Устройство для контроля пульса

(46) 23.07,93. Бюл71) Специальноеческое бюро по кным производстинститута низкихгородская физио. %27конструкторско-технологириогенной технике с опыт вом Физико-технического температур АН УССР, Мир терапевтическая больница р, Н.В. Величко, Е.И. Ревуц А.П.СтеценкоО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПУ 57) Изобретение относится к медицине и может быть использовано для контроля состояния сердечно-сосудистой системы человека, Целью изобретения является повышение достоверности контроля при одновременном упрощении процедурь контроля, Устройство содержит блок 1 формирователей, блок 3 определения отношения, блок 4 определения частоты, блок 5 сравнения, блок 6 управления, аналого-цифровой преобразователь 7, схема 8 индикации, триггер 9, 2 з,п 8 ил,Изобретение относится к медицине и може быть использовано для контроля состояния сердечно-сосудистой системы пациента.Целью изобретения является повышение достоверности контроля сердечно-сосудистой деятельности пациента в процессе испытаний с одновременным упрощением процедуры контроля,Цель изобретения достигается тем, что в устройство контроля, содержащее счетчик измерителя периода, логическое устройство, счетчик усреднения, устройство управления, ключи дополнительно введены блок формирователей, блок памяти, блок определения отношения, блок определения частоты, блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, схема индикации, триггер, первый - четвертый выходы блока фор 10 15 мирователей соединены соответственно с 20 первым входом блока памяти, объединенными четвертыми входами блока памяти и блока управления, объединенными третьим входом блока и первым входом блока управ 25 ления, входом "Пуск" аналого-цифрового преобразователя (АЦП), второй вход блокапамяти соединен с шиной "ТИ", его первыеи вторые выходы соединены соответственно с первыми входами блока определенияотношения и блока определения частоты, 30второй и третий входы последнего соединены соответственно с четвертым и пятым выходами блока управления, а выход соединенсо входом АЦП и вторым входом блока определения отношения, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения,первый и второй входы которого соединенысоответственно с третьим выходом блокауправления и первым входом блока формирователей, кодовые выходы АЦП соединены 40со входами схемы индикации, шина "Начальный сброс" соединена со вторым входом блока управления и вторым сбросовымвходом триггера, шина "Пуск" соединена стретьим входом блока управления, пятый 45вход и первый и второй выходы которогосоединены соответственно с выходом "Ко"нец измерения" АЦП, пятым входом памятии первым сбросовым входом триггера, установочный вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход являетсясигналом "Сигнализация",Рассмотрим, как устройство используется для контроля сердечно-сосудистой деятельности пациента. Первоначально 55задаются допустимые отклонения пульса впроцентах. Через время адаптации измеряегся и запоминается значение пульса, принимаемое в дальнейшем за исходное. Вдальнейшем постоянно измеряется текущее значение пульса и определяется отношение его значения к запомненному исход-.ному значению, в случае превышения этимотношением максимально допустимых отклонений заданное количество раэ производится сигнализация.Поскольку исходное значение пульсаизмеряется после начала испытаний и может существенно отличаться от значенияпульса до начала их, предлагаемая последовательность контроля позволяет повыситьего достоверность,Поведение всех измерений после начала испытаний упрощает контроль и позволяет его автоматизировать, чтоосуществляется в предложенном устройстве.Все элементы, указанные в отличительной части формулы, широко известны и используются по своему прямому назначению.Новой является взаимосвязь элементов, по-зволяющая проводить достоверный контроль сердечно-сосудистой деятельностипациента в процессе испытаний с одновременным упрощением процедуры контроля,Схемы, аналогичные предложенной, не известны, Сказанное выше позволяет сделатьвывод о существенности отличий предложенного технического решения.На фиг. 1 изображена функциональнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2- временная диаграмма его работы; на фиг.3 - 8 - конкретные примеры реализации блока формирователей, блока памяти, блока определения отношения, блока определениячастоты, блока сравнения, блока управления,Устройство содержит(фиг. 1) блок 1 формирователей, блок 2 памяти, блок 3 оп ределения отношения, блок 4 определениячастоты, блок 5 сравнения, блок б управления, АЦП 7, схему 8 индикации, триггер 9.