УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицинской измерительной технике, в частности, к автоматизированным комплексам для контроля и восстановления технических средств (ТС) медицинского назначения, в особенности средств измерений медицинского назначения (СИМН).

Известна автоматизированная система управления и контроля работоспособности средств измерений (СИ) (1), выбранная в качестве прототипа заявляемого устройства. Она содержит контролируемые СИ, включающие в свой состав последовательно соединенные датчики, усилители, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, подключенные к блоку отображения - индикатору, и устройства, предназначенные для поверки и оценки работоспособности самих СИ.

Основными недостатками известной системы-прототипа являются низкая метрологическая надежность СИ как свойство этих средств непрерывно сохранять во времени свои нормированные метрологические характеристики в установленных пределах при определенных условиях эксплуатации. Низкая метрологическая надежность СИ определяется частым выходом из строя из-за несвоевременном поверки, отказов и неисправностей, а также отсутствием мобильных подвижных лабораторий измерительной техники и автоматизированного управления процессом контроля и восстановления СИ. В результате диагностические и лечебно-профилактические комплексы медицинских объектов имеют большое количество неисправных и во время не проверенных СИМН, что значительно снижает производительность и пропускную способность самих комплексов объектов, ухудшает достоверность проводимых диспансеризацией пациентов. Более того, отсутствие систематического экспресс-контроля и диагностики не позволяет выявлять наиболее нуждающиеся в контроле и восстановления СИМН объектов.

Целью изобретения является повышение метрологической надежности технических средств медицинского назначения путем сокращения времени их контроля и восстановления за счет автоматизации управления и метрологического обеспечения эксплуатации СИМН, в особенности одновременно комплексирования, экспресс-контроля, тестируемой диагностики, периодической поверки работоспособности, своевременного обнаружения неисправных СИМН, рационального управления всем процессом контроля и восстановления, мобильности и увеличения производительности подвижных лабораторий измерительной техники медицинского назначения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройство для контроля и восстановления технических средств медицинского назначения ТС МН; на фиг.2 - структурная схема блока тест-структуры процессором и ПЗУ, выполненного на основе БИС самотестируемого экспресс-контроля; на фиг.3 функциональная блок-схема блока тест-структуры ОЗУ, выполненного на основе БИС самотестируемой диагностики СИМН.

Устройство для контроля и восстановления ТС МН содержит распределенные по различным лечебно-профилактическим объектам 1 аналоговые микропроцессорные СИМН 2, например, многоканальные электрокардиографы с микропрограммным управлением, соединенные своими входами через блок коммутации 3 с задатчиками теста 4 эталонного входного сигнала, а выходы средств измерений 2 подключены к анализатору 5 реакций на тесты через первые элементы 6 сравнения, первые входы которых соединены с непосредственными выходами СИМН 2, а вторые их входы подключены к выходам блока элементов И7, сигнальный вход которого соединен с выходом формирователя эталонных выходных сигналов 8, управляющий вход которого подключен к управляющему входу блока элементов И7. Центральным звеном анализатора 5 реакций на тесты является блок сравнения 9, информационные входы которого соединены с выходами первых элементов сравнения 6 управляющие входы блока 9 сравнения подключены к блоку памяти 10 допусков-порогов.

Каждый объект 1 дополнительно содержит автоматизированное рабочее место (АРМ) 11 метролога, состоящее из блока ввода-вывода 12 информации, соединенного с блоком коммутации 3 и первым выходом синхронизатора 13, подключенного к управляющим входам блока элементов И7 и формирователя 8 эталонных сигналов, первый вход синхронизатора 13 соединен с клавиатурой 14, а второй его вход подключен к блоку 12 ввода-вывода, соединенного с дисплеем 15, регистратором 16, арифметико-логическим устройством 17, связанным с ОЗУ 18 и ПЗУ 19 и формирователем сигнала восстановления 20 неисправных СИМН 2, выход которого подключен ко входу первого блока согласования 21. В состав АРМ 11 входит также сумматор 22, выходы которого соединены с выходами блока сравнения 9 анализатора 5 реакций на тесты, выход сумматора 22 подключен к блоку ввода-вывода 12 через ПЗУ 19 и АЛУ 17, к ПЗУ 19, счетчику неисправностей 23 СИМН и второму блоку согласования 24. Первый 21 и второй 24 блоки согласования, а также счетчик неисправностей 23 взаимосвязаны с приемо-передатчиком 25 АРМ 11, соединенным с помощью линии связи 26 с приемо-передатчиком 26 ЦПУ 28 города (района, области, региона), содержащего микропроцессор 29, подключенный через блок ввода и индикации 30 к формирователю сигналов возможности восстановления 31, входы которого соединены с выходами приемо-передатчика 27, а выходы формирователя 31 подключены к первым входам вторых элементов сравнения 32, вторые входы которых соединены через приемо-передатчики 25, 27 и линию связи 26 (аппаратура линии связи 26 на фиг.1 не указана) с выходами первого блока согласования 21 АРМ 1, выходы вторых элементов сравнения 32 подключены ко входам анализирующего блока 33 и первым входом блока компараторов 34 соответственно, а выход анализирующего блока 33 соединен со вторыми входами блока компараторов 34, выходы которого подключены ко входам дешифратора 35, выход которого соединен через приемо-передатчик 27 ЦПУ 28 и линию связи 26 с приемо-передатчиком 36 каждой подвижной лаборатории 37 измерительной техники медицинского назначения ПЛИТ МН, взаимосвязанным через третий блок согласования 38 с микропроцессором 39, к которому подключен блок отображения 40. Каждый асинхронный приемо-передатчик 25, 27, 36 состоит из блока системной магистрали 41, обеспечивающего связи параллельного канала, блока синхронизации 42 работы микросхемы по системной магистрали, компаратора 43 адресов и управляющих сигналов, блока режимов работы 44, поддерживающего функционированием микроскомы по последовательному каналу в различных форматах данных, с паритетом и без него, блоков приемника 45 и передатчика 46, включающих регистры состояния 47, буферные и сдвиговые 49 блока селектора скоростей 50, обеспечивающего работу на разных скоростях обмена информацией по последовательному каналу, а также выработку сигнала "Прерывание по таймеру" частотой 50 Гц (таймер на фиг.1 не показан), блока прерываний 51 (микросхема содержит два источника адресов вектора прерывания приемника 45 и передатчика 46 и их четыре регистра 47, 48).

