Устройство для вычисления параметров диаграмм, разрежения индикаторов при исследовании сердечно-сосудистой системы

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРесттублик и 920744(51)М. Кл. с присоединением заявки РЙ С 06 Г 15/42 3 Ъеудерстеенный кемнтет(23) Приоритет СССР ав лелем нмбретеикй н отхрытнйДата опубликования описания 15.04 .82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММ РАЗРЕЖЕНИЯ ИНДИ 1(АТОРОВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫИзобретение относится к вычислительной технике и может быть исполвэовано для вычисления параметровдиаграмм разрежения индикаторов,в том числе в медицине для определения величины сердечного выброса,Известно устройство для вычисления диаграммы разрежения индикаторов, содержащее функциональный преобразователь, интегратор, распре 1 Оделитель, два счетчика, два триггера,два элемента ИЛИ, элемент И, ре -гистр, дешифратор, преобразователькод-частота, два элемента 2 И-ИЛИ,генератор и выходы устройства, кото 15рыми являются информационные выходыинтергатора и один из выходов пер -ваго триггера И ,Однакб указанное устройство обес.- 20печивает только вычисление площади под диаграммой разрежения.Наиболее близким по техническомурешению к предложенному является устройство для вычисления диаграмм разрежения, содержащее функциональный преобразователь, интегратор, распределитель, три счетчика, три триггера, два элемента ИЛИ, элемент И, регистр, дешифратор, преобразователь код-частота, три элемента 2 И-ИЛИ, элемент задержки и генератор частоты С 23.Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности при определении сердечного выброса по диаграмме разрежения индикатора, поскольку в результате вычисления определяется не величина сердечного выброса, а среднее время циркуляции индикатора. Чтобы определить величину сердечного выброса дополнительно требуется: измерить объем циркулирующей крови другим специальным устройством , предназначенным для этой цели, а также вычислить сердечный выброс как частное от деления объг30 35 40 4 3 92ема крови на среднее время цирку"ляции.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства за счет определения сердечного выброса.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство , содержащеепервый функциональный преобразователь амплитуды в частоту, выход которого соединен с первыми входами первого , второго и третьего элементов И-ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый выход которого соединенс первыми входами регистра и дешифратора, первый и второй триггеры,первые входы которых соединены с управляющим входом устройства, первыйвыход первого триггера соединен: с . управляющим входом интегратора, пер". вый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, пер,вый выход которого соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ и первым входом первого реверсивногосчетчика, нторой выход распределителя импульсов соединен с первыми входами первого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания первого реверсивного счетчика, второй %ход которого подключен к второму входу первого элемента И, вьгход которого соединен с вторым входом распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторыми,входами второго элемента ИЛИ и регистра., выход которого соединен с входом преоб разователя код-частота, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторыми входами дешифратора и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с вторым входом второго триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И-ИЛИ, второй реверсивный счетчик, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, второй выход второго триггера соединен с третьим входом распределителя импульсов и третьими входами первого и второго элементов И-ИЛИ, четвертые входы которых соединены соответственно с выходами преобразователя код-частота и генератора частоты, второй выход первого триггера соединен с входом первого 0744 ,ф элемента задержки, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен в сторым выходом интегратора, первый выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И-ИЛИ и с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом генератора частоты, выход второго элемента И-ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента И-ИЛИ, четвертый вход которого сое динен с вторым выходом третьего триггера, выход третьего элемента И-ИЛИсоединен в первым ечетным входом интегратора , введены второй функциональный преобразователь амплитуды в частоту, второй элемент задержки, четвертый триггер, четвертыйзлемент И-ИЛИ, второй элемент И,гретий , четвертый и пятый элементы ИЛИ, причем второй вход первого реверсивного счетчика соединен с выходом четвертого элемента И-ИЛИ, первый и второй входы которого соединенысоответственно с выходами первого ивторого функциональных преобразователей амплитуды в частоту, третийвход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с вторым выходом второго триггера, четвертый вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с первым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй входкоторого соединен с первым выхо- .