Устройство для анализа биологических сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ саиламиэ СПУБЛИН(3% (И 1 06 Г 15 4 СЮА 61 В 5 БРЕТЕНСТВУ,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ И н двтсорамм свидетел 23 ) 3379804/28-13(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 660663, кл, А 61 В 5/04, 1977.2, Авторское свидетельство СССРВ 728834, кл, В 61 В 5/02, 1977.(54)57),1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА БИОЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее -последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, запоминающий блок, вычислитель, а также осцил лоскоп, элемент И, выход которого подключен к входу синхронизации вычислителя, генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные первый и второй счетчики, цифро-аналоговый преобразователь, о т л и - ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности анализа биологических сигналов, в него введены блок синхронизации, третий и четвертый счетчики, мультиплексор, пеФВый блок сравненич и три элемента управления, генератор тактовых импульсов подключен к входу третьего счетчика, выход которого подключен квходу первого счетчика, второй выход аналого-цифрового преобразо,вателя через первый элемент управлениясоединен с вторым входом запоминающего блока и первыми входами четвертого счетчика и мультиплексора, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход - с выходом четвертого счетчика и первым входом блока синхрони,зации,а третий вход - с вторым выходом третьего счетчика, первым входом .первого блока сравнения и вторым входом блока синхронизации, третий вход которого соединен с выходом второгосчетчика и вторым входом первого блока сравнения, четвертый вход - с выходом второго элемента управления, а выход подключен к вхо. ду синхронизации осциллоскопа, модулирующий вход которого соединен с первым входом элемента И и выходом первого блока сравнения, а сигнальный вход через цифро-аналоговый преобразователь подключен к выходу запоминающего блока, второй вход элемента И соединен с выходом третье фф го элемента управления, а третий ,вход - с выходом первого счетчика. С"2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок син- а хронизацин содержит подключенные к его третьему входу последовательно соединенные регистр, второй блок ,сравнения, коммутатор, выход которого соединен с выходом блока синхро низации, а также третий блок сравнения, выход которого подключен к второму входу коммутатора, первый вход соединен с первым входом .блока синхронизации, а второй вход - с вторым входом второго блока сравнения и с вторым входом блока синхронизации четвертый вход которого .соединей с вторым входом регистра и третьим входом коммутатора.Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для обработки медицинских данныхво время операции и в послеоперационный период, Устройство позволяетобрабатывать любые медико-биологические сигналы - электрокардиограмму,реограмму и т. д.Известно устройство для автоматической регистрации пульсовой кривой, содержащее счетчик циклов,аналого-циФровой преобразователь,запоминающее устройство, усилитель,схему запуска, блоки сравнения, вывода и управления, коммутатор, регистратор и позволяющее автоматическиопределять Форму пульсовой кривой Г 13.Недостатком известного устройст"ва является невозможность обработки сигналов сильно искаженных форм.Наиболее близким к предлагаемому 20по технической сущности является устройство для обработки медицинскихданных, содержащее аналого-цифровойпреобразователь, последовательносоединенные запоминающее устройство 2и вычислитель, а также подключенныек выходу запоминающего устройствапоследовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и осциллоскоп, также схему И, тактовый Зргенератор, генератор метки, включающий соединенные последовательно первый и второй счетчики 2.Однако данное устройство имеетнизкую достоверность в связи с тем,что в нем экран осциллоскопа должениметь большое послесвечение, чтобыможно было наблюдать не только текущую информацию, но и предыдущую:при сбое счетчика генератора меткиили двоичного счетчика метка на 40экране осциллоскопа не совпадает синформацией, вводимой в вычислительотсутствует сигнал управления вводом информации непосредственно ввычислитель. Кроме того, невозможно представить на экране осциллоскопа увеличенное изображение интересующей части информации,Цель изобретения - повышение дос. товерности анализа биологических си гн алов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, запоминающий блок, вычислитель, а также осциллоскоп, элемент И, выход которого подключен к входу синхронизации вычислителя, генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные пер-б 0 вый и второй счетчики; цифро аналоговый преобразователь, введены блок ,синхронизации, третий и четвертый счетчнки, мультиплексор, первый блок сравнения и три, элемента управления, 65 генератор тактовых импульсов подклю-чен к входу третьего счетчика, выходкоторого подключен к входу первогосчетчика, второй выход аналого-цифрового преобразователя через первыйэлемент управления соединен с вторымвходом запоминающего блока и первыми входами четвертого счетчика имультиплексора, выход которого соединен с третьим входом запоминающегоблока, второй вход - с выходом четвертого счетчика и первым входом бло"ка синхронизации, а третий вход -с вторым выходом третьего счетчика,первым входом первого блока сравнения и вторым входом блока синхронизации, третий вход которого соединен с выходом второго счетчика ивторым входом первого блока сравнения, четвертый вход - с выходомвторого элемента управления, а выход подключен к входу синхронизацииосциллоскопа, модулирующий вход ко-.