Для осуществления встроенного экспресс-контроля и тестируемой диагностики по принципу "годен не годен" в типовые элементы замены микропроцессоров, ПЗУ средств измерений 2, ПЗУ 19 АРМ 11, микропроцессоров 29 ЦПУ 28 и микропроцессоров 39 ПЛИТ 37 включены блоки тест-структуры 52 процессоров и ПЗУ, выполненные на основе БИС 53 для самотестируемой экспресс-диагностики процессоров различного типа, ПЗУ/ППЗУ и схемы произвольной логики, которые могут быть реализованы например, на серии БИС КР1828 ВЖ1. Каждая БИС 53 содержит элемент управления 54 работой всех ее узлов, операционный элемент 55 включающий в себя сумматор 56 с аккумуляторами 57 и выполняющий все преобразования полученных данных с контрольных точек 58 через коммутатор 59, соединенный со входом схемы входного переноса 60, БИС 53 счетчика 61 контрольных точек 58, включающим в себя БИС 53, и ПЗУ эталонов 62, подключенным к сигнатурному анализатору, выполненному также на БИС 53, в состав каждой из которых входит также компаратор 63, сравнивающий полученные результаты с эталонными значениями, хранящимися в ПЗУ эталонов 62, схема индикации состояний 64 служащая для формирования результатов тестирования "Да" и "Нет" ("годен не годен") и секционного наращивания БИС 53. Блок 52 тест-структуры МП и ПЗУ содержит первый триггер 65, соединенный через первый вентиль 66 с выходом схемы индикации состояний 64 БИС сигнатурного анализатора 53. Выход синхронизации 67 подключен ко входам БИС 53, первого 68 и второго 69 генераторов тестовых воздействий, формирующий 24 разрядный тестовый вектор (микрокоманду процессора) совместно с ПЗУ 70. Выход первого триггера 65 соединен с информационными входами БИС 53 счетчика 61 контрольных точек 58 и сигнатурного анализатора 53, первого 68, второго 69 генераторов текстовых воздействий и ПЗУ 70, а управляющие выходы первого 68 и второго 69 генераторов подключены через вентиль 71 к БИС 53 счетчика 61 контрольных точек, выход которого соединен с БИС 53. Информационные выходы первого 68, второго 69 генераторов и ПЗУ 70 подключены к шине тестирования 72. Модуль ПЗУ 73 состоит из накопителя 74, соединенного с блоком управления 75, подключенным к шине управления 76 и шине адресов 77, соединенной с накопителем 74 ПЗУ и выходом тест-структуры, выполненной из счетчика адреса 78, содержащего две БИС 53, и сумматора 79, также включающего две БИС 53, соединенных с выходом второго триггера 80, подключенного к третьему вентилю 81, выход которого соединен с выходами сумматора 79 "Да" и "Нет", при этом выходы счетчика адреса 78 через шину данных 82 подключены к шине адресов 77, а шина данных 82 соединена с младшей и старшней БИС 53 сумматора 79. Шина тестирования 72 блока тест-структуры 52 подключена к ЗУ микрокоманд 83 и блоку микропрограммного управления 84 микропроцессоров 29, 39 и средств измерений 2, включающего арифметико-логическое устройство 85, блок прерываний 86, блок ввода-вывода 87, таймер 88 и вентиль связи 89 с магистpалью 90 микро-ЭВМ.

Накопитель 91 ОЗУ средств измерений 2, ОЗУ 18 АРМ 11, ОЗУ ЦПУ 28 и ПЛИТ 37 соединен с магистралью 90 микро-ЭВМ через ШУ 92, блок управления 93, ША 94, ЩД 95. С помощью шин управления 92, адресов 94, данных 95 к накопителю 91 ОЗУ 18 АРМ 11 подключен блок тест-структуры ОЗУ 96, который состоит из трех и более БИС 97 встроенной экспресс-диагностики ОЗУ, управляемых с помощью третьего триггера 98, соединенного с выходами "Да" и "Нет" через четвертый вентиль 99.

