Фотосенсор
Использование: при биологических исследованиях, для проверки функции различных органов человека и других животных. Устройство содержит гибкую печатную плату, выполненную вместе с электрической схемой; излучатель света и приемник света, смонтированные на печатной плате и соединенные с электрическим кабелем через электрическую схему, и фиксирующую ленту, которая будет закрепляться на гибкой печатной плате, устанавливаемой на пальце или на другом органе человека, и которая будет фиксировать положение печатной платы в правильной позиции. Для гарантирования правильного положения излучателя и приемника используется полоска гибкой пленки, которую можно будет удобно расположить на пальце. После установки биофотосенсора на пальце руки, около приемников света располагаются пары датчиков света, чтобы проверить позицию приемника, который должен располагаться точно напротив излучателя света. Гибкая печатная плата снабжена меткой в такой позиции, чтобы излучатель и приемник находились напротив друг друга после установки биофотосенсора на пальце и чтобы упомянутая метка находилась в контакте с кончиком пальца. 1 з.п. ф-лы, 17 ил.
Изобретение относится к фотосенсору, который будет закрепляться на какой-то части тела пациента, проходящего обследование, например на пальце руки, чтобы измерить степень поглощения света, испускаемого от одной стороны пальца руки и передаваемого через палец к другой его стороне.
Подобный тип сенсорного устройства используется, например для проверки функции печени проходящего обследование пациента. В ходе этого обследования в поток крови вводится специфический пигмент, который избирательно вводится и выводится только из печени. Затем с помощью сенсора измеряем концентрацию этого пигмента в плазме крови, чтобы определить скорость удаления из плазмы крови и коэффициент удерживания упомянутого пигмента, на основе чего и проверяется функция печени. В качестве примера подобных фотосенсоров известного уровня техники можно сослаться на известный биофотосенсор, который закрепляется на пальце руки и в котором пучок света передается от одной стороны пальца к другой с целью обнаружения колебания или изменения коэффициента пропускания или коэффициента отражения света, обусловленного потоком крови. Несущие в себе информацию о таких колебаниях сигналы обрабатываются соответствующим образом и получаем полезную информацию, например, о частоте пульса или давлении крови [1] и (публикация еще нерассмотренного патента Японии N 60158803). Известен биофотосенсор (фиг. 1 A, B, C), который включает полоску из гибкой пленки 1 и смонтированные на ней источник 2 и приемник 3 света, расположенные своими продольными осями на расстоянии друг от друга. Источник 2 и приемник 3 соединены с проводниками 4. Для фиксации фотосенсора 6 на пальце используется клейкая лента 5. Пленка 1 с источником 2 и приемником 3 накладывается на палец 7 в продольном направлении и отгибается к кончику пальца 7а (фиг. 1 С). После этого для фиксации фотосенсора 6 на пальце 7 поверх пленки 1 накладывается клейкая лента 5. В этом положении сенсор 6 включается, и источник 2 излучает свет, который проходит через палец 7 и попадает в приемник 3. В результате на выходе приемника 3 формируется сигнал, который по проводнику 4 подается в процессор (не показан) и проводник (не показан). Процессор будет обрабатывать сигналы с информацией об изменении общего коэффициента пропускания света, чтобы получить такую важную информацию, как частота пульса и кровяное давление. В фотосенсорном устройстве известного уровня провода непосредственно соединяются с излучателем и приемником и они должны закрепляться на гибкой основной пленке. Необходимость закрепления проводов на гибкой основной пленке связана с затратой времени и использованием соответствующих средств, что естественно увеличивает себестоимость фотосенсорного устройства. Кроме того жесткость самих вводных-выводных проводов, которые простираются в продольном направлении основной пленки. Подробное фотосенсорное устройство невозможно комфортно установить и закрепить на какой-то части тела проходящего обследование пациента. Более того, существует риск, что в процессе практического использования этого устройства даже очень незначительные растягивающие или изгибающие напряжения могут оказать отрицательное воздействие на соединения проводов или кабеля, которое может отрицательно сказаться на правильной позиции сенсорного устройства или даже привести к разрыву соединений. На фиг. 1 С ясно показано, что излучатель 2 и приемник 3 располагаются в точно