Устройство для классификации электрофизиологических сигналов

Устройство для классификации электрофизиологических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социапистинеских

Республик (uj!90391 7

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1302.80 (21) 2888057/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано 070282, Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 0702.82

Р )М g+ з

G 06 К 9/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

1531 УДК 681. 327 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

E-И. Подгорный (71) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к автомати-, ке и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании автоматизированных классификаторов устройств контроля и диагностики физиологической деятельности человека в системах оператор-машина .

Известно устройство для классификации образцов, где осуществляется дифференцирование исходного сигнала и формирование последовательности импульсов единичной амплитуды с длительностями, пропорциональными соответствующим временным интервалам, на которых производная имеет один знак (1).

Недостатком известного способа классификации является низкая точность (достоверность) анализа, так как амплитудные и фазовые изменения исходного сигнала не отражены в результате классификации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для классификации электрофизиологических сигналов, содержащее блок синхронизации, включенные последовательно аналогоцифровой преобразователь, первые элементы И и первый накапливающий сумматор, выход которого соединен с

)первым входом вычислительного блока, включенные последовательно генератор тактовых импульсов, второй элемент И и счетчик, соединенный выходом с другими входами первых элементов И и одними входами третьих элементов И, подключенных выходами через второй накапливающий сумматор ко второму входу вычислительного блока, выходы которого и выходы блока памяти соединены через блок принятия решений с первыми выходами устройства и входом блока синхронизации, первый выход которого подключен к третьему входу вычислительного блока и другим входам накапливающих сумматоров и счетчика, а второй выход блока синхронизации соединен с другим входом второго элемента И (2).

Недостатком его является низкая достоверность, поскольку полученный после преобразования результат так-. же не отражает фазового содержания исходного объекта-образца.

Цель изобретения — повышение точности (достоверности) классификации электрофизиологических сигналов.

Указанная цель достигается тем, что полученные в результате последовательной биполярной стимуляции

903917 вызванные электрофизиологические сигналы предварительно преобразуют в сигналы, содержащие и несодержащие Фазопеременные компоненты, полученные сигналы одновременно преобразуют в монотонно возрастающие, квантованные по уровню сигналы, после довательно суммируют их текущие уровни, формируют промежуточные результирующие сигналы, пропорциональные вольт-секундным площадям монотонно возрастающих сигналов,и апределяют отношение промежуточных результирующих сигналов, по которому судят о принадлежности к данному классу, с указанной целью в известное устройство для классификации электрофизиологических сигналов, co" держащее блок синхронизации, включенные последовательно аналого-цифровой преобразователь, первые элементы И и первый накапливающий сумматор, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, включенные последовательно генератор тактовых импульсов, второй элемент И и счетчик, соединенный выходом с другими входами первых элементов И и одними входами третьих элементов И, подключенных выходами через второй накапливающий сумматор ко второму входу вычислительного блока, выходы которого и выходы блока памяти coe" динены через блок принятия решений с первыми выходами устройства и входом блока синхронизации, первый выход которого подключен к третьему входу вычислительного блока и другим входам накапливающих сумматоров и счетчика, а второй выход блока синхронизации соединен с другим входом второго элемента И. Введены генератор тест-сигналов, подключенный входом и выходом соответственно к третьему выходу блока синхронизации и второму выходу устройства, аналоговые сумматоры и элемент задержки, соединенные входами со входом устройства, инвертор, четвертые и пятые элементы И и дополнительный аналогоцифровой преобразователь, подключенный выходом к другим входам третьих элементов И и входом, через четвертый элемент И вЂ” к выходу первого аналогового сумматора, другой вход которого через инвертор соединен с выходом элемента задержки, подключенным к другому входу второго аналогового сумматора, выход которого через пятый элемент И соединен со входом основного аналого-цифрового преобразователя, причем другие входы четвертого и пятого элементов И подключены ко второму выходу блока синхронизации.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Здесь 1 - исследуемый медико-биологический объект, в частности опе-.

\ ратор ° Устройство содержит генератор 2 тест-сигналов (управляемый блок тест-стимулов), усилитель 3 биопотенциалов, элемент 4 (линия) задержки, первый 5 и второй б аналоговые сумматоры, пятый 7 и четвертый 8 элементы (вентили) И, основной 9 и дополнительный 10 аналого-цифровые преобразователи (разностные импульсные преобразователи), первые 11 и третьи 12 элементы И (вентили), первый 13 и второй 14 накапливающие сумматоры, генератор 15 тактовых импульсов, второй элемент И (вентиль) 16, счетчик 17 (тактовых импульсов), вычислительный блок 18, блок 19 при1э нятия решений (компаратор кодов), блок 20 памяти (постоянное запоминающее устройство), блок 21 синхронизации (и управления) и инвертор 22.

Устройство работает следующим

20 образом.

В блоке памяти 20 хранятся коды соответствующих i j классов.

До начала преобразования функциональные блоки классификатора с помощью блока 21 управления и синхронизации по шине 0 импульсом сброса установлены в исходное состояние, вентили 7 8 и 16 закрыты запрещающими уровнями блока 21 и выходные сигналы соответствующих аналоговых сумматоров 5 и б не поступают на входы преобразователей 9 и

10, тактовые импульсы с генератора 15 не поступают на вход счетчика 17, кроме того, блок 2 тестов-стимулов

Ç заторможен.

Преобразование вызванных электрофизиологических сигналов начинается по команде Пуск, поступающей с блока 21 управления и синхронизации.