В качестве БИС 97 экспресс-диагностики ОЗУ 18 АРМ 11 может быть использована микросхема, например, типа КР 1828 ВЖ БИС. Старшая БИС 97 содержит элемент управления 100, соединенный через шину управления 92 с элементом формирования адресов 101, подключенным к буферу адреса 102, соединенного с шиной адреса 94, к которой также подключены БТС 97 средняя и БИС 97 младшая, входы которых соединены с выходом третьего триггера 98. К шине данных 95 подключен блок формирования и анализа данных 103, соединенный с буфером данных 104, к которому подключен элемент контроля четности 105, а выходы элемента 101 формирования адресов и блока формирования и анализа данных 103 соединены с элементом индикации состояний 106, формирующим на своем выходе сигналы состояний "да" и "Нет". Блоки тест-структуры 96 ОЗУ, осуществляющие встроенную самотестируемую экспресс-диагностику, включены в типовые элементы замены ОЗУ средств измерений 2, ОЗУ 18 АРМ 11, ОЗУ ЦПУ 28 и ОЗУ ПЛИТ 37 устройства.

Устройство для контроля и восстановления технических средств медицинского назначения работает следующим образом (фиг.1, 2, 3).

Режим поверки и экспресс-диагностики.

Блок коммутации 3 осуществляет непосредственную связь СИМН 2 с задатчиками 4 теста аналоговых и цифровых эталонных входных сигналов, периодически при поверке подключаемых к средствам измерения 2 с помощью блока ввода-вывода 12 информации автоматизированного рабочего места 11 метролога по командам синхронизатора 13. Задатчик теста 4 вырабатывает по заданным метрологическим характеристикам, главным образом, аналоговые эталонные входные сигналы, которые через блок коммутации 3 в определенные моменты времени подаются на вход поверяемых СИМН 2 и воздействуют на них в виде тестов-сигналов заданной амплитуды и частоты, с целью получения на их выходах сигналов, подлежащих контролю анализатором реакций 5 на тесты. Одновременно с этим по сигналу синхронизатора 13 выходы формирователя эталонных выходных сигналов 8 через блок элементов И7 подключается ко вторым входам первых элементов сравнения 6. В блоке 9 сравнения происходит сравнение сигналов, пришедших с выходов первых элементов 6 сравнения, с заданными эталонными сигналами, хранящимися и подаваемыми на управляющий вход блока сравнения 9 с выхода блока памяти 10 допусков аналоговых эталонных порогов.

Сигналы ошибок СИМН 2 с выхода блока сравнения 9 поступают на сумматор 22, который на своем выходе формирует обобщенный сигнал неисправности средств измерений, пропорциональной сумме числа элементов сравнения 6, выходные сигналы которых превышают заданные пороговые значения. Этот сигнал неисправности СИМН 2 по команде синхронизатора 13 заносится в память счетчика 23 неисправных СИМН 2. Таким образом, устройство осуществляет выявление и определение количества неисправных СИМН 2 путем подачи аналогового эталонного входного сигнала с выхода задатчиков теста 4 на входы соответствующих средств измерений 2, сравнения выходного сигнала отклика реакции на тест каждого поверяемого СИМН 2 с заданным эталонным выходным сигналом, подаваемым с выхода блока памяти 10, формирования сигнала ошибки на выходе блока сравнения 9, а при превышении сигнала ошибки заданного порогового уровня сумматор 22 формирует, а счетчик 23 запоминает обобщенный сигнал неисправности поверенных средств измерений 2. Теперь с целью оперативного восстановления неисправных СИМН 2 устройство формирует для каждого j-го лечебно-профилактического учреждения 1 (далее объекта 1), где j 1, 2, 3, n, сигнал (Lj) потребителя в восстановлении неисправных средств измерений 2 в соответствии с соотношением

где ΔM_j количество СМН2 j-го объекта, нуждающихся в восстановлении; kj, bj постоянные величины (bj число СИМН 2, требующих периодической поверки).

Для выполнения этой задачи выходной сигнал счетчика 23 преобразуется формиpователем 20 сигнала восстановления в эквивалентный сигнал j потребности в восстановлении неисправных СИМН2 в соответствии с формулой (1). Далее сформированный сигнал с выхода формирователя 20 через первый блок 21 согласования подается через приемо-передатчик 25, 27 по линии связи 26 на вход формирователя сигналов возможности восстановления 4 31 СИМН 2 центрального пульта 28 управления устройством. Затем необходимо сформировать сигналы тревоги и вызова свободной от обслуживания ПЛИТ МН 37 для каждого объекта, определить для каждой i-ой (i 1, 2,n) свободной от обслуживания ПЛИТ 37 "n" сигналов U_ij (j 1, 2,n), пропорциональных расстоянию от этой ПЛИТ 37 до каждого объекта 1 и сформировать для каждой i-ой свободной от обслуживания ПЛИТ 37 "n" сигналов q_ij (j 1, 2,n) возможности восстановления неисправных СИМН 2 в соответствии со следующим соотношением:

где ΔN_i количество СИМН 2, которое может восстановить i-я ПЛИТ 37, a_i, d_i постоянные величины, задаваемые и вводимые в блок памяти 10 заранее (а_i коэффициент, пропорциональный фактической величине наличия ЗИП у i-ой ПЛИТ 37, d_i расстояние до заправочной колонки).