Первый - четвертый выходы блок 1 формирователей соединены соответственно спервым входом блока 2 памяти, объединенными четвертыми входами блока 2 памяти иблока б управления, объединенными третьим входом блока 2 памяти и первым входомблока 6 управления, входом "Пуск" аналогоцифрового преобразователя 7(АЦП), второйвход блока 2 памяти соединен с шиной "ТИ",его первые и вторые выходы соединены соответственно с первыми входами блока 3определения отношения и блока 4 определения частоты, второй и третий входы последнего соединены соответственно счетвертым и пятым выходами блока б управления. а выход соединен со входом АЦП 7 ивторым входом блока 4 определения отношения, выход которого с: "л:н с третьим5 10 15 20 25 30 35 40 45 входом блока 5 сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом блока 6 управления и первым вхдом блока 1 формирователей, кодовые выходы АЦП 7 соединены со входами схемы 8 индикации, шина "Начальный сброс" соединена со вторым входом блока 6 управления и вторым сбросовым входом триггера 9, шина "Пуск" соединена с третьим входом блока 6 управления, пятый вход и первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом "Конец измерения" АЦП 8, пятым входом блока 2 памяти и первым сбросовым входом триггера 9, установочный ход которого соединен с выходом блока 5 сравнения, а выход является сигналом "Сигнализация",На фиг, 2 изображены следующие эпюры напряжения; а - на входе 1 блока формирователей; б - на выходе счетчика 10 блока 1 формирователей; в - на выходе 1 блока 1 формирователей; г - на выходе 2 блока 1 формирователей; д - на выходе 3 блока 1 формирователей; е - на прямом выходе триггера 45 блока б управления; ж - на выходе 1 блока б управления; з - на выходе 4 блока б управления; и - на прямом выходе триггера 47 блока 6 управления; к - на вы" ходе 3 блока б управления; л - на выходе операционного 44 усилителя блока 5 сравнения; м - напряжение "Еп",Согласно фиг. 3 блок 1 формирователей содержит счстчик-делитель 10, формирователи 11, 12, элементы задержки 13, 14,Согласно фиг. 4 блок 2 памяти содержит элемент И 15, счетчик 16, регистры 17, 18,Согласно фиг, 5 блок 3 определения отношения содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19, операционный усилитель 20, резистор 21.Согласно фиг. 6 блок 4 определения частоты содержит ключи 22, 23, 24, 25, ЦАП 26, операционный усилитель 27. резистор 28.Согласно фиг. 7 блок 5 сравнения содержит кампараторы 29, 30, элемент 31 ИЛИ-НЕ, элементы 32, 33 И, элемент ИЛИ 34, счетчики 35, 36 с дешифратарами, триггер 37, формирователи,38. 39, переключатель 40, резисторы 41, 42, 43, операционный усилитель 44.Согласно фиг. 8 блок б управления садеажит триггер 45, элемент 46 задержки, триггеры 47, 48, элемент 49 И, формирователь 50, элемент 51 И, элементы 52, 53 задержки.Устройство работает следующим образом. Сигналы с датчика поступают на вход счетчика 10 измерителя периода (фиг. 2 а) блока 1 Формирователей, на выходе которого формируется положительный или атрицательный по гциал, по длительности равн ые периоду:, льса, Формирователь 11 блока Формирователей из любого франта сигнала положительного или отрицательного) вырабатывает импульс (фиг. 2 в), который блокирует поступление тактовых импульсов через элемент 15 И блока 2 памяти. Кроме этого во время действия блокировки происходит перепись информации со счетчика 16 в регистр 17 фиг. 2 г) блока 2 памяти, после чего счетчик 16 сбрасывается в ноль (фиг.2 д), и после снятия блокировки накапливает тактовые импульсы, количество которых соответствует текущему значению периода пульса, Сигнал "Пуск" после задержки элементом 46 блока 6 управления, равной предполагаемому времени адаптации, устанавливает в "1" триггер 45 фиг, 2 е), который разрешает перепись информации с регистра 17 на регистр 18 (фиг, 2 ж) блока 2 памяти, С этого момента в регистре 18 хранится значение периода пульса, соответствующее моменту переписи, относительно которого производятся остальные преобразования.Устройство постоянно работает в двух режимах - измерение частоты пульса и контроля изменения периода пульса относительно момента начала контроля,В режиме измерения частоты пульса ЦАП 26 блока 4 определения частоть работает в режиме цифроаналогов;гс преобразователя для деления напряжения на код, Сьема такого преобразователя приведена в книге У.Титце, К.Шенка "Полупровс,дниковая схемотехника", - М.; Мир, 1983, с. 452,В этом режиме прямой выход трио ера 48 блока б управления открывает ключи 22 и 24 блока 4 определения частоты, через которые выход операционного 27 усилителя соединяется со входом Иоп ЦАП 26, а на инверсный вход операционного 27 усилиеля подключается через резистор 28 источник Еоп. В результате напряжение на выходе операционного 27 усилителя, которое является входным для АЦП 7,Йа 2 ЕспОвх АЦП = Овьп.ОУ 27= -- ,2 2где Яы - внутреннее сопротивление ЦАП 26;22 - код на выходе ЦАП 26.Таким образом, на входе АЦП 7 получается напряжение, обратно пропорциональное периоду и йрямо пропорциональное пульсу.После этого с задержкой, определяемой элементом 14 задержки блока 1 формирователей, производится запуск АЦП 7, после6 управления, что соответствует переходу в 5 Еол2О вцх. ОУ 27(Т) 20 25 ЗО 40 50 55 завершения работы которого на схеме 8 индикации регистрируется пульс, а АЦП 7 выдает сигнал "Конец измерения", который сбрасывает триггер 48 режима (фиг. 2) блока режим измерения периода пульса. При этом ключи 23 и 25 блока 4 определения частоты, управляемые инверсным выходом триггера 48 блока 6 управления, обеспечивают стандартный режим включения ЦАП 26 блока 4 определения частоты, как перемножающего ЦАП: на вход Иол. подключается постоянное напряжение Е,л, а выход операционного 27 усилителя через резистор 28 соединяется с его инверсным входом. Напряжение на выходе операционного усилителя 27 в это время пропорционально периоду пульса,На ЦАП 19 и ОУ 20 блока 3 определения отношения производится операция деления напряжения, пропорционального текущему значению периода пульса, на код регистра 17 блока 2 памяти, пропорциональный периоду в момент начала отсчета. На выходе ОУ 20 напряжение равно; ЕорЙя 1Е 2, 2Овых.