противоположных позициях относительно друг друга. Если точная противоположность расположения этих блоков будет нарушена, тогда необходимо будет увеличить мощность излучателя 2 или повысить коэффициент усиления приемника 3. Если повышается мощность излучателя, то это может привести к образованию ожога на пальце из-за повышения температуры самого излучателя. Повышение коэффициента усиления приемника будет ухудшать отношение сигнал-шум, а следовательно будет понижаться степень точности работы самого фотосенсора. Эта проблема является прямым следствием того факта, что данный фотосесор не снабжен средствами для обеспечения относительной позиции между излучателем 2 и приемником 3 после установки и закрепления фотосенсора на пальце руки. Фотосенсор известного уровня имеет на своей основной пленке излучатель света, способный излучать два пучка света различными длинами волн. Однако этот фотосенсор не имеет излучателя света, способного излучать два пучка света, один из которых имел бы такую длину волны, которая могла бы практически полностью поглощаться каким-то специфическим пигментом, который удаляется исключительно паренхимой печени после его введения в кровь, а другой имеет такую длину волны, которая не поглощается упомянутым пигментом. Именно поэтому для измерения степени поглощения пигмента, находящегося, например в крови, необходимо использовать очень сложное оборудование. Таким образом известному фотосенсору, содержащему гибкую печатную плату для охватывания исследуемой области пациента, включающую электрическую схему с излучателем света и приемником света, установленных с интервалом между собой для возможности расположения приемника света напротив излучателя при измерении, присущи недостатки. Целью изобретения является создание биофотосенсора, который можно будет легко и комфортно устанавливать и закреплять на какой-то части тела, проходящего обследование пациента, обеспечивая при этом повышение точности измерения. Указанная цель достигается за счет того, что в известное устройство включено средство обнаружения смещения излучателя относительно приемника при измерении, имеющее по меньшей мере пару датчиков для проверки точного расположения приемника света напротив излучателя света при измерении установленных в непосредственной близости от приемника света, что излучатель света представляет собой ряд расположенных на печатной плате и соединенных с соответствующим проводником светоизлучающий диодов для излучения света с различными длинами волн, один из которых имеет длину волны поглощающуюся специфическим пигментом, удаляемым исключительно паренхимой печени после его введения в кровь, а другой пучок света имеет длину, не поглощающуюся этим пигментом. В соответствии с изобретением предлагается биофотосенсор, содержащий гибкую печатную плату, выполненную вместе с электрической схемой и которая будет обертываться вокруг какой-то части тела, проходящего обследование пациента, излучатель света и приемник света, которые монтируются на печатной плате с определенным интервалом между собой, но чтобы они обязательно располагались напротив друг друга на обеих сторонах какой-то части тела пациента после обертывания вокруг этой части тела пациента гибкой печатной платы, причем излучатель света и приемник света в электрической плате соединяются через электрическую схему с электрическим кабелем, который в свою очередь соединен с одним концом печатной платы. Другой целью изобретения является создание такого биофотосенсора, который допускает расположение излучателя света и приемника света в строго противоположных позициях относительно друг друга после закрепления биофотосенсора на пальце или на другом органе пациента. По изобретению предусматривается использование средства обнаружения смешения позиции, которое снабжено парой датчиков, установленных в непосредственной близости от приемника света точно напротив излучателя или нет. В качестве средства для этой же цели предусматривается создание биофотосенсора с полоской гибкой печатной платы, которая имеет метку в той части, которая будет находится в непосредственном контактировании с кончиком ногтя пальца руки. По изобретению биофотосенсор обладает способностью излучать множество пучков света с различными длинами волн, при этом один из пучков света имеет такую длину волны, которая будет обязательно поглощаться специфическим пигментом, который после его введения в кровь будет удаляться исключительно паренхимой печени, а все остальные имеют длину волны, которая не будет поглощаться этим пигментом. Чтобы добиться именно этой цели, один