Для решения этой задачи оператор i-ой ПЛИТ 37 подключается по очереди к каждому j-ому счетчику 23 неисправных СИМН 2, а именно, вводит с помощью счетчика 23 значение величины ΔN_i количества СИМН 2, которое может восстановить данная ПЛИТ 37, согласно формуле (2). Это происходит так: сигнал счетчика 23 количества СИМН 2 через второй блок согласования 24 по линии связи 26 передается на ЦПУ 28, где он поступает на первый вход формирователя 31 сигналов возможности восстановления неисправных СИМН 2, на которых выводах которого формируются сигналы q_ij возможности восстановления СИМН 2, в соответствии с формулой (2). При этом значения величин расстояний между объектами 1 (S_ij) и постоянных величин a_i и d_i известны заранее до начала каждого цикла работы устройства и поэтому они, без особых затруднений, вводятся в формирователь 31 и корректируются диспетчером ЦПУ 28 с помощью блока ввода и индикации 30 данных. Величины сигналов (q_ij) возможности восстановления СИМН 2 и сигналов (L_i) потребности в восстановлении СИМН 2 сравниваются с помощью вторых элементов сравнения 32, формирующих для каждой свободной от обслуживания i-ой ПЛИТ 37 "n" вспомогательных управляющих сигналов U_ij (где j 1,2,n) по следующему соотношению:
U_ij L_j q_ij, (3)
где L_j сигналы потребности в восстановлении СИМН 2,
q_ij сигналы возможности восстановления СИМН 2,
j 1,2,n.

Теперь необходимо сформировать основной сигнал управления для i-ой свободной от обслуживания ПЛИТ 37, требующий направления этой ПЛИТ в r-ое учреждение объект 1 для контроля и восстановления СИМН 2 в соответствии со следующими соотношением:

Для решения этих задач, определяемых формулами (3) и (4), с выхода вторых элементов сравнения 32 соответствующие вспомогательные управляющие сигналы (U_ij) поступают на входы анализирующего элемента 33 и блока компараторов 34. Максимальный сигнал r_max поступает с выхода анализирующего элемента 33 на управляющий вход блока компараторов 34. При этом срабатывает компаратор 34 для номера "r" (формула 4), у которого maxU_ij. В результате этого на выходах блока компараторов 34 формируется соответствующий код (000. 1.0) основного сигнала управления (r_max) для i-ой ПЛИТ 37 для ее направления в r-ое учреждение 1. Этот код (единица указывает номер r-го объекта 1) преобразуется с помощью дешифратора 35 и по линии связи 26 через приемо-передатчик 36 и третий блок 38 согласования подается через микропроцессор 39 на блок отображения 40 ПЛИТ 37, представляющий собой дисплей с цифровым табло. Таким образом, на блоке отображения 40 ПЛИТ 37 высвечивается номер того объекта, куда должна прибыть освободившаяся от обслуживания ПЛИТ 37.

Основная программа управления процессором контроля и восстановления СИМН 2 компонуется из подпрограмм путем их размещения по адресам блока памяти 10 и ПЗУ 19 АРМ 11 в требуемой последовательности и организации взаимосвязи между отдельными подпрограммами назначением общих ячеек ОЗУ 18 для входных и выходных сигналов блоков устройства. Основная программа реализует алгоритм, представленный формулами (1-4).

В АРМ 11 метролога каждого объекта 1 осуществляется: хранение алгоритмов контроля и анализа сигналов, хранение констант (постоянных величин, необходимых для расчета требуемых показателей), характеризующих признаки вырабатываемых сигналов; формирование синхронизирующих сигналов для управления работой задатчиков 4 теста, анализатора реакций 5 на тесты и блоков самого АРМ 11; преобразование и формирование индуцируемой на дисплее 15 информации; формирование временных задержек сигналов; математическая обработка информации путем расчета требуемых данных по формулам (1-4).

Дисплей 15 используется для управления и контроля работы АРМ 11 метролога объекта 1 при его работе в режиме автоматизированного самоконтроля и тестируемой экспресс-диагностики узлов устройства. В качестве преобразователя информации используется блок ввода-вывода 12, который воспринимает требуемую информацию и преобразует ее в цифровую форму.

Блок сравнения 9 анализатора реакций 5 совместно с АРМ 11 выполняет следующие операции: сравнение измеряемого сигнала показателя назначения каждого СИМН 2, например, чувствительности электроэнцефалографа, с допустимыми значениями; выработка соответствующих сигналов по результатам сравнения; выработка сигналов управления программой контроля СИМН 2 по результатам предыдущих измерений; формирование информации о результатах контроля и диагностики.

ПЗУ 19 и блок памяти 10 допусков обеспечивают хранение подпрограмм контроля, всех необходимых эталонных пороговых сигналов и констант в двоичной (ПЗУ 19) и аналоговой (блок 10 памяти) форме, и выполнение алгоритмов функционирования устройства в режимах контроля СИМН 2. Синхронизатор 13, управляющий работой АРМ 11, обеспечивает отражение всей необходимой метрологу информации о результатах контроля и диагностики, осуществляет управление работой всех блоков устройства каждого объекта 1. На дисплее 15 с помощью того же синхронизатора 13 отображается вся необходимая метрологу информация и о результатах контроля и осуществления возможности управления процессом восстановления неисправных СИМН 2. Накопление необходимой информации и документирование результатов контроля СИМН 2 каждого объекта 1 для осуществления более обстоятельного их последующего анализа с помощью АРМ 11 производится в регистраторе 6. Снимаемые с контрольных точек (может быть предусмотрено десятки тысяч контрольных точек 58) СИМН 2 аналоговые сигналы напряжением до 50 Вт (двойное амплитудное значение) и частотой (0-400) Гц поступают на блок сравнения 9 и блок памяти 10 для сбора данных. Аналоговые сигналы нормализуются до напряжения 5 В двойное амплитудное значение, и с выхода блока сравнения 9 транзитом через сумматор 22 поступают в ПЗУ 19, затем в арифметико-логическое устройство 17, где они сравнивают с допустимыми пределами, хранимыми в ПЗУ 19. Структура и функциональные схемы блока элементов И7, формирователя выходных эталонных сигналов 8, основных блоков АРМ 11 и дешифратора 35 ЦПУ 28 приведены на стр. 328-330 в монографии (1).

