SU1393390A1 - Photoplethysmograph - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике. Фотоплетизмограф содержит источник 1 света, фотоприемник 2, генератор 3 импульсов, фильтр 4 низкой частоты и самописец 5. С целью повышени  точности измерени  амплитудных параметров кровенаполнени  тканей в услови х измен ющихс  внешних световых потоков в него введены согласующий элемент 6, блок 7 вычитани  сигнала засветки, блок 8 выборки2 Фиг.ГThe invention relates to medical technology. The photoplethysmograph contains a source of light 1, a photodetector 2, a generator of 3 pulses, a low-frequency filter 4 and a chart recorder 5. To improve the accuracy of measuring the amplitude parameters of tissue blood supply under the conditions of varying external light fluxes, a matching element 6 is entered in it, block 7 subtracting the light signal , block 8 sampling 2 Fig.G

Description

13933901393390

I j j wI j j w

хранени , источник 9 опорного напр -компаратор 18, элемент И 19, детекжени , управл емые генераторы 10, 12тор 21 минимальных значений, измеритока , ключи 11, 13, переключатель 14,таль 22 амплитуды пульсовой волны,storage, the source 9 of the reference, for example, comparator 18, element I 19, detectors, controlled generators 10, 12 and 21 minimum values, measures, keys 11, 13, switch 14, tal 22 pulse wave amplitudes,

.накопительньй конденсатор 15, форми измеритель 23 кровенаполнени  ткани.The accumulator capacitor 15 forms a tissue filling meter 23.

рователь 16, блоки 17, 20 селекции.rover 16, blocks 17, 20 selection.

ff

Изобретение относитс  к медицин- с;кой технике и может быть использо- нано в физиотерапии и функциональной Лиагностике дл  контрол  и изучени  периферического кровотока при Диагностике состо ни  сердечно-сосудистой системы человека, Целью изобретени   вл етс  повыше ф1е точности измерени  амплитудных и араметров кровенаполнени  тканей в| услови х измен кш(ихс  внешних све т|овых потоков.The invention relates to medical technology and can be used in physiotherapy and functional diagnostics to monitor and study the peripheral blood flow in diagnosing the condition of the human cardiovascular system. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring amplitude and parameters of tissue blood circulation in | conditions of change ksh (their external light fluxes).

I На фиг. 1 представлена функциональна  схема фотоплетизмографа| на здиг. 2. - эпюры, по сн ющие его ра брту.I FIG. 1 shows the functional scheme of the photoplethysmograph | on zdig. 2. - plots explaining his work.

i Фотоплетизмограф содержит источ- HtiK 1 света и фотоприемник 2, устанавливаемые на биообъекте (не показан ), генератор 3 импульсов, соеди- н гнные последовательно фильтр 4 низ- кЬй частоты и самописец 5,, а также с)единенные последовательно согла- с;| ющий элемент 6, блок 7 вычитани  с 1гнала засветки, блок 8 выборки- хранени , выход которого подключен к фильтру 4 низкой частоты, соединен последовательно источник 9 опор- напр жени , первые управл е- генератор 10 тока, первый ключ 1, второй управл емый генератор 12 тфка, второй ключ 13, первый вход которого соединен с входом источника 1 света, а второй - с выходом ге- HetpaTopa 3 импульсов и вторым входом 6jfoKa 7 вычитани  сигнала засветки, пбфеклгочатель 14, Нсжопнтельный кон- д€1нсатор 15, соединенные последовательно формирователь 16, первьй блюк 17 селекции, компаратор 18., эл1емент И 19, второй вход которого соединен с переключателем 14 рода работ, а выход -с BTopibiM входом пер вого ключа 11, выход которого подключен к накопительному конденсатору 15, второй блок 20-селекции, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и выходомi The photoplethysmograph contains a source of light and a photodetector 2 mounted on a bioobject (not shown), a generator of 3 pulses, a low-pass filter 4 of a low frequency and a chart recorder 5, as well as a) consistently consistent agreement; | The subtracting element 6, the subtracting unit 7 from the 1-channel illumination, the sampling-storage unit 8, the output of which is connected to the low-frequency filter 4, is connected in series with the voltage supply source 9, the first control generator 10 is the current generator 10, the first switch 1, the second controllable 12 tfka generator, the second key 13, the first input of which is connected to the input of the light source 1, and the second - to the output of the HetpaTopa 3 pulses and the second input 6jfoKa 7 of the illumination signal subtraction, PBflux detector 14, Hopper terminal 15 € 15, connected in series shaper 16, first blue 17 selection and, comparator 18., And 19, the second input of which is connected to the switch 14 of the type of work, and the output is from the BTopibiM input of the first key 11, the output of which is connected to a storage capacitor 15, the second block of the 20-selection, the first and second inputs of which connected respectively to the input and output