дом четвертого триггера, первыйвход которого соединен с вторымвыходом первого реверсивного счетчика, второй вход четвертого триггера соединен с первым выходом третьего триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с четвертымвыходом распределителя импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединенс первым входом и входом сложениявторого реверсивного счетчика, входвычитания и второй вход которогосоединены соответственно с выходамивторого элемента И и пятого элемента ИЛИ, первый вход которогосоединен с выходом первого элемента И-ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с вторым вьгходом20 Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии интегратор 2, реверсивные счетчики 4 и 9, ,счетчик 20, триггеры 5,12,18 и 24, регистр 11 и распределитель 3 ус-. тановлены в нулевое состояние. Пуск устройства осуществляется подачей импульса с входа 29 на единичные входы триггеров 5 и 12, которые при этом устанавливаются в единичное состояние и открывают элементы И-ИЛИ 14 15 и 23, распределитель Э,и интегратор 2. Последний начинает интегрировать входной сигнал путем счета числа импульсов поступающих на его счетный вход с. выхода функционального преобразоватеи входом синхронизации интегратора, второй счетный и вычитающий входы кот торого 1 соединены соответственно с выходами счетчика и третьего элемента ИЛИ, выход второго реверсив- Б ного счетчика соединен с третьим входом регистра и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, 10На чертеже представлена блоксхема устройства.Устройство содержит функциональный преобразователь 1 амплитуды в частоту импульсов, интегратор 2, выполненный по схеме реверсивного счетчика-регистра, распределитель 3 импульсов, реверсивный счетчик 4, триггер 5, элемент И 6, элементы ИЛИ 7 и 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10, регистр 11, триггер 12, генератор 13 частоты , элементы И-ИЛИ 14 и 15, преобразователь 16 код-частота, элемент задержки 17, триггер 18, элемент И-ИЛИ 19, 25 счетчик 20, элемент ИЛИ 21, элемент И 22, элемент И-ИЛИ 23, триггер 24; элементИЛИ 25,26, функциональный преобразователь 27 амплитуды в частоту, элемент 28 задержки, управляющий 30 вход 29 устройства.Выходной электрический сигнал функционального преобразователя 27 представляет собой частоту импульсов, пропорциональную активности вводимого индикатора при первой волне циркуляции индикатора через сердце или активности пробы крови объемом 1 мл при равномерном разведении индикатора в крови, 40 ля 1 через открытые половины элементов И-ИЛИ 14 и 19.Первый цикл работы устройства начинается при поступлении на вход интегратора 2 числа импульсов, равного ЬМ , когда на его выходе вознпкает первый импульсный сигнал , запускающий распределитель 3.Далее на выходе распределителя временно появляется разрешающий потенциал, поступающий через элемент ИЛИ 7 на управляющий вход сложения реверсивного счетчиа 9, ко 1 орый за это время зарегистрирует среднюю частоту импульсов, поступающих на ггс вход с выхода преобразователя 1 через открытую половину элемента ИИЛИ 23. При постуглении очередных ь й импульсов на вход интегратора 2 сигнал с выхода, последнего запускает распределитель 3, на втором выходе которого появляется временно разрешающий потенциал, поступающий через элемент ИЛИ 8 на управляющий вход вычитания реверсивного счетчика 9. При этом из первого значения средней. частоты импульсов вычитается второе значение средней частоты импульсов. Поскольку на участке подъема амплитуды диаграммы разрежения последующее значение средней частоты импульсов всегда больше предыдущего, то возникающий на выходе переноса реверсивного счетчика 9 импульс поступает через открытый во втором такте элемент И 6 на вход распределителя 3, устанавливая его в исходное состояние,Аналогичным образом происходит и во всех последующих циклах на подьеме диаграммы разрежения, когда каждый цикл сравнения содержит два такта измерения.После достижения максимального значения на диаграмме разрежения имеется участок, где средняя частота импульсов, т.е. усредненное значение амплитуды диаграммы разрежения, начинает уменьшаться по экспоненте и распределитель начинает работать циклически по четыре такта в каждом цикле. При этом в первом такте реверсивный счетчик 9 работает на сложение, во втором и третьем на вычитание и в четвертом - снова насложение.7 92074В конце четвертого такта каждого цикла проверяется справедливость равенстваи ( с ) - и ( с ) - и ( с) + и ( с ) =0 (2)5 путем подключения дешифратора. 10 к реверсивному счетчику 9, Так как в начальный период после достижения максимума амплитуда диаграммы разрежения уменьшается не строго по 10 экспоненциальной зависимости (1) то равенство (2) не соблюдается, сигнал на выходе дешифратора 10 отсутствует и интегратор 2 по-прежнему продолжает считать сумму всех им пульсов, которые поступают с преобразователя 1 через элементы И-ИЛИ 14 и 19. На участке экспоненциальной зави-: симости средней частоты импульсов от времени равенство (2) соблюдается, поэтому дешифратор 10 в очередном цикле, а именно в конце четвертого такта, выдает сигнал, который поступает на вход для установки в нулевое состояние триггера 5, в результате чего элементы И-ИЛИ 14 и 15 закрыва.