Устройство для измерения скорости потока крови в микрососудах живых организмов

Устройство для измерения скорости потока крови в микрососудах живых организмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М1фхфРт (4в,g g Д

Союз Советских

Социалистических

Республик

OH HCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

< 117 7 4 54 1

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 0801.79 (21) 2708160/28-10 с присоединением заявки Но

A 6l В 5!02

G 01 P 5jl8

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.80. бюллетень 940

Дата опубликования описания 30.10,80 (SÝ) УДК 531, 767 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И,A Байкин, С.П. Гаевой и В.И, Можейко (71 ) За яв и тель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ПОТОКА. КРОВИ В МИКРОСОСУДАХ ЖИВЫХ

ОРГАНИЭМОВ

Изобретение относится к медицинской электронике и может быть исполь=-овано для построения измерителей скорости крови в микрососудах челов.ка и животных при использовании фотоэлектронной техники.

Известно устройство, содержащее оптический микроскоп, два датчика на фотодиодах, коррелятор, вычислитель времени задержки, соответствующего максимуму вэаимокорреляционной функции, преобразователь длительность-напряжение и аналоговый делитель (1), Недостаток этого прибора заключается в необходимости применения сложного и дсрогостоящего вычислите" пя взаимокорреляционной функции °

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения скорости кровотока (2), Это устройство представляет собой следящий коррелятор, работающий в полуавтс матическом режиме. Устройство включает в себя оптический микроскоп, проецирующий изображение микрососуда на две щели, два ФЭУ, используемых в качестве фотодетекторов, первый,второй и третий умножающие цифроанало2 говые преобразователи, три линии задержки, представляющие собой регистры сдвига, управляемый генератор тактовых импульсов, три фильтра низкой частоты, два усилителя, дискриминатор, устройство определения разности входных сигналов и три стрелочных индикатора.

Принциг, работы устройства основан

1О на том, что частота генератора тактовых импульсов подбирается оператором так, чтобы показания первого и третьего стрелочных индикаторов были одинаковы и меньше, чем пока15 зания второго индикатора, т.е, взаимокорреляционная функция вычисляется в трех точках. После этого сложение эа изменением скорости кровотока осуществляется с помощью цепи об29 ратной связи путем подстройки генератора импульсов тактовой частоты.

K недостаткам этого прибора от-носятся невозможность автоматического режима работы и сложность техни25 ческой реализации. цель настоящего предложения сокращение времени процесса измерения путем его автоматизации.

Поставленная цель достигается

«з0 тем, что в устройство для измерения

774541 скорости кровотока, содержащее оптический микроскоп, двухщелевую диафрагму, два фотоэлектронных умножителя, формирователь импульсов, регистр сдвига, генератора тактовых импульсов и индикатор, введены второй формирователь импульсов, первый, второй и третий счетчики, двухвходовая схема И, схема сравнения кодов, делитель частоты следования импульсов и цифроаналоговый преобразователь. При этом выходы первого ® и второго фотоэлектронных умножителей соединены соответственно через формирователи импульсных сигналов с первым входом схемы И и сигнальным входом регистра сдвига, выход регист- 1.5 ра сдвига подключен ко второму входу схемы И и счетному входу первого счетчика. Выход схемы И соединен со счетным входом второго счетчика, а выходы первого и второго счетчиков - Щ со схемой аравнения кодов, выход когорой подключен ко входу третьего счетчика, соединенного со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен кр входу генератора тактовых импульсов, своим выходом соединенного с тактовым входом регистра сдвига, индикатором и входом делителя частоты следования импульсов. Выход. делителя частоты сВединен с установочными входами перво- ЗО го и второго счетчиков и управляющим входом схемы сравнения кодов. На фиг. 1 приведена блок схема устройства„. на фиг. 2, a — U показаны эпюры напряжений, Устройство содержит оптический микроскоп 1, двухщелевую диафрагму

2, первый 3 и второй 4 фотоэлектронные умножителя, Формирователи 5 и 6 импульсного сигнала, регистр 7 сдви- 4О га, двухвходовую схему И 8, генератор 9 тактовых импульсов, индикатор

10, делитель 11 частоты, первый 12 и второй 13 счетчики, схему 14 сравнения кодов, третий счетчик 15 и цифро- 4 аналоговый преобразователь 16.

Изображение участка ткани, увеличенное микроскопом 1, проецируется на двуХщелевую диафрагму 2, Иэображение ориентируется при этом таким образом, что изображение микрососуда ортогонально щелям, Световой сигнал от щелей поступает на фотоэлектронные умножители (ФЭУ) 3 и 4 ° Выходы ФЭУ соединены со входами формирователей

5 и 6 импульсного сигнала. Выход формирователя 5 импульсного сигнала подключен к сигнальному входу регистра 7 сдвига, а выход формирователя 6 импульсного сигнала - к первому входу двухвходовой логической $() схемы И 8, второй вход которой соединен с выходом регистра 7 сдвига, Кроме того, выход регистра ? сдвига подключен ко входу первого счетчика

12, Выход логической схемы И 8 соединен со входом второго счетчикЪ

13. Выходы счетчиков 12 и 13 подключены ко входам схемы 14 сравнения кодов, выход которой подключен ко входу счетчик а 1 5, соеди н ен ного со входом цифроаналогового преобразователя 16, сигнал с выхода которого подается на управляющий вход генератора 9, тактовых импульсов. Выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом регистра

7 сдвига, со. входом делителя 11 тактовой частоты и со входом индикатора 10. Выход делителя частоты подключен к установочным входам счетчиков 12 и 13 и к управляющему входу схемы 14 сравнения кодов, Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы (фиг, 2а и б), соответствующие изображению кровотока, представляют собой реализацию случайного процесса, При достаточно близком расположении щелей сигналы на выходах первого и второго ФЭУ не отличаются по форме, но сдвинуты друг относительно друга во времени. Формирователи импульсного сигнала, на входы которых поступают сигналы с выходов ФЭУ, формируют короткие прямоугольные импульсы, совпадающие во времени с момента пересечения сигналов некоторого порогового уровня .(фиг. 2,а-r). Полученные таким образом импульсные последовательности (фиг ° 2в,г) одинаковы, но имеют разные начальные фазы. Первый импульсный сигнал, опережающий по времени второй импульсный сигнал, поступает на сигнальный вход регистра 7 сдвига, а второй импульсный сигнал на вход логической схемы И 8.