первого блока 17 селекции, а выход, - с вторым входом блока 8 выборки-хранени , вход которого подключен к второму входу первого управл емого генератора 10 и второму входу компаратора 18, третий вход которого соединен с выходом фильтра 4 низкой частоты, . соединенные последовательно детектор 21 минимальных значений и измеритель 22 амплитуды пульсовой волны,the first block 17 selection, and the output, with the second input of the block 8 sample storage, the input of which is connected to the second input of the first controlled generator 10 and the second input of the comparator 18, the third input of which is connected to the output of the low-frequency filter 4,. 21 minimum values connected in series and a pulse wave amplitude measurer 22,

второй вход которого соединен-с выходом источника 9 опорного напр жени  и вторым входом детектора 21 минимальных значений, вход которого соединен с выходом фильтра 4 низкой частоты , измеритель 23 кровенаполнени  ткани, подключенный к выходу второго управл емого генератора 12 тока. Выход фотопрйемника соединен с входом согласующего элемента 6, вход формировател  16 подключен к выходу генератора 3 импульсов,the second input of which is connected to the output of the source 9 of the reference voltage and the second input of the minimum value detector 21, the input of which is connected to the output of the low-frequency filter 4, a tissue filling meter 23 connected to the output of the second controlled current generator 12. The output of photoperiodic connected to the input of the matching element 6, the input of the imaging unit 16 is connected to the output of the generator 3 pulses,

На фиг. 2 показаны импульсы на выходах соответствующих блоков (числа, обведенные кружком указывают номерFIG. 2 shows the pulses at the outputs of the respective blocks (the numbers circled indicate the number

блока), Сигнал пр моугольной формы с генератора 3 поступает на формирователь 16, откуда укороченные импульсы поступают далее на первый блок 17 селекции, где из непрерывной последовательности этих укороченных импульсов выдел етс  каждый К-п-й импульс, где п - числа натурального р да; К - натуральное число, определ емое экспериментально. На входы второгоblock), the rectangular signal from generator 3 is fed to shaper 16, from where the shortened pulses go further to the first block 17 of selection, where each K-nth pulse is extracted from a continuous sequence of these shortened pulses, where n is the number of the natural number ; K is a natural number determined experimentally. At the inputs of the second

блока 20 селекции одновременно поступают импульсные сигналы от формировател  16 и первого блока 17 селекции. Сигнал на его вькоде представл ет собой непрерывную последовательностьthe selection unit 20 simultaneously receives pulse signals from the imaging unit 16 and the first selection unit 17. The signal on its code is a continuous sequence.

K(n-t-l) импульсов. Полученные сигналы используютс  дл  удравлени  работой всего устройства.K (n-t-l) pulses. The received signals are used to inhibit the operation of the entire device.

Фотоплетизмограф работает следую- щим образом.Photoplethysmograph works in the following way.

По приходу из генератора 3 пр моугольных импульсов уровн  логического нул  на второй вход второго ключа 13 последний закрываетс  и ток с выхода второго генератора 12 тока, управл емого напр жением, проходит через источник 1 света, который при этом излучает световой поток, пропорцио- нальный току, проход щему через него Часть светового потока, прошедша  через исследуемую ткань, попадает на фотоприемник 2. Фототок фотоприемника 2 преобразуетс  далее в согласую- щем элементе 6 в пропорциональное этому току напр жение. Кроме светового потока, проход щего от источника 1 света, на фотоприемник 2 попадает также внешний световой поток, и напр жение полезного сигнала на выходе согласующего элемента 6 повышаетс  на величину, пропорциональную этому внешнему световому потоку. Назовем эту дополнительную величину напр же- ни  сигналом засветки. Величина внешнего светового потока, падающего на фотоприемник 2, зависит от многих фактров и в общем случае не  вл етс  величиной посто нной, что резко сни- жает достоверность полезного сигнала.Upon the arrival from the generator of 3 rectangular pulses of a logic zero level to the second input of the second key 13, the latter is closed and the current from the output of the second generator 12 of the current controlled by the voltage passes through the light source 1, which then emits a luminous flux proportional to the current passing through it. The part of the luminous flux passing through the test tissue falls on the photodetector 2. The photocurrent of the photodetector 2 is further transformed in matching element 6 into a voltage proportional to this current. In addition to the light flux transmitted from the light source 1, an external light flux also enters the photodetector 2, and the voltage of the useful signal at the output of matching element 6 rises by an amount proportional to this external light flux. Let us call this additional value by the signal of illumination. The magnitude of the external light flux incident on the photodetector 2 depends on many factors and, in general, is not a constant value, which dramatically reduces the reliability of the useful signal.