В режиме обмена информацией по последовательному каналу связи 26 асинхронные приемо-передатчики 25, 26, 36, выполненные на основе контроллера внешних устройств, обеспечивают требования интерфейса для радиального подключения устройств о последовательной передаче информации. Они могут также использоваться и для связи процессоров с отдаленными пультовыми терминалами. Каждый приемо-передатчик 25, 27, 36 содержит четыре регистра и два источника адресов вектора прерываний. Адреса регистров приемника 45 и передатчика 46 и двух их векторов сменные по четырем группам заданы цифровым десятичным кодом, например, адрес вектора прерывания передатчика 46: 1-я группа 064, 2-я группа 364, 3-я группа 374, 4-я группа ХХ4. В регистре состояния 47 приемника 45 класса разряда 0-5, 8-11, 13, 14, не используются и читаются как Лог. 0; разряд 6 разрешение работы приемника 45 по прерыванию; если этот разряд установлен в состояние Лог.1, то прерывание разрешено, если в состояние Лог. 0, то запрещено. Регистр состояния 47 передатчика 46: разряд (0) разрыв линии, разряд (2) проверка работы, разряд (6) разрешение работы передатчика по прерыванию, разряд (7) флаг состояния передатчика 46. Регистр состояния 47 приемника 45: разряды (6), (7) того же назначения, что и у передатчика 46.

При работе приемника 45 информация в последовательном коде поступает со входа приемника 45 в сдвиговый регистр 49 и по окончанию сдвига переписывается в буферный регистр 48. В разряде (7) регистра состояния 47 приемника 45 выставляется флаг готовности приемника 45. Если в разряде (6) регистра состояния 47 записано условие работы канала приемника 45 микросхемы по прерыванию, то на выходе требование векторного прерывания возникает сигнал запроса на прерывание. Запрос на прерывание от приемника 45 возникает, если разряды (6) и (7) регистра состояния 47 приемника 45 установлены в "1". Запрос должен быть обработан по системной магистрали 41 процессором 49 ПЛИТ 37, в результате чего по адресу буферного регистра 48 должна быть прочитана посылка. При обработке запроса на прерывание читается адрес вектора прерывания приемника 46. По окончании чтения посылки флаг готовности приемника 45 в разряде (7) сбрасывается и приемник 45 может принимать новую посылку. При отсутствии условия разрешения прерывания (разряд (6) регистра состояния 47 приемника 45 содержит "Лог. 0") требование прерывания на выходе из блока прерываний 51 приемника 45 не возникает. Микропроцессор 39 ПЛИТ 37 должен работать с микросхемой приемо-передатчика 36 в режиме сканирования (периодического чтения по адресу) регистра состояния 47 приемника 45 и после чтения флага готовности приемника 45 прочитать посылку из буферного регистра 48 приемника 45.

Работа передатчика 46 осуществляется следующим образом. В исходном состоянии на вход "Авария источника питания" блока режима работы 44 приемо-передатчики 25, 27, 36 выставляют в разряде (7) регистра состояния 47 флаг готовности передатчика 46, свидетельствующий о том, что буферный регистр 48 передатчика 46 пуст. В разряде (6) регистра состояния 47 может быть записано или не записано условие работы передатчика 46 по прерыванию. Алгоритм работы передатчика 46 по прерыванию и без него аналогичен описанию работы приемника 45: запрос на прерывание от передатчика 46 возникает, если разряды (6) и (7) регистра состояния 47 передатчика установлены в "1"; при обработке запроса на прерывание читается адрес вектора прерывания передатчика 46. Информация из блока системной магистрали 41 записывается по адресу буферного регистра 48 передатчика 46. По окончании записи она в параллельном коде переписывается в сдвиговый регистр 49. При отсутствии сигнала занятости последовательного канала на входе сдвигового регистра 49 передатчика 46 на выходе сдвигового регистра 49 через Т=1/16 длительности бита появляется сигнал передатчика 46 посылка, автоматически выдвигаемая из сдвигового регистра 49. С началом сдвига посылки в регистре состояния 47 передатчика 46 выставляется флаг готовности импульсный сигнал высокого уровня, свидетельствующий о том, что буферный регистр 48 передатчика 46 пусть и в него можно записывать новую информацию.

Если запись новой информации произведена во время выдачи посылки на линию связи 26, то новая посылка выйдет сразу же после окончания текущей посылки, т.е. после бита СТОП на выходе сдвигового регистра 49 передатчика 46 появляется его выходной сигнал-бит СТАРТ новой посылки. Сигнал занятости канала на выходе сдвигового регистра 49 влияет на выход передатчика 46 и блок синхронизации 42 канала передатчика 46. Если на входе сдвигового регистра 49 низкий уровень, то канал передатчика 46 работает, как описано выше.