40 При этом в момент времени яблок 2 тестов-стимулов воспроизводит, в соответствии с программой, определенные амплитудные, частотные и фазовые параметры стимула конечной длительности, которые при воздействии на оператора 1 (или объект медико-биологического исследования) вызывают появления электрофизиологического сигнала на входе усилителя

3 биопотенциалов, с выхода которого этот сигнал поступает на вход линии задержки 4, которая имеет постоянную времени с, . Кроме того, выходной сигнал усилителя 3 поступает непос редственно на один из входов перво-. го и второго аналоговых сумматоров

5 и б, но вентили 7, 8 и 16 остаются закрытыми. B момент времени (й + С .) блок 21 управления и синхронизации выдает очередную команду блоку 2

® тестов-стимулов, который воспроизво-дит те же амплитудные и частотные параметры стимула, а фаза изменяется на 180О. При этом вентили 7, 8 и 16 открываются блоком 21 и выходной сигнал первого аналогового сумматора

903917

5, равный сумме задержанного сигнала

П(»+ "з 9 ) непосредственно с вйхода усилителя 3 поступает через вентиль 7 на: вход разностноимпульсного преобразователя 9. Аналогично, выходной сигнал второго аналогового сумматора б; равный разности 1)(1 ) и U(t<+ 7, .) . В силу наличия инвертора 22 через вентиль 8 поступает на вход преобразователя 10.

Таким образом, на выходе аналоговых сумматоров 5 и 6 образуются парал лельно два аналоговых сигнала, один из которых не содержит фазопеременные компоненты 0» = ЕЮ{t» ); U(t»+

+ 7Э )) .и второй П, = Ь(0(С„)»

U (t» 7 й„)) содержащий 3ТН компо ненты.

Частота выходных сигналов преобразователей 9 и 10 функциональйо связана с производной входных аналоговых сигналов, т.е. отклонение частоты пропорционально скорости изменения входного напряжения, т.е. времяимпульсная последовательность на выходе преобразователя 9 (или 10), определяет форму аналогового сигнала на выходе .сумматора 5 (или б). Таким образом, путем считывания значений параллельного кода счетчика 17 тактовых импульсов, поступающих на вторые входы групп вентилей 11 и 12 через неравномерные промежутки времени, определяемые время — импульсной последовательностью преобразователей

9 и 10 в накапливающих сумматорах 13 и 14 формируют промежуточные результирующие сигналы, пропорциональные вольт-секундным площадям монотонно возрастающих сигналов. Вычислительный блок 18 определяет отношение промежуточных результирующих сигналов, а значение кода на выходе однозначно определяет амплитудный, частотный и фазовый состав исходного электрофизиологического сигнала. Компаратор

19 кодов, осуществляет сравнения кодов-описаний i,...,j классов, хранящихся в постоянном запоминающем устройстве 20, со значением кода вычислительного блока 18 и выдает сигнал на одном из i„...„j выходов, что соответствует отнесению исходного электрофизиологического сигнала к данному классу.

После определения класса компара тором 19 кодов, последний выдает команду Конец блоку 21 управления и синхронизации, который устанавливает блоки. классификатора в исходное состояние, а блок 2 тестов-стимулов переходит к следующему виду стимула.

Таким образом, введение предварительного преобразования с целью получения двух сигналов, содержащего фаэОпеременные компоненты и не содержа" . щего фазопеременные компоненты и дальнейшее одновременное преобразованне полученных сигналов в монотонно возрастающие функции, формирование промежуточных сигналов пропорциональ-, ных вольт-секундным площадям монотонно возрастающих функций и определение отношения промежуточных сигналов позволяют получить более высокую достоверность классификационного анализа электрофизиологических сигналов . по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

Устройство для классификации электрофизиологических сигналов, содержащее блок синхронизации, включенные последовательно аналого-цифf5 розой преобразователь первые элеt

5 менты И и первый накапливающий сумматор, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, включенные последовательно генератор тактовых импульсов, второй элемент И

20 и счетчик, соединенный выходом с другими входами первых элементов И и одними входами третьих элементов И, подключенных выходами через второй накапливающий сумматор ко второму

Я5 входу вычислительного блока, выходы которого и выходы блока памяти соединены через блок принятия решений с первыми выходами устройства и входом блока синхронизации, первый

ЗО выход которого подключен к третьему входу вычислительного блока и другим входам накапливающих сумматоров и счетчика, а второй выход блока синхронизации соединен с другим входом второго элемента И, о т л и ч а ю° щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит генератор тест-carHanoa, подключенный входом и выходом соответственно к третьему выходу блока синхро40 иизации и второму выходу устройства, аналоговые сумматоры и элемент задержки, соединенные входами со входом устройства, инвертор, четвер»ше и пятые элементы И и дополнительный

45 аналого-цифровой преобразователь, подключенный выходом к другим входам третьих элементов И и входом, через четвертый элемент И вЂ” к выходу первого аналогового сумматора, другой

$0 вход которого через инвертор соединен с выходом элемента задержки, подключенным к другому входу второго аналогового сумматора, выход которого через пятый элемент И соединен

55 со входом основного аналого-цифрового преобразователя, причем другие входы четвертого и пятого элементов

И подключены ко второму выходу блока синхронизации.

Источники информации, 60 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СМА Р 3717848, кл. 340-146, опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 528585, кл. G 06 К 9/00, 1976

65 (прототип).

903917

Составитель С, Хлебников

Редактор Ю. Середа ТехредЛ.Пекарь . КорректорМ. Коста

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

-Заказ 127/33

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4