Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых

Иллюстрации

Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых (патент 900219)
Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых (патент 900219)
Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых (патент 900219)
Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых (патент 900219)
Показать все

Реферат

 

Союз Советск ик

Социапксткческкн

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пи 900219 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Задавлено 31.03.80 (21) 289985 1/18-2 1 (51)M. Кл.

60 1 R 29/02

GO4 Р 10/04 с присоединением заявки И

9пударотаеный комнтет

СССР (23 } П риоритет ао делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 23.01.82, бюллетень № 3

Дата опубликования описания 25.0 1,82 (5З) УДК 621. . 3 17 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. П. Валицкий, Н. В. Вавилов, P. К. Михайлов. и Н. В. Пригон

Ф

/ ., 1

Опытное конструкторское бюро биологическо и -медицинской кибернетики Ленинградского электротехнического института им. В. И. Ульянова (Ленина) (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

HAРАМЕТРОВ СФИГМОГРАФИ IECKHX КРИВЫХ

Изобретение относится к медицинскому приборостроению и может быть использовано цля опрецеления временных параметров физиологических кривых, таких как 1сфигмограмма.

Известно устройство для измерения

S интервалов времени физиологических кривых, содержашее измерительные каналы с детектором, усилителем и пороговой схемой в каждом из них, генератор импульсов и блок управления (1) . тО

Однако то, что временные интервалы определяются между началами поцьема неравномерного нарашивания кривых, а также наличие помех, затрудняющих выставление порога, привоцит к уменьшению точности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и цостигаемому результату является устройство для иэ20 мерения интервалов времени физиологических кривых, соцержашее измерительные каналы с цатчиком информации, усилителем, блоком памяти амплитуд, целт телем напряжения и цве пороговые схемы в кажцом из них, блок управления, генератор импульсов и счетчик импульсов 2 .

Нецостатками этого устройства являются низкая точность измерений, обусловленная нелинейным характером нарас» тания переднего фронта физиологических кривых, и недостаточно широкие функциональные возможности.

1(ель изобретения — повышение точност ии измерений и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство цля измерения временных параметров сфигмографических кривых, соцержашее цва измерительных канала, выходы которых поцключены соот ветственно к первому и второму вхоцам блока управления, третий вход которого соединен с выхоцом генератора импульсов, а выход - со входом первого счетчика импульсов, ввецен второй счетчик импульсов, вход которого подключен к цополнительному выходу блока управления, 9002

3 вход первого измерительного канала соединен с цополнительным выхоцом второго измерительного канала, а дополнительный вход блока управления подключен к выходу первого измерительного канала.

Также тем, что первый измерительный канал соцержит послецовательно соециненные датчик информации, фильтр, усилитель и блок цифференцирования, первый выхоц которого поцключен к первому вхо- >о ду коммутатора, выход которого через последовательно соециненные интегратор и пороговый элемент подключен к первому входу блока памяти и выходу KBHBëà, второй выхоц блока дифференцирования через блок выделения максимума подключен ко вход> формирователя импульсов и второму входу блока памяти, выход которого соецинен непосредственно с первым входом первого ключа и через инвертор — с первым входом второго ключа, вторые вхоцы ключей обьецинены и соецинены со входом канала, выходы ключей подключены ко второму вхоцу коммутатора, третий вход которого соединен с выходом формирователя им пульсов.

Кроме того, второй измерительный канал соцержит послецовательно соединенные цатчик информ ад ии, фи ль тр, ус или те ль и б лок дифференцирования, первый выход которого подключен к первому вхоцу коммутатора, выхоц которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент подключены к первому входу блока памяти и выходу канала, второй вход бло35 ка цифференцирования через блок выделе» ния максимума подключен ко входу формирователя импульсов к второму входу блока памяти, выхоц которого через инвертор подключен ко второму входу коммутатора, третий вход которого соецинен с первым выхоцом формирователя импульсов, второй выхоц которого является цополнительным выходом канала.

Блок управления содержит два триг-

45 гера, цва элемента И, дифференциатор и два циода, причем входы первого триггера являются первым и вторым вхоцами блока управления, третий вход которого подключен к первым входам элементов И, выход — к выходу первого элемента И, 50 а дополнительный выход — к выхоцу второго элемента И, второй вхоц которого соединен с выхоцом второго триггера, первый и второй входы которого подключены соответственно к катоду первого и аноду второго диодов, выход первого триггера соецинен со вторым входом первого элемента И, анод первого и катоц второ19 4

Го диодов обьецинены и поцключены к выхоцу цифференциатора, вход которого соединен с дополнительным входом блока упр авления.