Если на вход сдвигового регистра 49 подать высокий уровень, то на выходе передатчика 46 устанавливается низкий уровень СТОП независимо от того, выходит посылка или нет, и тормозится выдача посылки. Если во время действия высокого уровня на входе сдвигового регистра 49 передатчика 46 происходит запись данных в буферный регистр 48 передатчика 46, то эти данные не переписываются в сдвиговый регистр 49 передатчика 46. После снятия высокого уровня со входа сдвигового регистра 49 записанная в буферный регистр 48 посылка переписывается в сдвиговый регистр 49 и на выходе последнего через Т 1/16 длительности бита появляется бит СТАРТ данной посылки и возникает новый флаг готовности передатчика 46.

Каждый приемо-передатчик 25, 27, 36 (фиг.1) выполнен из БИС, например, типа К1801 ВП1-035 по п-канальной МОП-технологии, и содержит около 5000 транзисторов, помещенных в 42-выходной планарной металлокерамический корпус. Скорости обмена информацией при работе приемо-передатчиков 25, 27, 36 по последовательному каналу с тактовой частотой 4608 кГц составляют 50, 75, 100, 150, 200, 300, 600, 1200, 4 2400, 4800, 9600, 19200 бол. Прием и выдача посылки осуществляются в форматах 5, 7 и 8 информационных битов, при этом обеспечивается формирование двухстоповых и прием полуторастоповых битов (в формате посылки 5 битов), а также формирование и контроль бита паритета (четности или нечетности) и работу без бита паритета.

Блок системной магистрали 41 обеспечивает связь параллельного канала и регистров схемы приемо-передатчиков 25, 27, 36 для записи информации (адресов и данных) в регистры, а также чтения информации из регистров или чтения векторов прерываний. Блок синхронизации 42 служит для записи и чтения информации из регистров и синхронизации работы микросхемы по системной магистрали. Компаратор 43 адресов и управляющих сигналов предназначен для выбора по адресу регистров микросхемы и выработки сигналов записи или чтения. Блок режимов 44 работы поддерживает работу микросхемы по последовательному каналу в различных форматах данных, а также с паритетом и без него. Блок селектора скоростей 50 обеспечивает работу микросхемы на разных скоростях обмена информацией по последовательному каналу, а также выработку сигнала прерывания по таймеру частотой 50 Гц.

Комплексирование самоконтроля внутренних состояний БИС и самотестируемой экспресс-диагностики основных узлов микропроцессорных СИМН 2 осуществляется устройством за счет применения D-триггеров с дополнительным установочным входом, встраиваемых самотестируемых блоков 52, 96 тест-структуры в типовых элементах замены, обнаруживаемых одиночных контактных неисправности и замыкания с помощью тестов, содержащих несколько тысяч входных наборов. Алгоритм работы блока 52 тест-структуры процессоров и ПЗУ состоит из начальной установки, формирования тестового вектора и сжатия сигнала в контрольной точке 58. Анализ реакций на тестовые воздействия первого 68 и второго 69 генераторов псевдослучайных чисел осуществляется при регистрации значений сигналов в "М" заранее выбранных контрольных точках 58 на всех тестовых воздействиях. Получаемая в контрольных точках 58 Т-разрядная последовательность превращается в процессе эксперимента в 8-ми разрядную сигнатуру, которая сравнивается со значениями эталонной сигнатуры. В случае совпадения с эталоном формируется сигнал "Да", в противном случае происходит формирование сигнала "Нет". Генераторы 68, 69 тестовых воздействий формируют 24-разрядный тестовый вектор-микрокоманду процессора. Поля микрокоманды с запрещенными кодами формируются с помощью ПЗУ 70 которое может адресоваться генератором 63, 69 псевдослучайных чисел; максимальное число текстовых векторов (Т), формируемых генераторами 68, 69 псевдослучайных чисел для тестовых воздействий, при использовании двух БИС 53, равно 65770. Обязательное условие при тестировании установка микропроцессора 29, 39 в заранее известное состояние, - установочный эксперимент. Схема анализа реакций блока 52 состоит из 32-разрядного коммутатора 59 контрольных точек 58, счетчика 61 контрольных точек 58, ПЗУ 62 эталонных сигнатур, выполненное на микросхеме КР556 РТ5 и 8-разрядного сигнатурного анализатора, выполненного на БИС 53. Схема управления блоком 52 тест-структуры МП и ПЗУ состоит из двух вентилей 66, 71 и блоком первого триггера 65. Таким образом, блок 52 тест-структуры МП и ПЗУ и 32 раза формирует тестовую последовательность и сравнивают эталонные 8-ми разрядные реакции с полученными в каждой из 32 контрольных точек 58.

Блок тест-структуры 96 ОЗУ 18 АРМ 11, построенный на основе БИС КР 541 РУЗ, выполнен из нескольких БИС 97 типа КР1828 ВЖ 2. Емкость ОЗУ-64Кх18-разрядных слоев (16 информационных и два контрольных разряда). Для аппаратной реализации БИС 97 в виде КР1828 ВЖ2 выбирают тесты; обращение по прямому и дополнительному адресам, пропорциональное деление, бегущие по разрядам "1" и "0". Первые два теста предназначены для проверки накопителя и схем дешифрации ОЗУ 18, последний для диагностики информационного тракта в виде выявления замыканий разрядных цепей.

