Спектрофотоэлектрический датчик

 

Использование: исследование внутренних органов человека, например мозга. Сущность изобретения: в датчике, содержащем корпус с отверстием, в котором размещены источник света и фотоэлемент, установлено несколько источников света, расположенных на внутренней трубке и отделенных изолирующей непрозрачной перегородкой от фотоэлемента. Фотоэлемент и источники света установлены на одной оси вдоль внутренней трубки на токопроводящих шинах с угловыми выступами, причем перпендикуляры, восстановленные к площадкам угловых выступов, пересекаются на расстоянии 1-4 мм от боковой поверхности корпуса. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4805952/14 (22) 26.03,90 (46) 23,07.92. Бюл. % 27 (71) Научно-производственное объединение

"Агат" (72) Ю.M.Êîðáààîâ, Н,B.Ðóäûå К.В;Семин (56) Заявка Японии Ь 60-41942, кл, А 61 В 5/02, 1985, Авторское свидетельство СССР

М 1195974, кл. А 61 В 5/02, 1985. (54) СПЕКТРОФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ДАТЧИК (57) Использование: исследование внутренних органов человека, например мозга.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к фотоплетизмографии и фотооксигемометрии, и йредназначено для исследования внутренних органов человека, например, мозга.

Известен измеритель кровотока 1, содержащий в подложке углубления, на дне которых установлены светоизлучающий элемент и фотоприемник, вокруг углубденйя имеется кольцевой выступ. Углубления залиты прозрачной смолой, после отверждения которой образуются аыйуклые линзы, Конструкция измерителя кровотока йе позволяет использовать его в качестве глубинного идентификатора тканей, что ограничивает область его применения и является недостатком.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптоплетизмографический датчик, содержащий

« . Ж 1748790 А1 (ям А 61 В 5/02

Сущность изобретения. в датчике, содержащем корпус с отверстием, в котором размещены источник- света и фотоэлемент, I установлено несколько источников света, расположенных на внутренней трубке и отделенных изолирующей непрозрачной перегородкой от фотоэлемента. Фотоэлемент и источники света устайовлены на одной оси вдоль внутренней трубки на токопроводящих шинах с угловыми выступами, причем перпендикуляры, восстановленные к площадкам угловых высту гбК пересека отся на расстоянии 1-4 мм от боковой поверхности корпуса. 1 ил., 1 табл. источник излучения, расположенный в уг- лублении, боковая поверхность которого содержит светоотражающий экран, и фотоприемники,. расположенные в коаксиально расположенных углублениях.

- Использовать датчик для глубинных ис- О© следований тканей организма человека 3 нельзя, так как на его внешней поверхности Чо расположены токопроводящие шины, что С) ограничивает его область применения и является недостатком; Недостатком также является использование -для исследования образцов светового излучения в одном из диапазонов спектра, что ограничивает разрешающую способность датчика.

Цель изобретения — повышение точности диагйостики за счет измерений в широком диапазоне длин волн излучения.

На чертеже представлен спектрофотометрический датчик, разрез.

1748790

На чертеже обозначены: 1 — корпус датчика (медицинская игла) с вырезом, 2,3— непрозрачные Т-образные перегородки, 4 — металлическая экранирующая трубка, 5>,52 — токопроводящие шины, 6 — фотоэлемент, 71,72,.. 7n — источники света, 8-10— проводники, А- точка пересечения базовой оси с осью, проходящей через максимум диаграммы направленности фотоэлемента, Во-Вэ — точки пересечения базовой оси с осями, проходящими через максймумы диаграмм направленностей крайних источников света, С вЂ” точка пересечения осей, проходящих через максимум диаграмм направленности фотоэлемента 6 и источников

71, 7z,...,7p света. Отрезки АС и ВС равны между собой. Угол АВ С = 90О.

Корпус 1 выполнен из тонкостенной иглы малого диаметра (диаметр 0,8-2,0 мм) с вырезом 2 для размещения на токонепроводящей, непрозрачной площадке 3 с перегородкой на одной линии фотоэлемента 6 и кристаллов светодиодов 71,7,;...7, которые крепятся на токопроводящих шинах 51 и 52.

Форма (профиль) токопроводящих шин задает пространственное положение фотоэлемента и источников света и ориентацию их диаграммы направленности, Проводники

8 от фотоэлемента 6 и шины 5 йропущены через экранирующую трубку меньшего диаметра, чем корпус. Общий провод 9 светодиодов и проводники 10 подпаяны соответственно к шине 52 и излучающим поверхностям светодиодов 7i,7,...,7 .