излучатель света содержит светоизлучающий диод, который излучает пучок света с первой длиной волны, а другой светоизлучающий диод излучает пучок света со второй длиной волны. На фиг. 1 А изображен вид в плане на биофотосенсор известного уровня техники; В вид спереди на тот же биофотосенсор; С вид в разрезе сбоку этого же биофотосенсора, установленного на пальце руки. На фиг. 2 А первый вариант фотосенсора по изобретению, вид сверху; В - этот же фотосенсор, вид спереди. На фиг. 3 модификация первого варианта изобретения, вид спереди. На фиг. 4 второй вариант изобретения, вид сверху. На фиг. 5 схема, демонстрирующая принцип работы фотосенсора по второму варианту изобретения. На фиг. 6 А третий вариант изобретения, вид сверху; В этот же вариант изобретения, вид спереди. На фиг. 7 вид сбоку этого же фотосенсора в положении, когда он уже установлен на пальце руки пациента. На фиг. 8 А четвертый вариант изобретения, вид сверху; В этот же вариант фотосенсора, вид спереди; С этот же вариант изобретения, иллюстрирующий крепление фотосенсора на пальце руки пациента, вид сбоку. На фиг. 9 А фиксирующая лента фотосенсора пятого варианта изобретения, вид сверху; В эта же фиксирующая лента, вид спереди. На фиг. 10 прокладочная бумага фотосенсора по шестому варианту изобретения, вид сверху. На фиг. 11 пятый вариант изобретения, иллюстрирующий способ закрепления фотосенсора на пальце руки пациента, вид в разрезе. На фиг. 12 фиксирующая лента шестого варианта изобретения с частично отслоенной освобождающей бумагой, вид сверху. На фиг. 13 А излучатель света с различными длинами волн, используемого в биофотосенсоре по седьмому варианту с удаленной крышкой, вид сверху; В этот же излучатель света, вид снизу. На фиг. 14 перспективный вид излучателя света с различными длинами волн; На фиг. 15 блок-схема излучателя света. На фиг. 16 седьмой вариант изобретения, снабженного показанным на фиг. 14 излучателем света с различными длинами, вид сверху. На фиг. 17 А восьмой вариант изобретения, вид сверху; В этот же варианта изобретения, вид спереди. Согласно изобретению (фиг. 2 А,В) фотосенсор содержит гибкую печатную плату для охватывания исследуемой области пациента, включающую электрическую схему с излучателем и приемником света, установленных с интервалом между собой для возможности расположения приемника света напротив излучателя при измерении, средств обнаружения смещения излучателя относительно приемника при измерении, включающее, по меньшей мере пару датчиков для проверки точного расположения приемника света напротив излучателя света при измерении установленных в непосредственной близости от приемника света, при этом излучатель света представляет собой ряд расположенных на печатной плате и соединенных с соответствующим проводником светоизлучающих диодов для излучения пучков света с различными длинами волн, один из которых имеет длину волны поглощающуюся специфическим пигментом, удаляемым исключительно паренхимой печени после его введения в кровь, а другой пучок света имеет длину, не поглощающуюся этим пигментом. Указанный фотосенсор представляет собой первый вариант изобретения, в котором гибкая печатная плата обозначена цифрой 1 (сокращенно ФПК), на одной стороне которой вытравлена фигура необходимого электрода (схема проводника 19). Излучатель света 2 и приемник света 3 устанавливаются на плате ФПК 1 в требуемой позиции и соединяются со схемой проводника 19 пайкой. Также методом пайки кабель 15 соединяется на одном конце платы ФПК со схемой проводника 19. Излучатель света 2 представлен квадратным чипом со стороной квадрата лишь в несколько миллиметров, на котором установлены два светоиспускающих диода. Излучаемые этими диодами пучки света имеют различную длину волны, т. е. длина волны каждого излучаемого пучка света будет различной. Коэффициент пропускания каждого пучка света через тело проходящего обследование пациента используется в качестве эталона, на основе которого определяется коэффициент пропускания каждого другого пучка света. Использование двух диодов гарантирует более высокую степень точности измерений. В качестве приемника света 3 используется кремниевый фотодиод. Кабель 15 представлен пятижильным кабелем, при этом три из пяти жил используются для обеспечения срабатывания излучателя 2, а две остальные для передачи сигналов от приемника 3. Является предпочтительным, чтобы фотосенсор по первому варианту изобретения снабжался защитными слоями 16 и 17, которые показаны на фиг. 3. Слой 16 изготавливается из прозрачной смолы или стекла и он покрывает излучатель света 