Дп  устранени  вли ни  внешней засветки сигнал с выхода согласующего элемента 6 поступает на вход блока 7 вычитани  сигнала засветки, где осуществл етс  его запоминание в периоды, когда источник 1 света выключен (на втором входе второго ключа 13 присутствует уровень логической единицы, открывающий его, поэтому ток проходит через второй ключ 13, мину  источник света), и последующее вычитание этой величины из суммарного сигнала в периоды, когда источник 1 света излучает световой поток.Dp of eliminating the influence of external illumination, the signal from the output of matching element 6 enters the input of the illumination signal subtraction unit 7, where it is memorized during periods when the light source 1 is off (the second input of the second key 13 has a logical unit level that opens it, therefore the current passes through the second key 13, mine light source), and the subsequent subtraction of this quantity from the total signal during periods when the light source 1 emits light.

Применение такого приема вместо тра- диционного разделительного конденсатора вызвано необходимостью срхране- . ни  посто нной составл ющей полезного сигнала в те моменты, когда происходит коррекци  силы тока источника 1 света.The use of such a technique instead of the traditional separation capacitor is caused by the need for rh-. nor the constant component of the useful signal at those moments when the current of the source of light 1 is corrected.

С выхода блока 7 вычитани  сигнала засветки сигнал поступает на первыйFrom the output of block 7, the signal is read into the first light.

10 15 20 25 ЗО с 10 15 20 25 DA with

Q дЗ Q d3

5050

5555

вход блока 8 выборки-хранени . Последний стробируетс  импульсами, поступающими от второго блока 20 селекции . При этом по приходу на второй вход блока 8 выборки-хран1ени  каждого К(п+1) импульса на его выходе по вл етс  посто нное напр жение, амплитуда которого равна мгновенному значению амплитуды сигнала на входе блока 8 выборки-хранени  в момент времени, соответствующий по влению К(п+1) импульса.input unit 8 sample-storage. The latter is gated with pulses from the second selection unit 20. In this case, upon arrival at the second input of the sampling-storage unit 8 of each K (n + 1) pulse at its output, a constant voltage appears, whose amplitude is equal to the instantaneous amplitude value of the signal at the input of the sampling-storage unit 8 at the time instant corresponding to the appearance of a K (n + 1) pulse.

Пульсации кровотока в периферических сосудах ткани вызывают модул цию светового потока, излучаемого источником 1 света. Если система автоматической установки максимальной амплитуды сигнала не включена (ток через источник света не измен ет своего значени ), то сигнал на выходе блокаPulsations of the blood flow in the peripheral vessels of the tissue cause modulation of the luminous flux emitted by the light source 1. If the system automatically sets the maximum amplitude of the signal is not turned on (the current through the light source does not change its value), then the signal at the output of the block

7вычитани  сигнала засветки имеет вид (фиг. 2, диаграмма 3).7, the illumination signal readout has the form (Fig. 2, diagram 3).

Огибающа  этого сигнала несет в себе информацию о состо нии периферического кровотока. Сигнал на выходе блока 8 выборки-хранени  (фиг. 2, диаграмма А) представл ет собой кусочно-линейную аппроксимацию сигнала пульсовой волны. Реальньй сигнал пульсовой волны имеет  вно выраженные минимумы в моменты времени, соответ- ств тощие максимальному наполнению сосудов кровью. При этом в результате коррекции тока источника 1 света сигнал пульсовой волны приобретает форму (фиг. 2, диаграммы 7 и 8). Как видно из этих диаграмм, в периоды отсутстви  удара пульса амплитуда сигнала посто нна и равна Uj,,, U .The envelope of this signal carries information about the state of the peripheral blood flow. The signal at the output of sample-storage unit 8 (Fig. 2, diagram A) is a piecewise linear approximation of the pulse wave signal. The real signal of the pulse wave has clearly expressed minima at time points corresponding to the maximum filling of blood vessels in the vessels. In this case, as a result of the correction of the current of the light source 1, the pulse wave signal takes the form (Fig. 2, diagrams 7 and 8). As can be seen from these diagrams, during periods of no pulse beat, the amplitude of the signal is constant and equal to Uj ,,, U.