Принцип измерения скорости кровотока заключается в том, что измеря-, ется частота тактового генератора, при которой наблюдается максимальное подобие задержанного в регистре сдвига и неэадержанного сигналов, При этом на выходе логической схемы

И будет столько же совпавших импульсов, сколько их поступило на ее вход, На фиг, 2,д показан импульсный сигнал на выходе регистра сдвига, причем тактовая частота, определяющая величину задержки в регистре сдвига, изменяется в сторону увеличения на фиксированную величину в периоды времеии I, II, III, IV, V и т.д. от значения, соответствующего минимальной скорости кровотока, На фиг. 2,к в качестве примера изображен вид сигнала на выходе схемы И, по которому видно, что, начиная с III периода, число совпавших импульсов равно числу поступающих на ее вход. При этом частота тактового генератора такова, что время задержки импульсного

774541 сигнала в регистре сдвига равно времени, за которое поток эритроцитов проходит" от одной щели до другой, Импульсы тактовой частоты вырабатываются генератором 9,который управляется напряжением, вырабатываемым цифроаналоговым преобразователем

16. Импульсы тактовой частоты поступают также на вход делителя 11 частоты, по сигналу с выхода которого (фиг. 2,ж) осуществляется перенос содержимого счетчиков 12 и 13 в схе- 1© му 14 сравнения кодов, Если коды, поступившие в схему сравнения кодов, равны или отличаются на малую выбранную величину, на выходе схемы сравнения кодов присутствует сигнал, 35 равный нулю. В ином случае выходной сигнал равен единице. Схема сравнения кодов подключена к счетчику 15, в котором происходит накопление числа единиц до момента совпадения време- 2О ни задержки сигнала в регистре сдвига и времени прохождения потока крови между щелями, которое при известном расстоянии между щелями и определяет скорость кровотока. 25

Выход счетчика соединен со входом цифроаналогового преобразователя, который вырабатывает управляющее напряжение, Автоматизация процесса измерения скорости кровотока обеспечивается

30 следующим образом, Схема 14 сравнения кодов вырабатывает в моменты опроса счетчиков

12 и 13 единичный импульс, если поступившие для сравнения числа .— не равны. Опрос и сброс счетчиков осуществляется одновременно (фиг, 2,М, ) импульсами с выхода делителя 11, Единичные импульсы накапливаются в счетчике 15, Каждый новый приходящий импульс изменяет код на входе цифроаналогового преобразователя и, следовательно, величину управляющего напряжения на его выходе (фиг, 2,0 ) ° При этом

45 тактовая частота возрастает на фиксированную величину, Начальная установка частоты тактового генератора производится таким образом, чтобы величина задержки сигнала в регистре сдвига соответствовала самой малой возможной скорости кровотока, Когда коды на входе схемы сравнения становятся равны или близки по величине, на выходе схемы 14 сравнения появляется нулевой сигнал и из" менение тактовой частоты прекращается.

Импульсы опроса схемы 14 сравнения кодов и сброса счетчиков 12, 13 формируются путем деления тактовой частоты, например, в пересчетной схеме, Очевидно, что частота импульсов опроса пропорциональна скорости кровотока, так как тактовая частота пропорциональна скорости кровотока, Автоматизация процесса измерения скорости кровотока сократит необходимое для этого время по сравнению с использованием полуавтоматиче ских систем, Стоимость измерений снизится, так как отпадет необходимость в использовании труда оператора.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости потока крови в микрососудах живых организмов, содеожащее оптический микроскоп, двухщелевую диафрагму, два фотоэлектронных умножителя, формирователь импульсов, регистр сдвига, reнератор тактовых импульсов, индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Чго, с целью сокращения времени процесса измерения, в него введены второй формирователь импульсов, первый, второй и третий счетчики, двухвходовая схема И, схема сравнения кодов, делитель частоты следования импульсов и цифроаналоговый преобразователь, при этом выходы первого и второго фотоэлектронных умножителей соединены соответственно через формирователи импульсных сигналов с первым входом схем И и сигнальным входом регистра сдвига, выход регистра сдвига подключен ко второму входу схемы И и счетному входу первого счетчика, выход схемы

И соединен со счетным входом второго счетчика, а выходы первого и второго счетчиков соединены со схемой сравнения кодов, выход которой подключен ко входу третьего счетчика, соединенного со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко входу генератора тактовых импульсов, своим выходом соединенного с тактовым входом регистра сдвига, индикатором и входом делителя частоты следования импульсов, причем выход делителя частоты соединен с установочными входами первого и второго счетчиков и управляющим входом схемы сравнения кодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, P.Harris and oth, Detection

of erytrocytes passing through

capiR aries by photoceB computer

technique,journaI of AppIied PhysioIogy, voI 24, 1967, рр. 723-732.

2. М. Intaghetta and otb

Ve3ocity measurement in the micro»

vasculature of the cat omentun by

one-Вфпе method Nicrovascufar

Research, voI 2, рр. 462-473, 1970.