Таким образом, заявляемое устройство для контроля и восстановления технических средств медицинского назначения имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:
позволяет инспектировать, сертифицировать, восстанавливать и поверять при эксплуатации средства измерений, в первую очередь тех лечебно-профилактических объектов, которые наиболее в этом нуждаются; обеспечивает рациональное управление перемещением и снабжением комплектующими изделиями и ЗИПом подвижных лабораторий измерительной техники медицинского назначения;
обеспечивает учет расстояний между подвижными лабораториями и обслуживаемыми объектами, а также возможностей ПЛИТ МН по восстановлению средств измерений медицинского назначения;
позволяет путем передачи информации на требуемые расстояния в дуплексе с помощью приемо-передатчиков значительно улучшить управление процессом контроля и восстановления медицинских информационных систем и средств измерений, тем самым, в 2-3 раза сократить время их восстановления и этим повысить метрологическую надежность этих СИМН;
позволяет обнаруживать не только терминальные неисправности микропроцессорных плат, но и широкий класс параметрических отказов, поскольку диагностирование осуществляется на рабочей частоте;
существенно упрощает поиск неисправностей СИМН (с точностью до неисправности цепи), частично такая информация может быть получена из номера контрольной точки, по которой произошло несовпадение с эталоном;
автоматизирует управление, технические и метрологическое обеспечение эксплуатации и ремонта СИМН, тем самым, позволяет сократить штат метрологов и ремонтников этих средств в 3,5-4 раза, одновременно повысить производительность и пропускную способность лечебно-профилактических учреждений страны.

Устройство для контроля и восстановления технических средств измерений медицинского назначения относится к области измерительной техники. Цель изобретения - повышение метрологической надежности средств измерения путем сокращения времени их восстановления за счет автоматизации управления, технического и метрологического обеспечения. Поставленная цель достигается путем дополнительного введения сканирования контроля внутренних состояний БИС и СИС, встроенной самотестируемой экспресс-диагностики аналоговых и микропроцессорных узлов средств измерений, позволяющих своевременно обнаруживать неисправные средства измерений в каждом обслуживаемом учреждении города (района, области) и управлять процессом их восстановления с помощью подвижных лабораторий измерительной техники. Новым в устройстве является включение в состав каждого учреждения автоматизированного рабочего места метролога, осуществляющего поверку средств измерений, определение и подсчет числа неисправных средств 2 измерений, обеспечение работы формирователя сигналов потребности восстановления, соединенного с первым блоком согласования, задатчиков теста эталонного входного числа для аналоговых и микропроцессорных средств, первых элементов и блока сравнения, подключенных к блоку памяти допусков эталонных данных; сумматора и счетчика неисправных средств 2, подключенных ко второму блоку согласования; приемопередатчиков каждого учреждения, центрального пульта управления устройством и подвижных лабораторий измерительной техники, взаимосвязывающих первый, второй и третий блоки согласования соответственно с центральным пультом управления. Для экспресс-диагностики включены блоки тест-структур процессоров, ПЗУ, ОЗУ, выполненные на основе БИС самотестируемого контроля. Это позволяет конструктивно объединить блоки тест-структур с объектами контроля и осуществлять проверку по принципу "годен - не годен" на реальных частотах работы средств измерений, обеспечивая эффективное обнаружение не только константных неисправностей и замыканий, но и параметрических отказов. Более того, встраивание блоков 52, 96 тест-структур в каждый типовой элемент замены позволяет быстро обнаруживать и заменять отказавший типовой элемент замены, исключая необходимость в применении сложных и дорогостоящих стендов внешнего контроля аналоговых и цифровых средств измерений медицинского назначения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для контроля и восстановления технических средств медицинского назначения, содержащее распределенные по объектам средства измерений, соединенные своими входами через блок коммутации с задатчиками теста эталонного входного сигнала, а выходы средств измерений подключены к анализатору реакций на тесты через первые элементы сравнения, первые входы которых соединены с выходами средств измерений, вторые их входы подключены к соответствующим выходам блока элементов И, сигнальный вход которого соединен с выходом формирователя эталонных выходных сигналов, управляющий вход которого подключен к управляющему входу блока элементов И, блок сравнения с порогами, информационные входы которого соединены с выходами первых элементов сравнения, а управляющие входы блока сравнения подключены к блоку памяти допусков, отличающееся тем, что в каждый из объектов введены автоматизированные рабочие места метрологов, состоящие из соединенных между собой дисплея, блока ввода - вывода информации, синхронизатора, клавиатуры, регистратора и арифметико-логического устройства, соединенные с его входами-выходами оперативное запоминающее устройство и постоянное запоминающее устройство, своими выходами подключенные к формирователю сигналов восстановления неисправных средств измерений, двумя другими входами соединенному с входом регистратора и с одним из выходов синхронизатора, а выходами через первый блок согласования с первыми входом и выходом приемопередатчика автоматизированного рабочего места, вторые вход и выход которого через счетчик неисправностей подключен к входам сумматора, одна группа выходов которого соединена с постоянным запоминающим устройством, а другая с вторым блоком согласования, одна группа входов и выходов которого подключена к дополнительной группе входов и выходов блока памяти допусков, а другая к третьей группе входов и выходов приемопередатчика автоматизированного рабочего места, причем блок ввода и вывода информации соединен с блоком коммутации, синхронизатор с управляющими входами блока элементов И и формирователя эталонных сигналов, причем формирователь сигналов восстановления неисправных средств измерения выполнен с возможностью выработки команд фактической потребности в восстановлении средств измерений в соответствии с соотношением