8результате удара пульса на графике по вл етс  провал амплитудной &U, при этом на выходе детектора 21 минимальных значений по вл етс  посто нное напр жение амплитудной U, -ди. Подключив вольтметр к шине U и выходу детектора 21 можно определить коэффициент амплитудной модул ции сигнала пульсовой волны по указанной методике.As a result of the pulse pulse, an amplitude & U appears in the graph, and a constant voltage amplitude U, -di appears at the output of the detector 21 minimum values. By connecting a voltmeter to the bus U and the output of the detector 21, it is possible to determine the amplitude modulation factor of the pulse wave signal using the indicated method.

Автоматическа  коррекци  тока источника 1 дл  регулировки источника света осуществл етс  следующим образом . На второй вход элемента И 19 переключателем 14 задаетс  разрешающий потенциал. На второй вход компаратора 18 поступает сигнал с в ыхода фильтра 4 низкой частоты (фиг. 2, диаграмма 5). Одновременно на первый вход компаратора 18 поступает сигнал из блока 7 вычитани  сигнала засветки.The automatic correction of the current of the source 1 to adjust the light source is carried out as follows. At the second input element And 19 switch 14 sets the resolving potential. The second input of the comparator 18 receives the signal from the output of the filter 4 low frequency (Fig. 2, figure 5). At the same time, the first input of the comparator 18 receives a signal from the block 7 for subtracting the light signal.

Компаратор 18 стробируетс  импульсами , приход щими на первый вход в момент времени t,K-n, В этот момент происходит сравнение амплитуд одного и того же сигнала (огибающей сигнала модул ции), соответствующих разным моментам времени. Если на первом входе компаратора 18 присутствует сигнал , соответствующий текущему времени t, К-п, то на втором входе компаратора 18 присутствует сигнал, амплитуда которого запомнена в прошедший момент. При технической реализации устройства выбрано число . При меньшем числе К разность времен сравниваемых сигналов недостаточна , чтобы в услови х присутстви  наводок и погрешностей, присущих реальному устройству, определить без сбоев момент, соответствующий спаду огибающей пульсовой волны. При числах К, больших 32, возрастает погрешность измерений за счет увеличени  шага кусочно-линейной аппроксимации огибающей сигнала пульсовой волны В идеальном случае дл  работы устройства достаточно вз ть число . Когда огибающа  сигнала модул ции возрастает или находитс  на одном уровне, то в момент прихода на компаратор 18 стробирующего импульса из блока 20 селекции на выходе компаратора 18 устанавливаетс  уровень, который через элемент И 19 поступает на второй вход первого ключа I1.The comparator 18 is gated with pulses arriving at the first input at time t, K-n. At this time, the amplitudes of the same signal (the envelope of the modulation signal) corresponding to different points in time are compared. If at the first input of the comparator 18 there is a signal corresponding to the current time t, Kn, then at the second input of the comparator 18 there is a signal whose amplitude is stored at the last moment. When the technical implementation of the device selected number. With a smaller number K, the difference in the times of the compared signals is not sufficient in order to determine, without failures, the torque corresponding to the decay of the pulse wave envelope without any failures. For numbers K greater than 32, the measurement error increases by increasing the step size of the piecewise linear approximation of the pulse wave signal envelope. Ideally, it is enough to take a number to operate the device. When the modulation envelope increases or is at the same level, then at the time when the strobe pulse arrives at the comparator 18 from the selection unit 20, the output of the comparator 18 sets the level that goes through And 19 to the second input of the first key I1.

Последний открываетс  и замыкает цепь коррекции тока источника 1 света. При этом осуществл етс  сравн ние амплитуды сигнала пульсовой волны в текущий момент времени с амплитудой сигнала на вьпсоде блока 8 выборки-хранени , запомненный в предыдущем такте. Таким образом, происходит оценка характера изменени  кривой сигнала пульсовой волны. Если крива  испытывает спад, то на выходе компаратора 18 разрешающий уровень отсутствует, первый ключ 11 закрыт. Это дает возможность оценить амплитуду спада сигнала пульсовой волны при неизменном токе источника 1 света. Если же сигнал пульсовой волны испытывает подъем или остаетс  на одном уровне, то на выходе компаратора 18 присутствует разрешающий уровень,The latter opens and closes the circuit for correcting the current of the source of light 1. In this case, the amplitude of the pulse wave signal at the current time is compared with the amplitude of the signal on the high of the sampling-storage unit 8 memorized in the previous clock cycle. Thus, an assessment is made of the nature of the change in the curve of the pulse wave signal. If the curve experiences a decline, then at the output of the comparator 18 there is no resolution level, the first key 11 is closed. This makes it possible to estimate the amplitude of the falloff of the pulse wave signal at a constant current of the source of light 1. If the pulse wave signal experiences a rise or stays at the same level, then at the output of the comparator 18 there is a resolution level,

