Устройство для измерения временных параметров сфигмографических кривых

Союз Советск икСоциапксткческкнРеспубики ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 900219(23) П риоритет ао делам нзобретеннй н открытнйОпубликовано 23,01,82, бюллетень3 Дата опубликования описания 25,0 1,82/Опытное конструкторское бюро биологическо 1 т" й меаицинскойкибернетики Ленинградского электротехнического институтаим. В. И. Ульянова (Ленийа)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ПА РАМЕТРОВ СФИГМОГРАФИЧЕСКИХ КРИВЫХИзобретение относится к медицинскому приборостроению и может быть использовано аля опрецеления временных параметров физиологических кривых, таких как 1 сфигмограмма,Известно устройство аля измерения5 интервалов времени физиологических кривых, содержащее измерительные каналы с детектором, усилителем и пороговой схемой в каждом из них, генератор импульсов и блок управления 1 .10Однако то, что временные интервалы определяются между началами поаьема неравномерного наращивания кривых, а также наличие помех, затруаняющих выставление порога, привоаит к уменьшению точности измерений.Наиболее близким к преалагаемому потехнической сущности и аостигаемому результату является устройство аля иэ 20мерения интервалов времени физиологических кривых, соаержащее измерительные каналы с цатчиком информации, усилителем, блоком памяти амплитуд, аелтелем напряжения и аве пороговые схемы в каждом из них, блок управления, генератор импульсов и счетчик импульсовГ 2Нецостатками этого устройства являются низкая точность измерений, обусловленная нелинейным характером нарастания переднего фронта физиологических кривых, и недостаточно широкие функциональные возможности.Цель изобретения - повышение точностии измерений и расширение функциональных возможностей.Поставленная цель аостигается тем, что в устройство аля измерения временных параметров сфигмографических кривых, соцержащее ава измерительных канала, выходы которых поаключены соо ветственно к первому и второму входам блока управления, третий вхоа которого соединен с выхоцом генератора импульсов, а выхоа - со вхоаом первого счетчика импульсов, ввеаен второй счетчик импульсов, вхоа которого подключен к аополнительному выход блока управления, 90023вхоа 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 последовательно соеаиненные датчик информации, фильтр, усилитель и блок дифференцирования, первый выхоц которого поаключен к первому вхо О ду коммутатора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент подключен к первомувходу блока памяти и выходу канала, второй выхоц блока дифференцирования через 15 блок выделения максимума подключен ко входу 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 обьеаинены 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 содержит послеаовательно соеаиненные аатчик информации, фильтр, усилитель и блок дифференцирования, первый выход которого поаключен к первому вхоцу коммутатора, выхоц которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент подключены к первому входу блока памяти и выходу канала, второй вход бло 35 ка дифференцирования через блок выделения максимума поаключен ко входу формирователя импульсов к второму входу блока памяти, выход которого через инвертор подключен ко второму входу коммутатора, третий вход которого соецинен с первым выходом формирователя импульсов, второй выхоц которого является цополнительным выходом канала.Блок управления содержит ава триг-45 гера, цва элемента И, дифференциатор и два циоаа, причем входы первого триггера являются первым и вторым вхоаами блока управления, третий вход которого подключен к первым входам элементов И, выход - к выходу первого элемента И,50 а дополнительный выход - к выходу второго элемента И, второй вхоа которого соединен с выхоцом второго триггера, первый и второй входы которого подключены соответственно к катоау первого и аноду второго диодов, выход первого триггера соединен со вторым входом первого элемента И, анод первого и катоц второ 19 4Го диодов обьеаинены и подключены к выходу цифференциатора, вход которого соединен с дополнительным вхоаом блока упр авления.На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 - кривые, иллюстрирующие работу устройства.Устройство аля измерения временныхпараметров сфигмографических кривых,содержит первый измерительный канал 1,второй измерительный канал 2, блок 3управления, генератор 4 импульсов, счетчики 5 и 6 импульсов, датчики 7=1 и7=2 информации, фильтры 8=1 и 8=2,усилители 9=1 и 9=2, блоки 10=1 и10=2 дифференцирования, блоки 11=1 и11=2 выделения максимума, блоки 12=1и 12=2 памятикоммутаторы 13=1 и13=2, инверторы 14=1 и 14=2, интеграторы 15=1 и 15=2, пороговые элементы 16=1 и 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 и26 и аифференциатор 27.На фиг. 2 привеаены кривые, обьясняющие работу устройства: 28 - криваянапряжения на выходе усилителя перво -го измерительного канала, 29 - сигнална выходе интегратора первого измерительного канала, 30 - кривая напряженияна выхоце 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 навыходах блоков памяти соответственнопервого и второго каналов, 36 и 37 -импульсы на выходах формирователейимпульсов первого и второго каналов соответственно, 38 и 39 - импульсы навыходах пороговых элементов второго ипервого каналов соответственно, 40 и41 - импульсы на вхоцах первого и второго счетчиков соответственно,Устройство работает следующим образом,Б каждом измерительном канале 1 и2 сфигмографические сигналы регистрируются с помощью цатчиков 7=1 и 7=2информации и фильтруются фильтрами8=1 и 8=2, которые устраняют низкочастотную помеху (уход изолинии), Отфильтрованные сигналы через усилители 9=19=2 поступают на вхоаы 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 вен 3 с+250 м/с в различных вариантах),ТюдсОтношение - -. =12, что необхоаимоТ рамнучитывать при выборе параметров фильтра 8.1 ОПоскольку сфигмограмма представляет собой низкочастотный физиологический сигнал, то фильтры 8=1 и 8=2 являются активными. Верхняя и нижняя границы полосы пропускания фильтров выбираются, 15 исхоця из спектра сигнала. Необхоцимо при этом, чтобы