / Ts, which are fed to the input of the pulse distributor 9. At the outputs of the pulse distributor 9, synchronizing pulses 10 ... 14 are formed (Fig. 5). The pulses from the first output 10 of the distributor 9 are fed to the control input of the Converter 6, which controls the light source 1. The frequency of modulation of the light flux of the light source 1 is equal to Fk = 1 / 4Ts. The light flux passing through the medium under study generates current pulses in the photodetector 2. The amplitude of the current pulses is determined by:

- оптическими свойствами исследуемой биологической среды (постоянная составляющая);- optical properties of the studied biological environment (constant component);

- изменениями оптических свойств среды, вызванными сердечной деятельностью (пульсовой волной) (переменная составляющая);- changes in the optical properties of the medium caused by cardiac activity (pulse wave) (variable component);

- помехами различной природы (шумовой ток фотоприемника, помехи от нестабильной установки источника света и фотоприемника, а также внешние источники освещения, питающиеся от промышленной электросети и др.).- interference of various nature (noise current of the photodetector, interference from an unstable installation of a light source and a photodetector, as well as external sources of illumination, powered by an industrial power supply, etc.).

При изучении сердечной деятельности интерес представляет переменная составляющая, вызванная пульсовой волной.In the study of cardiac activity, the variable component caused by the pulse wave is of interest.

Синхронный селективный усилитель 3 преобразует импульсы тока фотоприемника 2 в импульсы напряжения. В синхронном селективном усилителе используется периодическая коммутация конденсаторов 23 и 24 с помощью аналоговых ключей 15, 16, 17, 18 и 19, 20, 21, 22. Импульс с выхода 11 (фиг.5) распределителя 9 подключает через аналоговые ключи 15 и 16 конденсатор 23 между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 26 на время Ts. Далее к операционному усилителю 26 импульсом с выхода 12 распределителя 9 через аналоговые ключи 19, 20 подключается конденсатор 24. Импульсы с выходов 13 и 14 распределителя 9 последовательно подключают конденсаторы 23 и 24 к операционному усилителю 3 через аналоговые ключи 17, 18 и 21, 22 соответственно, причем полярность подключения обкладок конденсаторов изменяется на противоположную.Synchronous selective amplifier 3 converts the current pulses of the photodetector 2 into voltage pulses. The synchronous selective amplifier uses periodic switching of capacitors 23 and 24 using analog switches 15, 16, 17, 18 and 19, 20, 21, 22. The pulse from output 11 (figure 5) of the distributor 9 connects the capacitor via analog switches 15 and 16 23 between the inverting input and the output of the operational amplifier 26 for a time Ts. Next, a capacitor 24 is connected to the operational amplifier 26 by a pulse from the output 12 of the distributor 9 through the analog switches 19, 20. The pulses from the outputs 13 and 14 of the distributor 9 sequentially connect the capacitors 23 and 24 to the operational amplifier 3 through the analog switches 17, 18 and 21, 22, respectively and the polarity of the capacitor plates is reversed.

Наличие периодической коммутации конденсаторов с изменением полярности подключения обкладок придает усилителю селективные свойства в области частоты коммутации Fk=1/4Ts и ее нечетных гармониках 3Fk, 5Fk и т.д., на которых и происходит усиление сигнала фотоприемника 2. Полоса пропускания синхронного усилителя определяется значениями резистора 25 и конденсаторов 23, 24. Она выбирается с учетом спектра пульсового сигнала, обусловленного сердечной деятельностью (изменение кровенаполнения в тканях). Сигнал помехи от источников освещения расположен в полосе заграждения и существенно подавляется.The presence of periodic switching of capacitors with a change in the polarity of the wiring of the plates gives the amplifier selective properties in the region of the switching frequency Fk = 1 / 4Ts and its odd harmonics 3Fk, 5Fk, etc., at which the photodetector signal 2 amplifies. The passband of the synchronous amplifier is determined by the values resistor 25 and capacitors 23, 24. It is selected taking into account the spectrum of the pulse signal due to cardiac activity (a change in blood supply in the tissues). The interference signal from the light sources is located in the obstacle and is substantially suppressed.