торого соединен с первым входом элемента И и выходом первого блока сравнения, а сигнальный вход через цифроаналоговый преобразователь. подключен к выходу запоминающего блока,второй вход элемента И соединен свыходом третьего элемента управления,а третий вход - с выходом первогосчетчика,Блок синхронизации устройства содержит подключенные к его третьемувходу последовательно соединенныерегистр, второй блок сравнения, ком.мутатор, выход которого соединен свыходом блока синхронизацИи, а также третий блок сравнения, выход которого подключен к второму входукоммутатора, первый вход соединен спервым входом блока синхронизации,а второй вход - с вторым входом второго блока сравнения и с вторым входом блоха синхронизации, четвертыйвход которого соединен с вторым входом регистра и третьим входом коммутатора.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Устройство содержит последовательно соединенные аналого-цифровойпреобразователь 1, запоминающий блок2, вычислитель 3, а также осциллоскоп4, элемент 5 И, выход которого подключен к входу синхронизации вычислителя 3, генератор 6 тактовых импульсов, последовательно соединенные первый 7 и второй 8 счетчики, цифроаналоговый преобразователь 9, блоксинхронизации 10, третий 11 и четвертый 12 счетчикимультйплексор 13первый блок 14 сравнения, первый 15,второй 16 и третий 17 элементы управления, причем тактовый генератор 6подключен к входу третьего счетчика 11, выход которого подключен квходу первого счетчика 7, второйвыход аналого-цифрового преобразо1034705 вателя 1 через элемент 15 управления соединен с вторым входом запоминающего блока 2 и первыми входами счетчика 12 и мультиплексора 13, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока 2, второй вход - с выходом счетчика 12 и первым входом блока 10 синхронизации, а третий вход - с вторым выходом счетчика 11, первым входом блока 14 сравнения и вторым входом блока 1010 синхронизации, третий вход которого соединен с выходом счетчика 8 и вторым входом блока 14 сравнения, четвертый вход - с выходом элемента 16 управления, а выход подключен к входу синхронизации осциллоско- па 4, модулнрующий вход которого соединен с первым входом элемента 5 И и выходом блока 14 сравнения, а сигнальный вход через цифро-аналоговый преобразователь 9 подключен к выхо- ду запоминающего блока 2.Ероме того, второй вход элемента 5 И соединен с выходом элемента 17 управления, а третий вход - с выходом счетчика 7.Блок .10 синхронизации содержит подключенные .к его третьему входу последовательно соединенные регистр 18, второй блок 19 сравнения, ком,мутатор 20, выход которого соединен 30 с выходом блока 10 синхронизации, а также третий блок сравнения 21, выход которого подключен к второму входу коммутатора 20, первый вход соединен с первым входом блока 10 35 синхронизации, а второй вход - с вторым входом блока 19 сравнения н с вторым входом блока 10 синхронизации, четвертый вход которого соединен с вторым входом регистра 18 и третьим входом коммутатора 20.Устройство работает следующим образом.Элемент 15 управления устанавливается в положение, при котором выход .синхронизирующего импульса аналогоцифрового преобразователя 1 соединяется с входами счетчика 12. мультиплексора 13 и запоминающего блока 2Элемент 16 управления устанав ливается в положение, при которой сигнал, поступающий на коммутатор 20, подключает выход блока 21 сравнения к входу синхронизации осцнллоскопа 4. 55Сигнал с элемента 17 управления запрещает прохождение управляющих импульсов на вычислитель 3.Входной сигнал, поступающий на вход аналого-циФрового преобразователя 1, преобразовывается в код, который поступает на информационный вход запоминающего блока 2. Синхронно с информацией преобразователь 1 по второму выходу выдает стробирую-;: 1 щий импульс, который через элемент65 ф 15 поступает на счетный вход счетчи ка 12 и управляющие входы мультиплексора 13 и блока 2. При поступлении стробирующего импульса .мультиплексор 13, подключает выходы счетчи. ка 12 к адресным входам запоминающего блока 2, и по адресу, соответствующему коду счетчика 12, происходит .запись информации в блок 2. С поступлением каждого стробирующего импульса с преобразователя 1, -четчик 12 увеличивает по его заднему Фронту) код на единицу и записьинформации происходит каждый раз по новому адресу.Так как емкость счетчика 12 равна количеству адресов М блока 2, то при переполнении счетчика 12 запись информации в запоминающей блок 2 происходит опять в первый адрес, т.е. информация в блок 2 записывается циклически.В момент времени между двумя стробирующими импульсами с преобразователя 1 блок 2 находится в режиме считывания и мультиплексор 13 подключает выход счетчика 11 к адресным входам блока 2, из которого в соответствии с кодом счетчика 11 происходит. считывание информации. Частота т генератора 1 в КН раз выше частоты преобразования р аналого-цифрового преобразователя 1 и за время между двумя синхроимпульсами преобразователя 1 из блока 2 К раз считается вся информация, которая поступит на цифро-аналоговый преобразователь 9 и вычислитель 3.