фильтр пропускал передний (наиболее крутой) фронт сигнала и максимально подавлял все остальные составляющие. Тогпа сигнал и помеха, прой- о ця через фильтры 8=1 и 8=2, имеют приблизительно оцинаковую форму и различную амплитуду. Амплитуда помехи меньше амплитупы сигнала, при равенстве амплитуц сигнал невозможно отличить от помехи. При одинаковых длительностях помехиТ и сигналаТс, что имеет место после прохожпения сигнала через полосовые фильтры 8=1 и 8=2, крутизна переднего фронта сигнала и помехи различна причем крутизна сигнала значительно выше крутизны помехи. Послеанее и 1 и пользовано при реализации устройства, в котором формирование управляющих импульсов для измерения интервалов произ 35 водится по характерным точкам производной сигнала сфигмограммы - точкам перегиба ( точкам максимальной крутизны), То, что эти точки расположены выше уровня помех позволяет получать высокую 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), аифференцируются в45 блоках 10=1 и 10=2 дифференцирования (кривые 32 и 33) и попаются на первые вхоаы коммутаторов 13= 1 и 13=2 и нв вхоаы соответствующих блоков 11=1 и 11=2 выцеления максимума производной.50 Превоначально сигналы с первых входов коммутаторов 13=1 и 13=2 поступают нв интеграторы 15=1 и 15=2. На выходах интеграторов 15=1 и 15=2 ао момента времени 6 в первом канале и-во втором канале появляются сигналы, повторяющие исходные сфигмограммы 28 и 30. С моментов времени.и 1 в квжаом из каналов 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 входы коммутаторов 13=1 и 13=2, в результате чего ко входам интеграторов подсоединяются вторые входы коммутаторов, Таким образом через нормально замкнутый ключ 17 на вход интегратора 15=1 первого канала поступает до момента времени напряжение,/равное величине максимальной производной сфигмограммы, а на его выходе напряжение линейно возрастает- (кривая 29).В момент времени 4 ключ 17 размыкаетДся, а ключ 18 замыкается. На вхоп интегратора 15=1 первого канала 1 поступает инвентированный сигнал максимума первой проивзоцной, Следствием 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=21второго канала 2 напряжение также начинает линейно падать, но с крутизной, равной максимуму производной сфигмограммы второго канала (кривая 31), В момент времени Ф.пересечение сигналом интегратора 15=2 второго канала 2 нулевой линии срабатывает пороговый элемент 16=2 и на его выхоае появляется импульс 38. Этот импульс опрокицывает триггер 21 и импульсы частотыс выхоаа генератора 4 импульсов поступает на вхоа счетчика 5. Эти импульсы поступают на счетчик 5 до момента времени когда напряжение на выхопе интегратора 15=1 первого канала 1 равно нулю, что соответствует появлению на выхоае порогового элемента 16=1 импульсов 39, которые опрокиаывают триггер 21, закрывая элемент 23. Таким образом, в первом счетчике 5 запишется число пропорциональное промежутку времени (4,- д). Не трудно показать, что интервал времени (Ь - 14) равен искомому интервалу ( , - +), Это слеаует из равенства треугольников Ьс 81 и 1 Э Е, . 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 41, в промежутке межау импульсами порогового элемгн: а 16=1.Фор мула изобре тения1. Устройство аля измерения временных параметров сфигмографических кривых, соцержащее ава измерительных канала, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выхоасо входом первого счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це лью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей, в него введен второй счетчик импульсов, вхоц которого поаключен к дополнительному выходу блока управления, вход перво го измерительного канала соединен с дополнительным выходом второго измерительного канала, а дополнительный вхоц блока управления подключен к выхоау первого измерительного канала. 202. Устройство ао 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 вый выход которого поцключен к первому вхоцу коммутатора, выхоц которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент подключен к первому входу блока памяти и выходу канала, второй выход блока цифференцирования через блок выделения максимума подключен ко входу формирователя импульсов и второму входу блока памяти, выход которого соединен непосредственно с первым входом первого ключа и через инвертор - с первым вхоцом второго ключа вторые вхоцы ключей сбьединены и соединены со входом канала, выходы ключей подключены ко второму входу коммутатора, третий вхоц 40 которого соединен с выходом формирователя импульсов.3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что второй измери,тельный каналсоаержит последовательно соеаиненные датчик информации, фильтр, усилитель и блок дифференцирования, первый выхоц которого поаключен к первому входу коммутатора, выход которого через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент поаключены к первому входу блока памяти и выходу канала, второй вход блока дифференцирования через блок выделения максимума поаключен ко входу формирователя импульсов и второму входу блока памяти, выхоц которого через инвертор подключен ко второму входу коммутатора, третий вход которого соеаинен с первым выхоаом формирователя импульсов, второй выход которого является дополнительным выхоаом канала.4. Устройство по и. 1 о т л и ч а - ю щ е е с я тем,:что блок управления соцержит ава триггера, цва элемента И, аифференциатор и цва аиоаа, причем входы первого триггера являются первым и вторым входами блока управления, третий вход которого подключен к первым входам элементов И, выхоа - к выходу первого элемента И, а дополнительный выход - к входу второго элемента И, второй вхоц которого соединен с выходом второго триггера, первый и второй вхоцы которого подключены соответственно к катоцу первого и аноду второго диодов, выход первого триггера соединен со вторым входом первого элемента И, анод первого и катод второго аиоаов обьецинены и подключены к выхоау аифференциатора, вход которого соеаинен с дополнительным входом блока управления,1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 304775, кл. А 61 В 5/02, 1974. 2. Авторское свиаетельство СССР М 578953, кл. А 61 В 5/02, 1975.