С выхода синхронного селективного усилителя 3 сигнал поступает на вход синхронного демодулятора, который выделяет сигнал, отражающий изменение оптических свойств биологической ткани. Работу демодулятора 4 обеспечивает сигнал синхронизации, поступающий на вход синхронизации с выхода 10 распределителя 9.From the output of the synchronous selective amplifier 3, the signal is fed to the input of the synchronous demodulator, which emits a signal reflecting a change in the optical properties of biological tissue. The operation of the demodulator 4 provides a synchronization signal received at the synchronization input from the output 10 of the distributor 9.

Полосовой фильтр 5 выделяет переменный сигнал, обусловленный сердечной деятельностью, и подавляет сигнал постоянной составляющей.The band-pass filter 5 emits an alternating signal due to cardiac activity and suppresses the DC component signal.

Фильтр нижних частот 7 выделяет из выходного сигнала демодулятора 9 постоянную составляющую, которая определяется оптическими свойствами исследуемой биологической среды и используется для управления источником света по петле обратной связи. Контур отрицательной обратной связи позволяет минимизировать влияние изменений оптических свойств среды и нестабильностей установки источника света 1 и фотоприемника 2 на измерение переменной составляющей.The low-pass filter 7 extracts a constant component from the output signal of the demodulator 9, which is determined by the optical properties of the studied biological medium and is used to control the light source through the feedback loop. The negative feedback loop allows you to minimize the effect of changes in the optical properties of the medium and the instabilities of the installation of the light source 1 and the photodetector 2 on the measurement of the variable component.

Таким образом, повышение помехоустойчивости от источников искусственного освещения достигается за счет того, что:Thus, the increase of noise immunity from artificial lighting sources is achieved due to the fact that:

- центральная частота синхронного селективного усилителя всегда совпадает с частотой модуляции светового потока, обеспечивая тем самым максимум полезного сигнала на выходе;- the central frequency of the synchronous selective amplifier always coincides with the modulation frequency of the light flux, thereby providing the maximum of the useful signal at the output;

- синхронный селективный усилитель имеет чрезвычайно высокую добротность (100-200), поэтому помехи от источников искусственного освещения, расположенные в полосе заграждения, существенно подавляются.- the synchronous selective amplifier has an extremely high Q factor (100-200), therefore, interference from artificial light sources located in the obstacle strip is significantly suppressed.

Claims

1. Photoplethysmograph containing a pulse generator, a light source, an amplifier, a low-pass filter and a photodetector, characterized in that it further comprises a synchronous demodulator, a bandpass filter, a controlled voltage / current converter and a pulse distributor, the amplifier is made in the form of a synchronous selective amplifier containing an operational an amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero bus, and two including four analog keys of the switching bridges, each of which in the same diagonal n is a capacitor, and the other diagonal is connected to a resistor connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, while the control inputs of the analog keys on the opposite shoulders of the first switching bridge are combined and are one - the first synchronization input, the other - the third synchronization input, the control inputs of the analog keys in the opposite shoulders of the second switching bridge are connected and are one - the second synchronization input, the other - the fourth synchronization selective synchronization input amplifier, the first output of the pulse distributor is connected to the control input of the controlled voltage / current converter and the synchronization input of the synchronous demodulator, the second, third, fourth and fifth outputs, respectively, with the first, second, third and fourth synchronization inputs of the synchronous selective amplifier, the signal input of which connected to the output of the photodetector, and the output to the signal input of a synchronous demodulator, the output of which is connected via a low-pass filter to the signal input of a controlled the forming voltage / current, and through a bandpass filter with the output photoplethysmography, yield managed inverter voltage / current control circuit coupled to the intensity of the light source.

2. Photoplethysmograph according to claim 1, characterized in that the pulse distributor contains a two-bit binary counter, the counting input of which is the input of the pulse distributor, and the single output of the first discharge is the first output of the pulse distributor, and a decoder with paraphase inputs connected to the two-bit binary counter is the first , the second, third and fourth outputs of which are the second, third, fourth and fifth outputs of the pulse distributor.

3. The photoplethysmograph according to claim 1, characterized in that the synchronous demodulator comprises an operational amplifier, the inverting input of which is connected to the output through the resistor of the operational amplifier, and with the housing through the resistor of the non-inverting input, and the signal input of the synchronous demodulator is connected through the resistor of the inverting input to the inverting input of the operational amplifier and through an analog switch, the control input of which is the synchronization input, with a non-inverting input of the operational amplifier, output One of which is the output of the synchronous demodulator.