отся по одним управляющим входам и открываются по, другим управляющим входам. К этому моменту времени интегратор 2 зарегистрирует суммарное число импульсов, поступающих на его вход за время отначала интегрирования до момента дос-.тижения равенства (2), а регистр 1135разность средних частот и (Сп)- и (1) ==МИ, которая перезаписывается из реверсивного счетчика 9 в регистр 11в начале третьего такта, когда перед 40ний фронт разрешающего потенциалас третьего выхода распределителя 3 по.ступает на вход регистра 11. В счетчике 4 регистрируется число и (1),которое равно средней частоте им 45пулков в четвертом такте, когда разрешающий потенциал с четвертого выхода распределителя поступает навход счетчика 4. На выходе преобразователя 16 код-частота , коэффициент преобразования которого уста 506навливают равным 10 /дй, где б- целое положительное число, появляется частота 1.1 = 1 Ю 10 /ь 11 = 10 1, котоЬб рая через открытый элемент И-ИЛИ 15и элемент ИЛИ 21 начинает поступать на вход счетчика 4. С этого момента на управляющий вход вычитания счетчика 4 через элемент И 22 с выхо 4 8дов триггеров 5 и 24 пос 1 упает разрешающий потенциал и счетчик 4 работает на вычибтание ,Одновременно частота т = 10 с выхода генератора 13 через открытый элемент КИЛИ 14 и элемент И-ИЛИ 19 начинает поступать 1 на счетный вход интегратора 2, появляющиеся импульсы на выходе которого уже не запускают распределитель 3, поскольку последний закрыт по управляющему входу.. Интегратор 2 считает импульсы частоты Г в течение времени,пока на выходе переноса счетчика 4 появляется сигнал. Это время определяется числом и (1), которое было зарегистрировано счетчиком 4 и частотой Г поступающей на вход сче 1- чика 4, и равно и /. Ва это время содержимое интегратора увеличивается на величину площади под экстраполируемой частью диаграммы разрежения и равно фз и (Сэ)м б 5 п (с)дс + --о Ф г о Импульс переноса с выхода счетчика 4 поступает на входы установкив нулевое состояние триггера 12 и регистра 11, а также на вход элемента задержки 28, выходной сигнал которого в течение времени, равного 1 с,через элемент ИЛИ 7 поступает на управляющий вход сложения счетчика 9,который за это время эарегистрирует среднюю частоту импульсов, посту" пающих через элемент ИЛИ 23 с выхода функционального преобразователя 27, равную и (0)= ), где Я - количество введенного индикатора, р эффективность регистрации,- излучения индикатора,В момент установки триггера 12 в нулевое состояние потенциал с его инверсного выхода запускает элемент задержки 17, на выходе которого появляется сигнал через время задержки, равное 10-15 мин, в течение которого индикатор равномерно раэмешивается, в крови и ампли- туда диаграммы разрежения достигает постоянного уровня. При этом средняя частота импульсов на выходе функционального преобразователя 1 также становится постоянной по величине. Импульсом с выхода элемента задержки 17 триггер 18 устанавливается в единичное состояние, 92074в результате чего одновременно открываются по управляющему входу вычитания интегратор 2 через элемент ИЛИ 26, элемент И-ИЛИ 19 и счетчик 20, который начинает считать5 импульсы генератора 13, При этом на счетный вход интегратора начинает поступать с выхода преобразователя 1 через первую половину элемента И-ИЛИ 19 импульсы, ко торые вычитаются из числа МОБИ В момент полного вычитания числа в интеграторе 2 на его выходе переноса появляется импульс , который устанавливает триггер 18 в ну левое состояние, прекращая регисрацию частоты и рабья, Время, в течение которого происходит полное опорожнение, интегратрра , определяется равенством 20 Н, =и 11 Т и равно Ти рьЬн.Одновременно импульс переноса с выхода интегратора 2 поступает на егоже вход синхронизации, осуществляя25прием числа, зарегистрированного .счетчиком 20 за время Т.В момент установки триггера 18 внулевое состояние сигнал с еговыхода поступает на вход триггера24, устанавливая его в единичноесостояние, при котором разрешающий потенциал триггера 24 одновременно поступает через элемент ИЛИ на управляющий вход вычитания интегратора 2, через элемент ИЛИ 25 - науправляющий вход сложения счетчика4 и через элемент ИЛИ 8- на управляющий вход вычитания счетчика9. При этом содержимое счетчика 9начинает уменьшаться импульсами,поступающими на его счетный вход черезэлемент И-ИЛИ 23 с выхода функциоального преобразователя 27, сред. няя частота которых равна и( С) =С45=р 0", где С - концентрация индибЦи )каттера в крови, определяемая количеством вводимого индикатора 0 иобъемом циркулирующей крови (ОЦК),Одновременно содержимое интегратора 2 начинает уменьшаться импульса 6ми частотой Г 2 = 10 , поступающей наего счетный вход через открытыеэлементы И-ИЛИ 19 и 14 с выхода генератора 13,55Каждый раз при подсчете нуля на выходе интегратора 2 появляется импульспереноса, который поступает через зле 4 10мент ИЛИ 21 на счетный вход счетчика 4 и на вход синхронизации интегратора, осуществляя повторный прием в него числа изсчетчика 20. Частотаповторения импульсов переноса на выходе интеграьтора равна- =тц-,10з о ТСчетчик 4 регистрирует импульсы частотой 1 до тех пор, пока на выходе счетчика 9 появляется импульс переноса, возникающий при досчете счетчика 9 до нуля и поступающий на вход установки в нулевое состояние триггера 24.3 а это время счетчик 4 зарегистрирует число, которое равно количеству крови в миллиметрах, перекачиваемому сердцем за,1 с, т.