Имитатор электрокардиосигналов

СОКИ ООВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСИ СПУБЛИК 1 5024 ИЮ (И 1 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1) 3839405/28-14 между третьим выходом блока управления и четвертым входом блока цифроаналогового преобразования, и второйблок синхронизации, выход которогоподключен к выходной шине синхрони"зации, первый вход - к второму вы.ходу кодера сигнала, второй вход -к третьему выходу кодера сигнала, квторому входу кодера помехи и к первому входу. первого блока синхрониза-.ции, а третий вход - к четвертомувыходу блока управления, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы которого соединены соответственно спятым, шестым, седьмым и восьмымвходами блока цифроаналогового преобразования, девятый выход " с вторымвходом кодера сигналА, десятый .выход - с третьими входами кодераколебаний изолинии, кодера сигналан кодера помехи и с вторыми входамикодера смещения изолинии и первого .блока синхронизации, одиннадцатыйвыход - с третьим входом первогоблока синхронизации, а двенадцатыйи тринадцатый выходы - соответственнос третьим и четвертым входами кодера смещения изолинии, пятый входкоторого подключен к третьему входукодера колебаний изолинии, к четвертому входу кодера помехи и к четвер-.тому выходу кодера сигнала. а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВРЩЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР В 990211, кл. А 61 В 5/02, 1983.Дадашев Р.С. Метрологическое обеспечение измерений биоэлектрических величин, - Метропогия, 1977, В 11, с.3-9.(54)(57) ИМИТАТОР ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные блок управления, кодер сигнала и блок цифроаналогового преобразования, выход которого подключен к сигнальной выходной. шине,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч.то, с целью сокращения времени формирования вида сигнала, в него введены . последовательно соединенные, первый блок синхронизации и кодер помехи, выход которого подключен к второму входу блока цифроаналогового преобразования, кодер колебаний изолинии, включенный между. вторым выходом бло". ка управления и третьим входом блока цифроаналогового преобразования, кодер смещения изолинии, включенныйВ 5 04 С 06 С 7 26250248 оставитель Э,Балуеехред Э.Чвкмар Корректор М.Пож едактор Н Д 1 выдкая Заказ 4353/4 еСССР Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,4 Тираж 660 ВНИИПИ Государстве по делам изобре113035, Москва, Ж 35,11 одпос ог.о комитет ний и отк:р аушская на1Изобретение относится к медицинской технике, а именно к электрокарди . ографической,аппаратуре, и может быть использовано для проверки и проведения испытаний устройств, про.изводящих измерение параметров электрокардиосигналов (ЭКС), а также .аппаратуры автоматической электрокардиографической диагностики.Целью изобретения является сокращение времени формирования вида сигнала.На фиг.1 представлена структур" ная электрическая схема имитатора электрокардиосигналов; .на. фиг.2 - структурная, электрическая схема блока управления; на .фиг.З - схема кодера сигнала; на фиг,4 - схема блока цифроаналогового преобразова-, ния (ЦАП); на фиг.5 - схема первого блока синхронизации; на фиг,6 - схема кодера помехи; на фиг.7 - схема кодера колебаний изолинии; на фиг.8 - схема кодера смещения изолинии; на фиг.9 - схема второго блока синхронизации.Имитатор ЭКС (фиг.1) содержит последовательно соединенные блок 1 управления, кодер 2 сигнала и блок 3 ЦАП, выход которого подключен,к сигнальной выходной шине, последовательно соединенные первый блок 4 синхронизации и кодер 5 помехи, выход которого подключен к второму входу блока 3 ЦАП, кодер 6 колебаний изолинии, включенный между вто-. рым выходом блока 1 управления и третьим входом блока 3 ЦАП, кодер 7 смещения изолинии, включенньж между третьим выходом блока 1 управления и четвертым входом блока 3 ЦАП, и второй блок 8 синхронизации, выход которого подключен к выходной шине синхронизации, первый вход - к второму выходу кодера 2 сигнала, второй вход - к третьему выходу кодера 2 сигнала, к второму входу кодера 5 помехи и к первому входу первого блока 4 синхронизации, а третий " вход - к четвертому вйходу блока 1управления, пятый, шестой, седьмойи восьмой выходы которого соединенысоответственно с пятым, шестым,седьмым и восьмым входами блока 319 Л, девятый выход - с вторым входом кодера 2 сигнала, десятый выход - с третьими входами кодера 2сигнала и кодера 5 помехи и с вто-,рыми входами кодера 6 колебаний 250248 1 изолинии, кодера 7 смещения изолинии и первого блока 4 синхронизации,одиннадцатый выход - с третьим входомпервого блока 4 синхронизации адвенадцатый и тринадцатый выходысоответственно с третьим и четвертымвходами кодера 7 смещения изолинии,пятый вход которого подключен.