Н8 фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — кривые, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых .содержит первый измерительный канал 1, второй измерительный канал 2, блок 3 управления, генератор 4 импульсов, счетчики 5 и 6 импульсов, датчики 7=1 и

7=2 информации, фильтры 8=1 и 8=2, усилители 9=1 и 9=2, блоки 10=1 и

10=2 дифференцирования, блоки 11=1 и

11=2 выделения максимума, блоки 12=1 и 12=2 памяти, коммутаторы 13=1 и

13=2, инверторы 14=1 и 14=2, интеграторы 15=1 и 15=2, пороговые элементы 16=1и 16=2, ключи 17 и 18, формирователи 19=1 и 19=2 импульсов, триггеры 20 и 21, элементы И 22 и 23, блок 24 формирования управляющих импульсов, включающий в себя диоды 25 и

26 и циффер енци ато р 2 7.

На фиг. 2 привецены кривые, обьясняющие работу устройства: 28 — крив ая напряжения на выходе усилителя перво— го измерительного канала, 29 — сигнал на выходе интегратора первого измерительного канала, 30 — кривая напряжения на выходе усилителя второго измеритель— ного канала 31 — сигнал на выхоце интегратора второго канала, 32 и 33— сигналы на выходах блоков дифференцирования соответственно первого и второго каналов, 34 и 35 — напряжение на выходах блоков памяти соответственно первого и второго каналов, 36 и 37— импульсы на выхоцах формирователей импульсов первого и второго каналов соответственно, 38 и 39 — импульсы на выходах пороговых элементов второго и первого каналов соответственно, 40 и

41 — импульсы на вхоцах первого и второго счетчиков соответственно.

Устройство работает следующим образом, B каждом измерительном канале 1 и

2 сфигмографические сигналы регистрируются с помощью цатчиков 7=1 и 7=2 информации и фильтруются фильтрами

8=1 и 8=2, которые устраняют низкочастотную помеху (уход изолинии). Отфильтрованные сигналы через усилители 9=1

9=2 поступают на входы соответствующих блоков 10=1 и 10=2 дифференцирования, остальные узлы каналов прецназ90021 начены для формирования прямоугольных управляющих импульсов, так как сфигмограмма отражает процессы работы серцца, то ее частота может меняться от 20 до 240 ударов в минуту (т.е. период ра- 5 вен 3 с+250 м/с в различных вариантах).

T ñ I

Отношение — - - =12, что необхоцимо

Т рамн учитывать при выборе параметров фильтра 8.

1 о Поскольку сфигмограмма представляет собой низкочастотный физиологический сигнал, то фильтры 8=1 и 8=2 являются активными. Верхняя и нижняя границы полосы пропускания фильтров выбираются, 5 исхоця из спектра сигнала. Необхоцимо при этом, чтобы фильтр пропускал передний (наиболее крутой) фронт сигнала и максимально поцавлял все остальные составляющие. Torna сигнал и помеха, прой- >О ця через фильтры 8=1 и 8=2, имеют приблизительно оцинаковую форму и различную амплитуду. Амплитуда помехи меньше амплитуды сигнала, при равенстве амплитуд сигнал невозможно отличить от помехи. При оцинаковых длительностях помехиТ и сигналаТс, что имеет место после прохождения сигнала через полосовые фильтры 8=1 и 8=2, крутизна переднего фронта сигнала и помехи различна„п причем крутизна сигнала значительно выше крутизны помехи. Последнее и |использовано при реализации устройства, в котором формирование управляющих импульсов для измерения интервалов произ35 водится по характерным точкам производной сигнала сфигмограммы — точкам перегиба (точкам максимальной крутизны), То, что эти точки расположены выше уровня помех, позволяет получать высо- 4 кую степень помехоустойчивости устройства и следовательно высокую точность измерений. Сигналы, прошедшие фильтры

8=1 и 8=2 и усилители 9=1 и 9=2 (фиг. 2, кривые 28 и 30), дифференцируются в

45 блоках 10=1 и 10=2 дифференцирования (кривые 32 и 33) и подаются на первые входы коммутаторов 13= 1 и 13=2 и на входы соответствующих блоков 11=1 и

11=2 выцеления максимума производной.

Превоначально сигналы с первых входов коммутаторов 13=1 и 13=2 поступают на интеграторы 15=1 и 15=2. На выхonax интеграторов 15=1 и 15=2 до момента времени.6 в первом канале и- во втором

Канале появляются сигналы, повторяющие исходные сфигмограммы 28 и 30. С моментов времени- и 1 в каждом из каналов

t происходит в блоках 11=1 и 11=2 и 12=

9 о

=1 и 12=2 выделение максимума производной и его запоминание (кривые 34 и

35).