Источник 71.72,...,7> света размещают на токопроводящей шине в соответствии с возрастанием длины волны максимума диаграммы направленности в следующей последовательности: ближайшим к перегородке на позиции В устанавливают источник зеленого света (в опытных образцах ад. кс= 565 нм), затем — желтого света (в опытных образцах (хж.макс= 583), затем — красного света (в опытных образцах ск.макс- 650 нм), и завершающим на позиции  — инфракрасный источник (в опытных образцах аа. акс= 830 нм). Более удалены от исследуемой локальной области ткани источники излучения, имеющие лучшие проникающие возможности. Экспериментальные исследования йроникающей возможности света различных диапазонов спектра в ткани человека показывают, что область удаленная от поверхности ткани на расстояние 1-4 мм достижима для саеТоаого излучения от синего света до инфракрасного, В качестве фотоэлемента 6 в спектрофотометрическом датчике могут быть испольэованы фотодиоды из номенклатуры, имеющие минимальные линейные размеры при достаточных показателях чувствительности, например, ФД115Л и ФДК вЂ” 071.

5 В качестве источников света, выбираются из номенклатуры светодиоды с минимальными размерами и максимальной мощностью излучения в заданном диапазоне, например, кристаллы КИПДОЗА-1К вЂ” 5, 10 КИПДЗА-1Ж-5, КИПДОЗА — 1Л вЂ” 5 (ТУ аАО.336,588), ЗЛ136А-5 (ТУ .аА0.339.493) с максимумами излучения на длинах волн соответственно 650, 583, 565, 830 нм.

Перегородка 3 выполняется минималь15 ной толщины (0,1 — 0,3 мм). Линейные размеры (длина) фотоэлемента (1,0 — 2,0 мм), кристаллов светодиодов (0,35 — 0,5 мм каждый) задают минимальные размеры базового отрезка АВЗ, который определяет

20 габариты всего спектрофотометрического датчика. Максимальные размеры базового отрезка АВ ограничены углом <р который должен превышать угол Брюстера для материала прозрачной смолы: p > <р, Тонкостен25 ная металлическая трубка диаметром

0,6 — 1,0 мм экранирует выходной сигнал фотоприемника 6 от помех и наводок, Конструкция залита прозрачной нетоксичной смолой, 30 Спектрофотометрический датчик функционирует следующим образом, Предварительно определяется траектория введения спектрофотометрического датчика для чего используют, например, 35 стериоскопический атлас. В соответствии с выбранной траекторией датчик вводят в ткань.

Датчик работает в импульсном режиме.

Импульс тока прямоугольной формы—

40 видеоимпульс — подается на светодиод, который генерирует световой поток, пропорциональный величине тока, Отраженный от ткани свет принимается фотоприемником 6, который генерирует в проводниках 8 ток, 45 пропорциональный принятому световому потоку„за счет чего определяется отражательная способность исследуемой ткани в данном диапазоне. Спектрофотометрический датчик обеспечивает излучение свето50 диодов 7,7ъ,...,7п последовательно в различные моменты времени при работе на общий фотоприемник 6, что уменьшает погрешность измерения отражательной способности ткани. Конструкция датчика

55 (расположение источников света 7,7z,...,7> и фотоэлемента 6) обеспечивает проникновение излучения различных длин волн в одну локальную область и фиксацию отраженного излучения фотоэлементом 6. Тем

1748790 самым обеспечивается раздельное исследование каждой локальной области излучением различных участков спектра.

Исследованию при помощи спектрофотометрического датчика подвергались ткани головного мозга (интраоперационно), В таблице представлены коэффициенты отражения светового излучения.

I аж,yacc- 583 нм а .м к = 650 нм л.мэкс- 565 HM с4.макс= 830 HM

Ви ткани

Белое вещество мозга

Серое вещество мозга

Гематема

0,67-0,68

0,40-0,41

0,20-0,21

0,61-0,62

0,37-0,38

0 18-0,19

0,72-0,73

0,47 — 0,49

О. l4 — 0,15

0,8 — 0,81

0,56 — 0,58

0,29-0,31

Составитель Ю. Ильиных

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор 3, Салко

Редактор Н. Химчук. Заказ 2542 Тираж,. . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Для устранения влияния на показания расстояния до ткани характеристики измерялись в непосредственном контакте спектрофотоэлектрического датчика с тканью.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет получить разрешающую способность датчика 1-3 мм в зависимости от типа используемых светодиодов, фотоэлементов . и мощности излучения.

Формула изобретения

Спектрофотоэлектрический датчик, соде.эжащий корпус с отверстием, в котором размещены источники света и фотоэле5 мент, герметизированные прозрачной смолой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности диагностики за счет измерений в широком диапазоне длин ,волн иэлученйя, в корпусе, выполненном в

10 виде наружной трубки, установлено несколько источников света, расположенных на внутренней трубке и отделенных изолирующей непрозрачной перегородкой от фотоэлемента, фотоэлемент и источник света

15 установлены на одной оси вдоль внутренней трубки на токопроводящих шинах с угловыми выступами, причем перпендикулярны, восстановленные к площадкам угловых выступов; пересекаются на расстоянии 1-4 мм

20 от боковой поверхности корпуса,