к третьему входу кодера 6 колебаний изолинии, к четвертому входу кодера 5помехи и четвертому выходу кодера 2сигнала. О Блок 1 управления (фиг.2) содержит четыре генератора 9 опорного напряжения, выходы которых соединены со 5 ответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым входами блока 3 ЦАП Кодер 2 сигнала (фиг.3) содержит последовательно соединенные генератор 13 тактовой частоты, второй выход которого подключен к первому входу второго блока 8 синхронизации, делитель 14 частоты, первый. элемент И 5, первый счетчик 16, второй вход которого подключен к второму входу делителя 14 частоты, первыйдешифратор 17, триггер 18, второй элементФ 50 55 и тридцать восемь элементов иаборно 20 го поля 10, каждый из которых содер"жит триггер 11, к входам установкилогических "0" и "1" которого подключен переключатель 12, причем прямой и инверсный выходы первого триггера 11 соединены соответственно етретьим и четвертым входами кодера 7смещения изолинии, прямой выход второготриггера 11- к третьему входу кодера 2сигнала, а прямые выходы следующихЗО двух триггеров 11 - соответственнок первым входам кодера 2 сигнала,еще следующих восьми .триггеров 11к вторым входам кодера 2 сигнала,еще следующих восьми триггеров 11к третьим входам первого блока 4 синхронизации, еще следующих восьмитриггеров 1 - к первым входам коде-.ра 6 колебаний изолинии, еще следующих восьми. триггеров,.11 - к первым40входам кодера 7 смещения изолинии, ипоследних двух триггеров 1 - ктретьим входам второго блока 8 синхронизации. Переключатели 12 выпол"иены на элементах П 2 К с фиксацией,45кроме второго переключателя (соот"ветствующего второму триггеру 11);выполненного на элементе П 2 К безфиксации.,вход (обратного счета) - с четвертым выходом кодера 2 сигнала, третий вход (предварительной записи)- с первым (счетным) входом счетчика 546, четвертый вход (установки нуля)- с вторым входом (установки нуля)счетчика 46 и с третьим входом кодера 2 сигнала, а выход - с первымвходом счетчика 46.ОКодер 7 смещения изолинии (фиг.8)содержит последовательно соединенныеделитель 49 частоты, первый элементИ 50, второй вход которого подключенк тринадцатому выходу блока 1 управ 5ления, и реверсивный счетчик 51;выход которого соединен с четвертымвходом блока 3 ЦАП, а второй вход(фиг,9) содержит последовательносоединенные инвертор 53, вход которого подключен к третьему выходукодера 2 сигнала, делитель 54 частоты, второй (счетный) вход которогосоединен с вторым выходом кодера 240сигнала, и коммутатор 55, второй,третий и четвертый входы .которогоподключены соответственно ко второму,третьему и четвертому вМходам дели, теля 54 частоты, пятый (управляю 45щий) вход - к четвертому выходу блокауправлении, а выход - к выходной шине синхронизации имитатора" ЭКСИмитатор ЭКС работает следующимобразом,Перед началом работы на наборномполе 10 блокауправленияпутм нажатия кнопок определенныхиереключателей 12 форцируютса следую Мщие команды в виде многоразрядныхкодов, зацающие на соответствующихн%98 МРЯ Г РЦнюлйииЯ форму генерируемого ЭКС (первыйвыход, два разряда);длительность одного кардиокомплекса (девятый выход, восемь разря-.дов);начальную фазу гармонической помехи частотой 50 Гц (одиннадцатый выход, восемь разрядов);период синусоидального колебанияизолинни (второй выход, восемь разрядов)крутизйу линейного смещения изолинии (третий выхбд, восемь разрядов);полярность смещения изолинии(двенадцатый н тринадцатый выходы,по одному разряду);частоту импульсов на выходнойшине синхронизации (четвертый выход,два разряда),С помощью регулируемых генераторов 19 опорного напряжения на пятом,шестом и восьмом выходах блока 1управления задаютсямасштабы цифроаналогового преобразования сигналов;.При нажатии кнопки второго переключателя 12 формируется импульсначальной установки,в виде напряжения логической "1" на десятом выходе,блока 1 управления. При этом обнуляются счетчики 16,22, 44 и 46, дели"тели 14, 48 и 49 частоты, регистры40 н 41, триггер 18, реверсивныйсчетчик 51 и генератор 28 одиночногеимпульса. При отпускании кнопкивторого переключателя 12 имитатор .