где j 1,2. n;
ΔM_j количество средств измерений j-го объекта;
K_j, b_j константы,
кроме того, в устройство введены центральный пульт управления восстановлением средств измерений объектов совместно с приемопередатчиком и линией связи, соединенный с приемо-передатчиком автоматизированного рабочего места, содержащий формирователь сигналов возможности восстановления, микропроцессор со встроенной тест-структурой по принципу "годен не годен", подключенный через блок ввода и индикации к формирователю сигналов возможности восстановления, подвижная лаборатория измерительной техники, причем формирователь возможности восстановления выполнен с возможностью формирования n сигналов q_ij возможности восстановления средств измерения в соответствии с соотношением

где j 1,2.n;
i количество подвижных лабораторий измерительной техники;
ΔN_i количество средств измерений, которое может восстановить i подвижная лаборатория измерительной техники;
a_i, d_i константы,
вторые элементы сравнения выполнены с возможностью формирования для каждой i-й подвижной лаборатории измерительной техники n сигналов управления U_ij в соответствии с соотношением
U_ij L_j q_ij,
где j 1,2, n,
L_j сигналы потребности в восстановлении средств измерений,
q_ij сигналы возможности восстановления средств измерений,
при этом анализирующий блок и блок компараторов выполнены с возможностью формирования основного управляющего сигнала направления i-й свободной от обслуживания подвижной лаборатории измерительной техники в r-й объект в соответствии с соотношением

при этом входы формирователя сигналов возможности восстановления соединены с выходами приемопередатчика, а выходы подключены к первым входам вторых элементов сравнения, вторые входы вторых элементов сравнения соединены через приемопередатчики и линию связи с выходами первого блока согласования автоматизированного рабочего места, выходы вторых элементов сравнения подключены к входам анализирующего блока и первым входам блока компараторов соответственно, анализирующий блок соединен с вторыми входами блока компараторов, выходы которого подключены к входам дешифратора, выход которого соединен через приемопередатчик центрального пульта управления и линию связи с приемопередатчиком каждой подвижной лаборатории измерительной техники медицинского назначения, взаимосвязанным через третий блок согласования с микропроцессором, к которому подключен блок отображения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что задатчики теста, оперативное запоминающее устройство, постоянные запоминающие устройства, микропроцессоры средств измерений объектов, автоматизированных рабочих мест метрологов объектов, микропроцессоры центрального пульта управления и подвижных лабораторий измерительной техники медицинского назначения дополнительно содержат блоки тест-структуры процессора, постоянное запоминающее устройство, блоки тест-структуры оперативного запоминающего устройства, выполненные на основе интегральной схемы, самотестируемой экспресс-диагностики процессоров и постоянного запоминающего устройства, интегральной схемы самотестируемой экспресс-диагностики оперативного запоминающего устройства соответственно, при этом каждый блок тест-структуры процессоров и постоянное запоминающее устройство содержат первый триггер, соединенный через первый вентиль с выходом схемы индикации состояния интегральной схемы сигнатурного анализатора, выполненного на основе схем самотестируемой экспресс-диагностики процессоров различного типа, постоянных запоминающих устройств или программируемых постоянных запоминающих устройств и схем произвольной логики, выход синхронизации подключен к входам первого и второго генератора тестовых воздействий и постоянного запоминающего устройства, при этом выход первого триггера соединен с информационными входами счетчика и интегральной схемы сигнатурного анализатора, первого и второго генераторов тестовых воздействий и постоянного запоминающего устройства, а управляющие выходы первого и второго генераторов тестового воздействия подключены через вентиль к счетчику контрольных точек, выход которого соединен с интегральной схемой для самотестируемой экспресс-диагностики, причем информационные выходы первого и второго генераторов тестовых воздействий и постоянное запоминающее устройство подключены к шине тестирования, модуль постоянного запоминающего устройства состоит из накопителя, соединенного с блоком управления, подключенным к шине управления и шине адресов, соединенной с накопителем постоянного запоминающего устройства и выходом блока тест-структуры, выполненным из счетчика адреса, содержащего две интегральных схемы, и сумматора, также включающего две интегральные схемы, соединенные с выходом второго триггера, подключенного к третьему вентилю, выход которого соединен с выходами сумматора "Да" и "Нет", при этом выходы счетчика адреса через шину данных подключены к шине адресов, а шина данных соединена с младшей и старшей интегральной схемой сумматора, шина тестирования блока тест-структуры процессов и постоянного запоминающего устройства подключена к запоминающему устройству микрокоманд и к блоку микропрограммного управления микропроцессоров, включающего арифметико-логическое устройство, блок прерываний, блок ввода-вывода, таймер и вентиль связи с магистралью, микро-ЭВМ, причем накопитель оперативных запоминающих устройств средств измерений автоматизированного рабочего места подвижной лаборатории измерительной техники медицинского назначения также соединен с магистралью микро-ЭВМ через шину управления, блок управления, шину адресов, шину данных, через которые к накопителю оперативных запоминающих устройств средств измерений подвижной лаборатории измерительной техники медицинского назначения подключен блок тест-структуры оперативного запоминающего устройства, который состоит из трех и более интегральных схем встроенной экспресс-диагностики оперативного запоминающего устройства, по цепям управления соединенных с третьим триггером, соединенным с выходом "Да" и "Нет" через четвертый вентиль.