00

00

5five

первый ключ 1I открыт и осуществл етс  коррекци  тока источника 1 света. При этом на первый вход первого управл емого генератора тока (управл емого дифференциальным напр жением) приходит сигнал с выхода блока 7 вычитани  сигнала засветки (фиг. 2, диаграмма 3). Огибающа  этого сигнала имеет вид пульсовой волны, подлежащей исследованию. На второй вход первого управл емого генератора 10 тока одновременно подаетс  опорное напр жение, При этом на выходе первого управл е- 5 мого генератора 10 тока формируетс  ток, величина и направление которого пропорциональны величине и знаку разности между амплитудами входных сигналов .the first key 1I is open and the current of the light source 1 is corrected. At the same time, the first input of the first controlled current generator (controlled by differential voltage) comes from the output of the illumination signal subtraction unit 7 (Fig. 2, diagram 3). The envelope of this signal has the form of a pulse wave to be studied. A reference voltage is simultaneously applied to the second input of the first controlled current generator 10, and a current is generated at the output of the first controlled current generator 10, the magnitude and direction of which is proportional to the magnitude and sign of the difference between the amplitudes of the input signals.

Если сигнал пульсовой волны возрастает или не испытывает изменений, то первый ключ 11 открыт. Если сигнал испытывает незначительные изменени , то первый ключ 11 может открыт из-за наличи  (в цел х повышени  помехоустойчивости ) гистерезиса компаратора 18 (благодар  действию стробирующего сигнала на третьем входе компаратора 18 первьй ключ 11 может быть открыт только в том случае, когда включаетс  источник 1 света, что исключает действие обратной св зи по оптическому каналу при выключении источника 1 света}, а ток с выхода первого управл емого генератора 10 тока, пройд  через открытый первьй ключ 11, зар жает или разр жает накопительньй конденсатор 15, измен   напр жение на нем до тех пор, пока величина тока на первом выходе второго управл емого генератора 12 тока, а следовательно , и световой поток источника 1 света не примут такого значени , при котором сигнал на выходе блока 7 вы- ,читани  сигнала засветки станет равным величине опорного напр жени . Если же сигнал пульсовой волны испытывает резкий спад (удар пульса), то на выходе компаратора 18, а следователь- |но, на втором входе первого ключа 11 разрешающие сигналы отсутствуют (фиг. 2, диаграмма 6) и последний закрыт . Поэтому напр жение на накопительном конденсаторе 15 остаетс  без изменений, ток источника 1 света не измен етс . Таким образом, цепь отрицательной обратной св зи по оптическому канапу обрываетс  и по вл етс - возможность определить величинуIf the pulse wave signal increases or does not experience changes, then the first key 11 is open. If the signal undergoes minor changes, then the first key 11 may be opened due to the presence (in order to improve noise immunity) of the hysteresis of the comparator 18 (due to the effect of the strobe signal at the third input of the comparator 18, the first key 11 can be opened only when the source 1 light, which eliminates the effect of feedback on the optical channel when the light source 1 is turned off, and the current from the output of the first controlled current generator 10, passed through the open primary key 11, charges or discharges the accumulator capacitor 15, changing the voltage on it until the current value at the first output of the second controlled current generator 12, and hence the light flux of the light source 1, does not take on such a value that the signal at the output of the block 7 is reading the signal of the illumination will become equal to the magnitude of the reference voltage.If the pulse wave signal undergoes a sharp decline (pulse beat), then the output of the comparator 18 and, consequently, at the second input of the first key 11 there are no permitting signals ( 2, diagram 6) and the latter is closed. Therefore, the voltage on the storage capacitor 15 remains unchanged, the current of the light source 1 does not change. Thus, the negative feedback circuit through the optical canap is cut off and it is possible to determine the value of