При совпадении кодов счетчиков 11 и 12 блок 21 сравнения выдает импульс, который через коммутатор 20 поступает на синхронизирующий вход осциллоскопа 4. Время развертки луча на экране осциллоскопа 4 выбирается равным времени заполнения счетчика 7 импульсами генератора 6:Мр у где р - время развертки луча;Й - емкость счетчика;частота генератора 6.Так как количество адресов блока 2 равно емкости счетчика 11, то на экране за время т,р отобразится вся информация, хранимая в запоминающем блоке 2.Развертка луча на экране осцнллоскопа 4 начинается по импульсу с вы" хода блока 21 сравнения в момент совпадения кодов счетчиков 11,и 12. На экране представлена информация, записанная в запоминающем блоке 2 последовательно по всем адресам.Таким образом, информация, записываемая в запоминающий блок 2, непрерывно считывается, и на экране появляется изображение входного сигнала, движущегося справа налево10 Для того, чтобы ввести в вычислитель 3 интересующую оператора информацию, отображенную на экране, в мо. мент совпадения яркостной метки с требуемой точкой отсчета, нажимается кнопка в элементе управления 17 ввода информации. При этом синхро импульс на выходе элемента 5 И по.является в момент совпадения импульса с блока 14 сравнения и импульса переполнения счетчика 7. Длительность импульса переполнения счетчика 50 7 равна длительности одного цикла счетчика 11, т.е. времени между двумя импульсами переполнения счетчика 11. За это время код счетчика 11 сов-. падает с кодом счетчика 8 только, один раз и по импульсу на выходе элемента 5 .И введется, за это же время, информация, хранимая в блоке 2 по адресу соответствующему косо скоростью, соответствующей частоте тцр преобразования аналогоцифрового преобразователя 1, причем вновь поступающая инФормация отображается на экране справа.Для остановки движущейся на экра не информации необходимо перейти в режим хранения, для чего элемент 15 управления устанавливается в поло-, жение, при котором выход стробирующего импульса преобразователя 1отключается от входов счетчика 12, мультиплексора 13 и запоминающего блока 2. При этом мультиплексор. 13 подключает выход счетчика 11 к адресным входам блока 2, который переходит 5 в режим считыванияТаким образом, в режиме хранения на экране представлена неподвижная ,информация, записанная в блоке 2 к моменту перехода в режим хранения.Импульс переполнения счетчика 11 поступает на вход счетчика 7, а импульс переполнения счетчика 7 на вход счетчика 8. При совпадении кодов счетчиков 11 и 8 блок 14 сравнения выдает импульс на модулирующий вход осциллоскопа 4 и на экране высвечивается яркостная метка в том месте, в котором отображается информация из блока 2, считанная по адресу, соответствующему коду счетчика 30 11, совпадающему в этот момент времени скодом счетчика 8. При заполнении счетчика 8 импульсами переполнения счетчика 7 яркостная метка на экране перемещается по неподвижному 35 изображению сигнала, записанного в блоке 2. Скорость перемещения мет- . ки определяется емкостью счетчика 7. ду на выходе счетчика 8, .При отжатии 7 кнопки ввод прекращается.Для того, чтобы более детально. рассмотреть на экране осциллоскопа 4 интересующий входной сигнал в режиме хранения, устройство устанавливается в режим увеличения элементом 16 прй совпадении яркостной метки с началом интересующего участка сигнала. По переднему фронту управляющего сигнала с элемента 16 в регистр 18 записывается код счетчика 8 и коммутатор 20 устанавливается в положение, при котором к синхронизирующему входу осциллоскопа 4 подключается выход блока 19 сравне" ния. Импульс синхронизации на выходе блока 19 сравнения появляется при совпадении кодов счетчика 11 и регистра 18, т. е, развертка луча на экране начинается нри считывании из того адреса запоминающего блока 2, которому соответствовало положение яркостной метки в момент нажатия ф кнопки схемы управления 16, Увеличивая коэффициент усиления и скорость развертки луча осциллоскопа 4, на экране получают увеличенный в требуемое число раз сигнал. Яркостная:. метка продолжает перемещаться по изображенному сигналу и при необходимости .кнопкой схемы управления 17 осуществляется ввод интересующего участка сигнала в вычислитель, как описано выше.Метод регенерации иэображения позволяет отображать входной сигнал на экране с одинаковой яркостью, изменять масштаб изображения, изменяя скорость развертки осциллоскопа в широких пределах, что невозможно при трубках с большим послесвечением, /Кроме того, при наблюдении на экране за сигналом, который Формируется указанным методом, врач меньше утомляется, чем при наблюдении за сигналом, который рисует на экране медленно двигающийся луч.Непрерывно движущееся на экране сплошное изображение сигнала исключает пропуск хотя бы одного периода сигнала, что повыщает вероятность визуального обнаружения, неискаженного сигнала, либо экстрасистолы.Оператор сам выбирает на экране среди искаженных сигналов "чистый" и нажатием кнопки вводит его в вычислитель. Все это обеспечивает при обработке сигналов сильно искаженной Формы большую достоверность получаемых результатов.1034705 Составитель Б. Фа Техред И.Гайду Редакто Весел исное акаэ 5 атент", г. ужгород, ул. ал ПП ая у 5 Б 96/5 ТиражВНИИПИ Государственпо делам иэобрете 13035, Москва, 7-35,713ого комитета С ий и открытий аушскаи наб.,Корректор А.Повх