Кроме того, формирователи 19=1 и

19=2 формируют импульсы 36 и 37 соответственно для первого и второго каналов. Эти импульсы поступают на третьи управляющие вхоаы коммутаторов 13= 1 и 13=2, в результате чего ко входам интеграторов подсоеаиняются вторые входы коммутаторов. Таким образом через нормально замкнутый ключ 17 на вход интегратора 15=1 первого канала поступает до момента времени ф. напряжение, I равное величине максимальной произвоаной сфигмограммы, а на его выходе напряжение линейно возрастает- (кривая 2 9) .

В момент времени ключ 17 размыкаетД ся, а ключ 18 замыкается. На вход интегратора 15=1 первого канала 1 поступает инвентированный сигнал максимума первой проивзоаной. Слецствием этого является линейное падение напряжения на выходе интегратора 15=1 первого канала 1, с крутизной равной крутизне нарастания сигнала. Одновременно в момент времени 4, на выходе интегратора 15=2

1 второго канала 2 напряжение также начинает линейно падать, но с крутизной, равной максимуму произвоцной сфигмограммы второго канала (кривая 31). В момент времени Ф. пересечение сигналом

1 интегратора 15=2 второго канала 2 нулевой линии срабатывает пороговый элемент 16=2 и на его выходе появляется импульс 38. Этот импульс опрокицывает триггер 21 и импульсы частоты с выхоца генератора 4 импульсов поступает на вхоц счетчика 5. Эти импульсы поступают на счетчик 5 до момента времени,, когда напряжение на выходе интегратора 15=1 первого канала 1 равно нулю, что соответствует появлению на выходе порогового элемента 16=1 импульсов 39, которые опрокидывают триггер

21, закрывая элемент 23. Таким образом, в первом счетчике 5 запишется число пропорциональное промежутку времени (ф — $4). Не трудно показать, что интервал времени (+g — Е;4) равен искомому интервалу (+,— g<). Это следует из равенства треугольников ЬОВЬ и t Dt4 .

Период колебания измеряется по первому измерительному каналу 1. Управляющими импульсами являются импульсы 39, ко— торые управляют работой счетчика 6, по— цавая на него от генератора 4 через элемент И 22 импульсы 4 1, в промежутке между импульсами порогового эле еi : а 16=1.

9002 19

Фор мула изобре тения

1. Устройство цля измерения временных параметров сфигмографических кривых, соцержашее цва измерительных канала, выхоцы которых подключены соответствен- но к первому и второму входам блока управления, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выхоцсо входом первого счетчика импульсов, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с де- 1О лью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, в него введен второй счетчик импульсов, вхоц которого подключен к дополнительному выходу блока управления, вход перво- 15 го измерительного канала соединен с дополнительным выходом второго измерительного канала, а дополнительный вхоц блока управления подключен к выхоцу первого измерительного канала. го

2. Устройство но и. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что первый измерительный канал соцержи т последовательно соединенные датчик информации, фильтр, усилитель и блок дифференцирования, пер- г5 вый выход которого поцключен к первому вхоцу коммутатора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент подключен к первому входу блока памяти и выходу канала, вто-зо рой выход блока цифференцирования через блок выделения максимума подключен ко входу формирователя импульсов и второму входу блока памяти, выход которого соединен непосредственно с первым вхоцом первого ключа и через инвертор — с первым вхоцом второго ключа, вторые вхоцы ключей сбьединены и соединены со входом канала, выхоцы ключей подключены ко второму входу коммутатора, третий вхоц 4о которого соединен с выхоцом формирователя импульсов.

3. Устройство по п. l, о т л и ч аю ш е е с я тем, что второй измериL,тельный канал содержит последовательно соединенные датчик информации, фильтр, усилитель и блок дифферениирования, первый выхоц которого подключен к первому входу коммутатора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент поцключены к пе;звому входу блока памяти и выхоцу канала, второй вход блока дифференцирования через блок выделения максимума поцключен ко входу формирователя импульсов и второму входу блока памяти, выхоц которого через инвертор подключен ко второму входу коммутатора, третий вход которого соединен с первым выхоцом формирователя импульсов, второй выход которого является дополнительным выхоцом канала.

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем,:что блок управления соцержит два триггера, EBB элемента И, цифференциатор и цва циоца, причем входы первого триггера являются первым и вторым входами блока управления, третий вход которого подключен к первым входам элементов И, выхоц — к выходу первого элемента И, а дополнительный выход — к входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, первый и второй вхоцы которого поцключены соответственно к катоду первого и аноду второго диодов, выход первого триггера соединен со вторым входом первого элемента И, анод первого и катод второго циоцов обьецинены и подключены к выхоцу цифференциатора, вход которого соединен с дополнительным входом блока управления, 1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 304775, кл. А 61 B 5/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 578953, кл. А 61 В 5/02, 1975.