ЭКС переходит в рабочее состояние,Первый импульс из генератора 3тактовой частоты после прохожденияимпульса начальной установки, постуАая на вход. генератора 28 одиночногоимпульса, вызывает появление, натретьем выходе кодера 2 сигнала импульса начала кардиокомцлекса, по юкоторому обнуляется делитель 54 частоты, записывается информация в регистры 40 и 41 и осуществляется начальная установка счетчика 44.1В кодере 2 сигнала формируетсяи поступает на его четвертый, выходтактирующая частота, под воздействием которой создаются последователь,ности восьмиразрядныхдвоичных кодоа ординат сигналов, формируемых250248,форм ЭКС с разными, периодами повторения (с различными длительностямикардиокомплексов). Форма ЭКС и длительность кардиокомплекса определяются кодами, поступающими из блока 1управления соответственно на первыйи второй входы кодера 2 сигнала, натретий вход которого поступае импульс начальной установки, ОПервый блок 4 синхронизации формирует код адреса ПЗУ 15 кодера 5помехи, который определяет начальнуюординату (т.е, фазу) гармоническогосигнала, имитирующего помеху частотой 550 Гц, в начале каждого кардиокомплекса ЭКС.Кодер 5 помехи производит генерацию последовательности двоичных кодов ординат сигнала, имитирующегогармоническую составляющую помехифчастотой 50 Гц, которая подается навторой вход блока 3 ЦАП,Кодер 6 колебаний изолинии формирует и подает на третий вход блока 3 25ЦАП последовательность двоичныхкодов ординат сигнала, имитирующегосинусоидальные колебания изолинииЭКС, период которого определяетсявосьмиразрядным кодом, поступающим ЗОна первый вход кодера 6 колебанийизолинии иэ блока 1 управления.Кодер 7 смещения изолинии осуществляет формирование последовательйости двоичных кодов ординат пилообразного сигнала,с задаваемым знаком и крутизной наклона, имитирующего линейное смещение изолинии,которая подается на четвертый входблока ЦАП. 20 ка 25 сравнения кодов формируетсясигнал конца кардиокомплекса. Этотсигнал обнуляет первый счетчик 16 иделитель 14 частоты и подготавливает генератор 28 одиночного импульса 4 О к выдаче импульса начала кардиокомплекса по первому следующему тактирующему импульсу. По новому импульсу начала кардиокомплекса цикл раба"ты кодера 2 сигнала повторяется.В кодере 6 колебаний изолиниипо мере заполнения счетчика 46последовательно считываются из ПЗУ47 коды ординат синусоидальныхколебаний изолинии ЭКС, Счетчик46 заполняется импульсами, поступаю"щимн с делителя 48 частоты, коэффициент деления которого определяетсякодом, поступающим с второго выхода 55блока,1 управления на первйй входкодера 6 колебаний изолинии. Заполнение счетчика 46 вызывает появлениена выходе кодера 6 колебаний изолинии последовательности из 512 кодов Получаемые таким образом четыре последовательности кодов в блоке 3 ЦАП преобразуются с заданными в блокеуправления масштабами в аналоговые сигналы (соответственно в ЦАП 35 - 38), которые суммируются сумматором 34 и подаются на сигналь-ную выходную шину имитатора ЭКС. Отдельные блоки имитатора ЭКСфункционируют следующим образом,В кодере 2 сигнала, а именнов ПЗУ 22, хранятся коды ординат ЭКСдля нескольких форм кардиокомнлекса.В двух ячейках ПЗУ 22 с минимальными максимальным адресами для каждойформы ЭКС хранится код ординатыиэолинии. Опрос этихячеек осуществляется во время заполнения первогосчетчика 16,После перехода имитатора ЭКС в : рабочее состояние происходит запол- нение первого счетчика 16 тактирующими импульсами, поступаюпими из делителя 14 частоты, при этом выдается на первый выход кодера 2 сигнала код ординаты изолинии ЭКС.Когда содержимое первого счетчика 16 достигает заданного значения (например, 00000100), то на выходе первого дешифратора 17 появляется сигнал и тактирующие импульсы генератора 13 тактовой частоты.переключаются на заполнение второго счетчика 20, изменение содержимого которого вызывает последовательное считывание кодов ординат ЭКС заданной формы из ПЗУ 22, При переполне- нии второго счетчика 20 на выходе второго дешифратора 23 появляется сигнал, вновь переключающий тактирующие импульсы на заполнение первого счетчика 16 и подающий на первый выход кодера 2 сигнала код ординаты изолинии ЭКС. Первый счетчик 6 заполняется до тех пор, пока его содержимое не станет равным коду, поступающему на второй вход кодера 2 сигнала с девятого выхода блока управления, и тогда на выходе бло1 О 1250248 9гординат, образующих один период синусоидального колебания изолинии,Далее цикл работы кодера 6 колебаний изолинии повторяется,5 10 чала кардиокомплекса во второй ре гистр 41, а по следующему импульсуначала кардиокомплекса - в счетчик44 кодера 5 помехи. Новый цикл работы первого блока 4 синхронизацииначинается по каждому следующему 0 импульсу начала кардиокомплекса,по переднему фронту которого