00

5five

00

5five

00

5five

7139339071393390

сигнала пульсовой волны. Сигс ре та по крpulse wave signal. Sigs re ta by cr

нал с выхода блока 7 вычитани  сигна- ла засветки, пройд  через блок 8 выборки-хранени  и фильтр 4 низкой частоты (фиг. 2, диаграммы 7 и 8, форма сигналов на выходе блока 8), в случае коррекции тока, питающего источник 1 света, поступает на в-ход детектора 21 минимальных значений. Сигнал на выхо- Ю позвол ет помимо графической регистс накопительного конденсатора 15 через буферный элемент, вход щий в состав второго управл емого генератора 12 тока, с второго выхода последнего поступает на измеритель 23 степени кровенаполнени  ткани.From the output of the block 7, the subtraction signal of the illumination, passed through the block 8 sample storage and filter 4 low frequency (Fig. 2, diagrams 7 and 8, the waveform at the output of the block 8), in case of correction of the current supplying the light source 1 , enters the in-stroke of the detector 21 minimum values. In addition to the graphic register of the storage capacitor 15, the signal to the output Yu allows the buffer element, which is part of the second controlled generator 12 of the current, to be fed from the second output of the latter to the meter 23 of the tissue filling capacity.

Таким образом, фотоплетизмографSo the photoplethysmograph

да последнего отличаетс  от опорного напр жени  на величину провала кривой пульсовой волны л и (фиг. 2, диаграмма 8). Измеритель 22 измер ет разность потенциалов между опорным H пр жением и напр жением на выходе детектора 21 минимальных значений, что при соответствующей калибровке позвол ет измер ть коэффициент модул ции сигнала пульсовой волны непосредст- венно в процентах.Yes, the latter differs from the reference voltage by the magnitude of the dip in the curve of the pulse wave L (Fig. 2, diagram 8). The meter 22 measures the potential difference between the reference H voltage and the voltage at the output of the detector 21 of minimum values, which, with appropriate calibration, makes it possible to measure the modulation factor of the pulse wave signal directly in percent.

При коррел ции тока источника 1 света сигнал подвергаетс  принудительному искажению, что не позвол етWith the correlation of the current of the source of light 1, the signal is subjected to a forced distortion, which does not allow

иметь полную- информацию о форме пуль- 25 тканей в услови х измен ющихс  совой волны-(фиг, 2, диаграммы 7 и 8). внешних световых потоков, в него вве- Во избежание этого недостатка в уст- дены соединенные последовательно со- ройстве предусмотрен переключатель 14 гласующий элемент, блок вычитани  рода работ на два положени . При изменении коэффициента модул ции пере- о ключатель устанавливаетс  в положесигнала засветки, блок выборки хранени , выход которого подключен к фильтру низкой частоты, соединенные.последовательно источник опорного напр жени , первьм управл емьй генератор тока , первьш ключ, второй управл емый генератор тока, второй ключ, первый вход которого соединен с входом источника света, а второй - с выходом генератора импульсов и вторым входом блока вычитани  сигнала засветки, переключатель рода работ, накопительный конденсатор, соединенные последовательно формирователь, первьй блок селекции, компаратор, элемент И, второй вход которого соединен с перение , при котором элемент И 19 не вли ет на прохождение сигнала с выхода компаратора 18 на второй вход первого ключа 11. Если после проведени  измерений коэффициента модул ции, когда все блоки устройства благодар  на личию коррекции тока источника .1 света выход т в оптимальный режим, перевести переключатель 14 в другое положение , при котором на выходе элемента И 19 посто нно присутствует уровень, закрывающий первый ключ 11, то коррекци  тока источника 1 светаto have complete information about the shape of the pulmonary tissue in conditions of varying owl wave (Fig. 2, diagrams 7 and 8). external light fluxes inserted into it. In order to avoid this disadvantage, a switch 14 is included in the connected in series mode, the readout element 14, a block for subtracting the type of work into two positions. When the modulation factor is changed, the switch is set to the position of the illumination signal, the storage sampling unit, the output of which is connected to the low-pass filter, connected to the reference source, the first control current generator, the first switch, the second control current generator, and the second the key, the first input of which is connected to the input of the light source, and the second - to the output of the pulse generator and the second input of the illumination signal subtraction unit, a switch of the type of work, a storage capacitor, connected sequentially shaper, first selection block, comparator, And element, the second input of which is connected to a perrone, at which And 19 element does not affect the signal passing from the output of comparator 18 to the second input of the first key 11. If, after measuring the modulation coefficient, when all units of the device, due to the correction of the current of the light source .1, go to the optimum mode, switch switch 14 to another position where the output level of the element 19 is constantly present, covering the first key 11, then orrektsi light source 1 current

отключаетс  и сигнал на выходе фильт- . ключателем рода работ, а выход - сthe signal at the filter output is turned off. key kind of work, and the output - with

ра 4 низкой частоты не имеет указанных искажений. При этом самописец 5 подключен к выходу фильтра 4 низкой частоты.4 low frequency has no such distortion. In this case, the recorder 5 is connected to the output of the low frequency filter 4.