2 и приемник света 3. Слой 17 изготавливается из изолирующей и пластичной смолы, например из эпоксидной, уретановой или силиконовой смолы, и покрывает остальную часть фотосенсора. Фотосенсор по этому варианту изобретения закрепляется, например на пальце руки, причем излучатель 2 и приемник 3 располагаются строго напротив друг друга на противоположных сторонах пальца руки и вместе с пальцем образуют как бы слоистую конструкцию. Излучатель 2 и приемник 3 фиксируются в нужной позиции с помощью фиксирующей ленты. После этого излучатель света 2 запускается в работу и будет излучать два пучка света, имеющих различные длины волн. Пучки света передаются через палец и попадают в приемник 3. Принятые в приемнике пучки света анализируются с целью определения содержания пигмента в потоке крови и т.д. В этом варианте изобретения плата ФПК используется как опорные точки для крепления излучателя света и приемника света; эти опорные точки соединяются с кабелем через расположенную на плате ФПК схему проводника. В данном варианте нет необходимости закреплять кабель на плате ФПК, чтобы удлинить его протяженность в продольном направлении. Следовательно в этом варианте также нет необходимости использовать ленту для фиксации и крепления кабеля на плате ФПК. В соответствии с этим вариантом изобретения фотосенсор будет более гибким и его можно будет установить в более удобном для пациента положении на пальце руки или в каком-либо ином месте. Более того, по этому варианту повышается надежность фотосенсора и уменьшается его себестоимость. На фиг. 4 показан второй вариант изобретения, в соответствии с которым около (вокруг) приемника света 3 располагаются четыре датчика в положении А1 А4, которые и определяют, находится ли приемник света в строго противоположной позиции по отношению к излучателю света 2 или нет. Датчики А1 и А2 располагаются перед и позади приемника 3 и используются для определения, находятся ли они в строго противоположной позиции в продольном направлении пальца руки или нет, а датчики А3 и А4 располагаются по двум боковым сторонам приемника света 3 и используются для определения, находятся ли они в строго противоположной позиции в поперечном направлении пальца руки. Светоизлучающие диоды 2а и 2в, приемник света 3 и четыре позиционных датчика А1 А4 соединяются с главным корпусом 20 через вводно-выводные провода 15 и коннектор 10. На фиг. 5 показана электрическая схема, иллюстрирующая принцип работы фотосенсора по второму варианту изобретения. Электрический ток IA1, который проходит через датчик А1, и электрический ток IA2, который проходит через датчик А2, сравниваются между собой в IC компараторе 30, чтобы проверить позицию приемника 3в в поперечном направлении пальца. Полученный результат выражается в виде IS1. Электрические токи IA3 и IA4, которые проходят через датчики А3 и А4, соответственно сравниваются в IC компараторе 40, чтобы проверить позицию приемника 3 в продольном направлении пальца. Полученный результат выражается в виде IS2. Приемник 3 выдает выходной сигнал IB, который несет в себе информацию о коэффициенте пропускания света. Позиционные датчики и компараторы, например IC компараторы (компараторы на интегральных схемах), составляют устройство обнаружения смещения позиции. Если излучатель и приемник света не будут находится в строго противоположных позициях относительно друг друга, тогда связь между токами IS1 и IS2 будет выражаться в виде неравенства
Формула изобретения
1. Фотосенсор, содержащий гибкую печатную плату для охватывания исследуемой области пациента, включающую электрическую схему с излучателем света и приемником света, установленных с интервалом между собой для возможности расположения приемника света напротив излучателя при измерении, отличающийся тем, что он снабжен средством обнаружения смещения излучателя относительно приемника при измерении, включающем по меньшей мере пару датчиков для проверки точного расположения приемника света напротив излучателя света при измерении, установленных в непосредственной близости от приемника света. 2. Фотосенсор по п.1, отличающийся тем, что излучатель света представляет собой ряд расположенных на печатной плате и соединенных с соответствующим проводником светоизлучающих диодов для излучения пучков света с различными длинами волн, один из которых имеет длину волны, поглощающуюся специфическим пигментом, удаляемым исключительно паренхимой печени после его введения в кровь, а другой пучок света имеет длину, не поглощающуюся этим пигментом.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17