в первый регистр 40 записывается код с твыхода сумматора 39, который является суммой содержимого второго регистра 41 и кода, поступающего изблока 1 управления, Следовательно,на выходе первого блока 4 синхронизации формируется код, которыйувеличивается на величину входногокода (по второму входу первого блока4 синхронизации) при поступлениикаждого импульса начала кардиокомплекса. В кодере 5 помехи коды ординат гармонической помехи частотой.50 Гц последовательно считываются из ПЗУ 35 45 по мере заполнения тактирующими импульсами счетчика 44. Заполнение счетчика 44 вызывает появление на выходе ПЗУ 45 последовательности из 256 ординат, образующей один пери .40 од гармонической помехи частотой 50 Гц. По переднему фронту импульса начала кардиокомплекса в счетчик 44 записывается код, поступающий с выхода первого блока 4 синхронизации на .45 первый вход кодера 5 помехи, который определяет первый код ординаты сигнала помехи на выхопе кодера 6 помехи, с которого начинается генерация последовательности кодов ординат 50 в данном цикле работы, Затем содержимое счетчика 44 увеличивается на единицу по каждому тактирующему им-. пульсу. Такой режим работы продолжается и после переполнения счетчика 55 44. Новый цикл работы кодера 5 помехи начинается при появлении следующего .импульса начала кардиокомплекса. Коды ординат линейного смещенияизолинии ЭКС формируются на выходереверсивного счетчика 51 кодера 7смещения изолинии. Реверсивныйсчетчик 51 заполняется импульсами,поступающими с делителя 49 частоты,коэффициент деления которого определяется кодом, поступающим с третьего выхода блока 1 управления на первый вход кодера 7 смещения иэолинии.Содержимое реверсивного счетчика 51либо увеличивается, либо уменьшаетсяв зависимости от кодов, поступающихс двенадцатого и тринадцатого выходов блока 1 управления соответственно на третий и четвертый входыкодера 7 смещения изолинии и задающих полярность смещения изолинии.Прн переполнении реверсивного счетчика 51 значение кода ординаты линейного смещения иэолинии изменяетсяскачком до минимального или максимального значения, и далее циклработы кодера 7 смещения изолинииповторяется,По п 4 еднему фронту первого после перехода имитатора ЭКС в рабочее состояние импульса начала кардиокомплекса поступившего в первый блок 4 синхронизации, в первый регистр 40 заносится код с выхода сумматора 39, который является кодом, поступившим с одиннадцатого выхода блока 1 управления на третий вход первого блока 4 синхронизации. Затем содержимое первого регистра 40 переписывается по заднему фронту импульса наВторой блок 8 синхронизации осуществляет выработку последовательностей синхроимпульсов с частотами следования 2000, 1000, 500 и 250 Гц, предназначенных для синхронизации . АЦП прибора, проверяемого с помощью тестового сигнала ЭКС, который формируется на сигнальной выходной шине имитатора ЭКС, Второй блок 8 синхронизации выполняет функцию делителя частоты с переменным коэффициентом деления, который задается кодом, поступающим с четвертого выхода бло" ка 1 управления на третий вход второго блока 8 синхронизации. Вследствие этого на выходную шину синхронизации имитатора ЭКС поступают синхроимпульсы соответствующей частоты.Таким образом, предлагаемый имитатор ЭКС воспроизводит тестовый сигнал, представляющий собой комбинацию элементов ЭКС (кардйокомплекс) и характерных для электрокардиографии помех и искажений (гармоническая помеха частотой 50 Гц, колебанияи смещение иэоэлектрической линии),а также формирует последовательностьимпульсов синхронизации с задаваемым периодом повторения, причем фазагармонической составляющей, имитиру"ющей помехи частотой 50. Гц, изменя"ется дискретно в начале каждогопериода повторения карднокомплексана заданную величину, что дает воз-,можность оперативного задания в одной,реализации тестового сигнала различных вариантов наложения помехи накардиоцикл с заданной формой элемен-,,каждом периоде повторения кардиоком- .плекса фиксируется относительно его начала, чтопозволяет при использова.нии имитатора ЭКС для проверки приборов с АЦП учитйвать составляющую ошибки измерения параметров сигнала, возникающую прн отсутствии синхронизации АЦП) из-за произвольного относительно начала кардиокомплекса , расположения моментов обраэования 10дискретных отсчетов сигнала.Использование изобретения обеспечивает сокращение затрат временина проведение с его помощью полной 5 и достоверной проверки электрокардиографической аппаратуры, выполняющей,измерение и регистрацию диагностических информативных параметров ЭКС.