Так как напр жение на накопительном конденсаторе 15 коррелирует с оп- тической плотностью исследуемой ткани, то это напр жение несет информацию о величине последней и может быть использовано при исследовани х. Измерение напр жени  осуществл етс  измерителем 23 кровенаполнени  ткани (вольтметр с соответствующей калибровкой шкалы), При этом напр жениеSince the voltage on the storage capacitor 15 correlates with the optical density of the tissue studied, this voltage carries information about the magnitude of the latter and can be used in studies. The voltage measurement is carried out by a tissue filling gauge 23 (a voltmeter with an appropriate scale calibration), wherein the voltage

5555

вторым входом первого ключа, выход которого подключен к накопительному конденсатору, второй блок селекции, первый и второй входы которого соед нены соответственно с входом и выхо дом первого блока селекции, а выход с вторым входом блока выборки-хране ни , вход которого подключен к второму входу первого управл емого ген ратора и второму входу компаратора, третий вход которого соединен с вых дом фильтра низкой частоты, соедине ные последовательно детектор минимальных значений и измеритель амплиthe second input of the first key, the output of which is connected to the storage capacitor, the second selection unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the input and output of the first selection unit, and the output to the second input of the sampling-storage unit, the input of which is connected to the second input the first controlled generator and the second input of the comparator, the third input of which is connected to the output of the low-frequency filter, connected in series by a minimum value detector and a measuring instrument

озвол ет помимо графической регистс накопительного конденсатора 15 через буферный элемент, вход щий в состав второго управл емого генератора 12 тока, с второго выхода последнего поступает на измеритель 23 степени кровенаполнени  ткани.In addition to the graphic register of the storage capacitor 15, the buffer element, which is part of the second controlled current generator 12, is fed from the second output of the latter to the meter 23 of the tissue filling capacity.

Таким образом, фотоплетизмографSo the photoplethysmograph

Ф F

рации фотоплетизмограммы измер ть амплитуду пульсовой волны, а также степень кровенаполнени  ткани.Photoplethysmogram radios measure the amplitude of the pulse wave as well as the degree of blood filling in the tissue.

ормула изобретени formula of invention

Ф F

Фотоплетизмограф, содержащий источник света и фотоприемник, устанавливаемые на биообъекте, генератор импульсов, соединенные последовательно фильтр низкой частоты и самописец, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  амплитудных параметров кровенапрлне тканей в услови х измен ющихс  внешних световых потоков, в него вве- дены соединенные последовательно со- гласующий элемент, блок вычитани  A photoplethysmograph containing a light source and a photodetector mounted on a bioobject, a pulse generator connected in series to a low-frequency filter and a recorder, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the amplitude parameters of the blood flow of the tissue under varying external light fluxes, The data are connected in series matching element, subtraction unit

сигнала засветки, блок выборки хранени , выход которого подключен к фильтру низкой частоты, соединенные.последовательно источник опорного напр жени , первьм управл емьй генератор тока , первьш ключ, второй управл емый генератор тока, второй ключ, первый вход которого соединен с входом источника света, а второй - с выходом генератора импульсов и вторым входом блока вычитани  сигнала засветки, переключатель рода работ, накопительный конденсатор, соединенные последовательно формирователь, первьй блок селекции, компаратор, элемент И, второй вход которого соединен с пере the light signal, the storage sampling unit, the output of which is connected to the low-frequency filter, are connected. successively the voltage source, the first control current generator, the first key, the second controlled current generator, the second key, the first input of which is connected to the light source input, and the second - with the output of the pulse generator and the second input of the subtraction unit of the illumination signal, a switch of the type of work, a storage capacitor connected in series to the driver, the first selection block, a comparator, the element I, Ora input of which is connected to the intersection

