Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых

Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых

Иллюстрации

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.