ОУ 20. ,КНа операционном усилителе 44 произ- ВОДИТСЯ ВЫЧИтаНИЕ Овьх.ОУ 2 О И ЕСМ, ИЗМЕНЕ- нием значения Есм добиваемся получения нулевого сигнала на выходе. ОУ 44 после момента начала контроля. Напряжение выхода ОУ 44 (фиг. 2 л) подается на входы компараторов 29 и 30, на вторые входы которых подаются пороговые напряжения Еп+ и Еп, устанавливаемые в зависимости от допустимого относительного изменения пульса в сторону его уменьшения или увеличения, Проверка состояния работы компараторов 29 и ЗО производится стробом компаратора (фиг,2 к), который вы; рабатывается с задержкой на элементе 53задержки после перехода триггера 48 блока6 управления в инверсное состояние, соответствующее режиму измерения периода. Если изменение отношения периодов превышает допустимое (например, 10 или 20) последовательно заданное число раз, то срабатывает триггер 9 сигнализации.В настоящее время разработан макетный образец устройства. Устройство выполнено на интегральных микросхемах 140, 561 серий. В качестве ЦАП использована интегральная микросхема 572 ПА 1, АЦП выполне 10 15 но по известной схеме время-импульсного преобразования с индикацией в десятичной форме на интегральных микросхемах АЛС 314. Устройство рассчитано на возможность контроля изменения пульса до 50 от исходного значения, диапазон которого 40- 200 ударов в минуту.Преимуществом предложенного устройства для контроля пульса по сравнению с прототипом является повышение достоверности контроля сердечко-сосудистой деятельности пациента в процессе испытаний и упрощение процедуры контроля, Отсутствует первоначальное измерение пульса до начала испытаний, предварительно задают лишь допустимое его отклонение, все остальные измерения производятся автоматически.Формула изобретения 1. Устройство для контооля пульса, содержащее соединенные последовательно датчик, блок формирователей, а также блок управления, счетчик и индикатор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля при одновременном упрощении процедуры контроля, в него ведены соединенные последовательно блок памяти, блок определения частоты, блок вычисления отношений, блок сравнения и первый КЯ-триггер, аналого-цифровой преобразователь, первый выход которого подключен к индикатору, первый - третий выходы блока формирователей подключены соответственно к первому - третьему входам блока памяти, второй - четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами и первым выходами блока управления, второй выход и третий вход которого подключены соответственно к второму и третьему входам ЙЯ-триггера, третий выход - к второму входу блока сравнения, четвертый и пя гый выходы - соответственно к второму и третьему входа блока определения частоты, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока памяти, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока вычисления отношения, третий вход блока. сравнения соединен с входом блока формирователей; четвертый выход которого соединен с первым входом аналого. цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу блока определения частоты, а второй выход - к четвертому входу блока управления,2. Устройство по п,1, отл ича ю щеес я тем, что блок формирователей содержит соединенные последовательно счетчик, первый и второй формирователи, первый и второй элементы задержки, вход счетчикаявляется входом блока формирователей, первый - четвертый выходы которых подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей, первого и второго элементов задержки. 53. Устройство поп.1,отли чающеес я тем, что блок управления содержит соединенные последовательно второй й 8-триггер, первый элемент И, третий элемент задержки, третий ЯЗ-триггер, второй эле- .10 мент И и четвертый элемент задержки, соединенные последовательно четвертый ЯЯ-триггер и третий формирователь, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, пятый элемент задержки, .15 выход которого подключен к первому входу второго ЙВ-триггера, второй и трегий входы которого подключены соответственно к первому и второму входам третьего ЧЯ-триггера, второй вход первого элемента И подключен к второму входу, а выход - к первому выходу блока управления, третий вход которого соединен с третьим входом второго 88-триггера, первый и четвертый входы - соответственно с первым и вторым входами четвертого ЙЯ-триггера, второй и третий выходы - соответственно с выходами пятого и четвертого элементов задержки, четвертый и пятый выходы -соответственйос вторым и первым выходами четвертого ЙЯ-триггера, а пяты.й вход- с входом пятого элемента задержки.1828741 а ктор М Кере Про одствен но-издательский комбинат "Патент",Редактор. М, КуэЗаказ 2461ВНИИПИ Го Составитель М. ФенстеТехред М.Моргентал Тираж рственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раущская тПодписноеи открытиям при ГКНТ СССб,. 4/5 жгород, ул,Гагарина, 10