вторым входом первого ключа, выход которого подключен к накопительному конденсатору, второй блок селекции, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и выходом первого блока селекции, а выход - с вторым входом блока выборки-хранени , вход которого подключен к второму входу первого управл емого генератора и второму входу компаратора, третий вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, соединенные последовательно детектор минимальных значений и измеритель ампли9139339010the second input of the first key, the output of which is connected to the storage capacitor, the second selection unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the input and output of the first selection unit, and the output to the second input of the sample-storage unit, the input of which is connected to the second input of the first control of the generator and the second input of the comparator, the third input of which is connected to the output of the low-pass filter, connected in series by a minimum value detector and a measuring instrument ampli

туды пульсовой волны, второй вход ко-полнени  ткани, подключенньм к второторого соединен с выходом источникаj выходу второго управл емого генеопорного напр жени  и вторым входомратора тока, выход фотоприемникаpulses of pulse wave, the second input of the tissue, connected to the second, is connected to the output of the source and to the output of the second controlled geneor voltage and the second input of the current generator, the output of the photodetector

детектора минимальных значений, вход соединен с входом согласующего элекоторого соединен с выходом фильтрамен та, вход формировател  подключенthe detector of minimum values, the input is connected to the input of the matching elekotor, which is connected to the output of the filter, the driver input is connected

низкой частоты, измеритель кровена-к выходу генератора импульсов.low frequency, blood meter, to the output of the pulse generator.

Ui (17Ui (17

1one

М I I I I I I I I I М I i I I I t I I I М I t I I I I t t I I I I I I M r I I I II I I I I I I I I M I I I I I I t I I I I I I I I

,j(, j (

2 Itl Mill ntri II ntt 11 I I II M mniMM t It in HI2 Itl Mill ntri II ntt 11 I I II M mniMM t It in HI

., .

Фиг 2Fig 2

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Фотоплетизмограф, содержащий источник света и фотоприемник, устанавливаемые на биообъекте, генератор импульсов, соединенные последовательно фильтр низкой частоты и самописец, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения амплитудных параметров кровенаполнения тканей в условиях изменяющихся внешних световых потоков, в него введены соединенные последовательно согласующий элемент, блок вычитания сигнала засветки, блок выборки хранения, выход которого подключен к фильтру низкой частоты, соединенные.последовательно источник опорного напряжения, первый управляемый генератор тока, первый ключ, второй управляемый генератор тока, второй ключ, первый вход которого соединен с входом источника света, а второй - с выходом генератора импульсов и вторым входом блока вычитания сигнала засветки, переключатель рода работ, накопительный конденсатор, соединенные последовательно формирователь, первый блок · селекции, компаратор, элемент И, второй вход которого соединен с переключателем рода работ, а выход - с вторым входом первого ключа, выход которого подключен к накопительному конденсатору, второй блок селекции, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом и выходом первого блока селекции, а выход с вторым входом блока выборки-хранения, вход которого подключен к второму входу первого управляемого генератора и второму входу компаратора, третий вход которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, соединенные последовательно детектор минимальных значений и измеритель ампли1393390 туды пульсовой волны, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и вторым входом детектора минимальных значений, вход ¹ которого соединен с выходом фильтра низкой частоты, измеритель кровена полнения ткани, подключенный к второму выходу второго управляемого генератора тока, выход фо.топриемника соединен с входом согласующего элемента, вход формирователя подключен к выходу генератора импульсов.A photoplethysmograph containing a light source and a photodetector installed on a biological object, a pulse generator, a low-pass filter and a recorder connected in series, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the amplitude parameters of the blood supply of tissues under changing external light fluxes, series-matching element, block of subtraction of the backlight signal, block of sample storage, the output of which is connected to a low-pass filter, connected. IR of the reference voltage, the first controlled current generator, the first key, the second controlled current generator, the second key, the first input of which is connected to the input of the light source, and the second to the output of the pulse generator and the second input of the light signal subtraction unit, type of work switch, storage capacitor connected in series by the former, the first block of selection, the comparator, the And element, the second input of which is connected to the switch of the kind of work, and the output - with the second input of the first key, the output of which is connected to the storage a capacitor, the second selection unit, the first and second inputs of which are connected respectively to the input and output of the first selection unit, and the output with the second input of the sampling-storage unit, the input of which is connected to the second input of the first controlled generator and the second input of the comparator, the third input of which is connected with the output of a low-pass filter, connected in series to the minimum value detector and an amplitude meter stroke detector minimum values, which input ¹ is connected to the output LPF meter tissue blood complements connected to the second output of the second controllable current generator fo.topriemnika output connected to the input matching element, generator input connected to the output of the pulse generator.