е. сердечному выбросу.Таким образом, устройство обеспечивает определение не только площади под диаграммой разрежения и среднего времени циркуляции индикатора , но и сердечного выброса, который является основным параметром, характеризующим насосную функцию сердца, Данные о сердечном выбросе позволяют изучать патогенез нарушений функции сердечно-сосудистой системы при многих заболеваниях, а также механизмы действия терапевтических средств, что имеет большое значение для клиники.Формула изобретенияУстройство для вычисления диаграмм разрежения индикаторов при исследовании сердечно-сосудистой системы, содержащее первый функциональный преобразователь амплитуды в частоту, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый выход . которого соединен с первыми входами регистра и дещифратора, первый и второй триггеры, первые входы которых соединены с управляющим входом устройства, первый выход первого триггера соединен с управляющим входом интегратора, первый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом первого реверсивного счетчика, второй выход распределителя импульсов соединен с первыми входами первого элемента И ивторого элемента ИЛИ, выход которогосоединен с входом вычитания первогореверсивного счетчика, второй выход Бкоторого подключен к второму входупервого элемента И, выход которого соединен с вторым входом распределителя импульсов, третий выход которогосоединен с вторыми входами второгоэлемента ИЛИ и регистра, выход которого соединен с входом преобразователя код-частота, четвертый выходраспределителя импульсов соединен с вторыми входами дешифратора ипервого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с вторым входом второго триггера, первый:вы Оход которого соединен с вторымивходами первого и второго элементовИ-ИЛИ, второй реверсивный ,счетчик,выход которого соединен с вторымвходом первого триггера , второйвыход второго триггера соединен стретьим входом распределителя импульсов и третьими входами пер:вогои второго элементов И-ИЛИ, четвертые входы которых соединены соответ- ЗОственно с выходами преобразователякод-частота и генератора частоты,второй выход первого триггера соединен с входом первого элемента задержки, .выход которого соединен спервым входом третьего триггера,второй вход которого соединен свторым выходом интегратора, первыйвыход третьего триггера соединенс вторым входом третьего элемен- щОта И-ИЛИ и с первым входом счетчи. ка, второй вход которого соединен свыходом генератора частоты, выходвторого элемента И-ИЛИ - с третьимвходом третьего элемента И-ИЛИ,4четвйрть 1 й вход которого соединенс вторым выходом третьего триггера, выход третьего элемента И-ИЛИсоединен с первым счетным входом интегратора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройстваза счет обеспечения определениясердечного выброса, в него введены второй функциональный преобразователь амплитуды в частоту, второйэлемент задержки, четвертый триггер,твертый элемент ИЯЛИ,20744 12второй элемент И, третий , четвертый и пятый элементы ИЛИ, причемвторой вход первого реверсивногосчетчика соединен с выходом четвертого элемента И-ИЛИ, первый ивторой входы которого соединеныосоответственно с выходами первогои второго функциональных преобразователей амплитуды в частоту, третийвходчетвертого элемента И-ИЛИ соединен со вторым выходом второго триггера,четвертый вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с первым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которогосоединен с первым выходом четвертого триггера , первый вход которогосоединен с вторым выходом первогореверсивного счетчика. второй входчетвертого триггера соединен с первым выходом третьего триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ,второй вход которотосоединен спервым выходом четвертого триггера,второй выход которого соединен стретьим входом второго элементаИЛИ и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым выходом распределителя импульсов, выход четвертогоэлемента ИЛИ соединен с первым вхбдоми входом сложения второго реверсивного счетчика, вход вычитания и второй вход которого соединены соответственно с выходами второго элемента И и пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ, второйвход пятого элемента ИЛИ соединенс вторым выходом и входом синхронизации интегрятора, второй счетный ивычитаюший входы которого соединенысоответственно с выходами счетчикаи третьего элемента ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика соединенс третьим входом регистра и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СВОРпо заявке Ид 27002909/18-24,кл. 6 06 Г 15/52,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2809337/18-24,кл. 6 Об Г 15/52.(прототип).920744 едакт анд Тираж 732 ПодлГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Я, Раушская наб., д,исно атент Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 2345/57ВНИИПИ Составитель А, Жере Техред А.Бабинец