УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БИОПОТЕНЦИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно: к приборам для измерения и записи биопотенциалов человеческого организма и его органов.

Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является устройство для регистрации биопотенциалов по а. с. СССР N 1286157, А 61 В 5/04, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого подключен к источнику биопотенциалов, стробируемый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выход которого подключен к источнику биопотенциалов, запоминающее устройство (ЗУ), стробируемый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и блок регистрации (БР), а также блок управления (БУ), выход которого соединен со стробирующим входом ЦАП, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами АЦП и БУ, причем запоминающее устройство выполнено в виде блока параллельно включенных регистров сдвига, тактовые входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выходы последнего разряда регистров сдвига являются выходом ЗУ, а выходы младших разрядов соединены с входами схемы сравнения, выход которой подключен к входу БУ, тактовый вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов. Недостатком прототипа является малая автономность и ограниченные функциональные возможности.

Решаемая задача расширение функциональных возможностей и увеличение автономности устройства для регистрации биопотенциалов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена функциональная схема устройства.

Устройство для регистрации биопотенциалов содержит источник 1 биопотенциалов (ИБ), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, запоминающее устройство (ЗУ) 3, блок 4 регистрации (БР), состоящий из пишущего узла (ПУ) 5, снабженного пишущим элементом (РЭ) 6 с носителем 7 информации (НИ) и дискретным тактирующим датчиком 8 относительных перемещений (ДТДОП) пишущего элемента 6 по отношению к носителю 7 информации. Устройство также содержит масштабирующий делитель 9 частоты (МДЧ), блок 10 управления (БУ), контроллер 11 запоминающего устройства (КЗУ) и генератор 12 тактовых импульсов (ГТИ).

Носитель 7 информации выполнен в виде графленой бумажной (фотобумажной) ленты, полосы картона. ПЭ 6 выполнен в виде капиллярного фломастера, грифельного карандаша, источника светового излучения. ПУ 5 включает в себя ПЭ 6 привод в поперечном направлении по координате Y, дискретный тактовый двигатель для продольного перемещения по координате Х, НИ 7 и схему 13 согласования ПУ 5 с цифровым выходом ЗУ 3. Поперечный привод ПЭ 6 может быть выполнен, например, в виде дискретного токового двигателя 14, связанного передней с ПЭ 6. В этом случае схема 13 согласования предназначена для преобразования цифрового входного сигнала о поперечной координате Y пишущего элемента 6 и сигнал для управления приводом 14 угла поворота дискретного шагового двигателя.

ПЭ 6 может быть выполнен в виде микроампера с закреплненным на его стрелке пишущим элементом. При этом схема согласования предназначена для преобразования цифрового входного сигнала о поперечной координате Y ПЭ 6 в аналоговый сигнал, пропорциональный угловому отклонению стрелки микроамперметра с закрепленным на нем ПЭ 6. При этом НИ 7 помещен в направляющие ПЭ 6, который имеет рабочий контакт с НИ 7, то есть ПЭ 6 имеет возможность оставлять след на НИ 7.

БР содержит дискретный датчик относительных перемещений ДТДОП 8 пишущего элемента относительно НИ 7 в направлении продольного перемещения по координате Х. ДТДОП 8 предназначен для выдачи тактового сигнала при продольном перемещении бумажной ленты носителя информации 7 на расстояние, соответствующее одному шагу по координате Х. Указанное расстояние может быть не меньше разрешающей способности временного интервала при снятии, обработке (расшифровке, переносу в частотную область) информации о биопотенциалах.

Конструктивное выполнение дискретного тактирующего датчика относительных перемещений 8 пишущего элемента может быть различным. В технике такие датчики известны см. например, Домрачев В. Г. Матвеевский В. Р. Смирнов Ю. С. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений. М. Энергоатомиздат, 1987, 392 с. ил.

В данном случае ДТДОП может быть выполнен, например, в виде резинового ролика, плотно прилегающего к НИ 7, оптопары, состоящий из светодиода и фотодиода, а также зубчатого колеса, зубцы которого при повороте имеют возможность периодически перекрывать поток света между ними, а следовательно, формировать электрические тактовые импульсы, пропорциональные продольной координате Х.

НИ 7, в отличие от прототипа, благодаря обратной тактовой связи с ЗУ 3 через ДТДОП 8 не имеет электропривода. НИ 7 протягивает бумажную ленту либо вручную, либо с помощью ручки вращателя, соединенной непосредственно с роликом ДТДОП. Применение привода, не потребляющего электроэнергию, приводит к снижению расхода электроэнергии, причем достигается цель изобретения - повышается автономность устройства для регистрации биопотенциалов.

МДЧ 9 выполнен на интегральной микросхеме, например, серии К155 ИЕ2, К155 ИЕ4, К564 ИЕ15 и представляет собой делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления. Также МДЧ 9 выполнен по схеме делителя частоты с искусственным дроблением шага деления см. Веселов В. А. Коротков Е. Б. Кузнецов В. Г. "Исполнительные устройства систем автоматики". Учебное пособие, ч. 2. Ленинград, ЛМИ, 1983, стр. 36 39. МДЧ 9 предназначен для изменения масштаба выводимого графика биосигнала вдоль продольной координаты Х, то есть для регулируемого изменения масштабной частоты следования тактовых импульсов от ДТДОП 8 пропорционально их координате Х. ДТДОП 8 и МДЧ 9 предназначены для формирования тактовых импульсов при выводе информации и ЗУ 3 на НИ 7.

ГТИ 12 выполнен на ИМС серии 155: К155 ЛАЗ, К155 ЛА4, К155 ЛА5, К564 ЛА7, К564 ЛЕ5, К580 ГФ24 и предназначен для формирования тактовых импульсов в режиме записи биосигналов от ИБ 1 в память ЗУ 3.

БУ 10 предназначен для управления режимами работы устройства регистрации биосигналов.

Контроллер ЗУ 3 выполнен, например, на ИМС К580 ВГ57 и предназначен для управления работой ЗУ 3 и согласования передачи информации от ЗУ 3 на БР 4.

Устройство для регистрации биопотенциалов работает следующим образом.

Электроды датчика биопотенциалов закрепляются на теле человека. На внешнем управляющем входе (У Вх) БУ 10 устанавливается режим работы устройства регистрации биопотенциалов, посредством подключенной к нему клавиатуры, соответствующий записи в запоминающее устройство: "ЗАПИСЬ В ЗУ". При этом БУ 10 коммутирует свой первый тактовый вход от ГТИ 12 со своим тактовым выходом и на своем управляющем выходе устанавливает сигналы управления КЗУ 11 "ЗАПИСЬ В ЗУ". С выхода ГТИ 12 тактовые импульсы также поступают на тактовый вход (Т Вх) АЦП 2. Сигналы с датчиков биопотенциалов поступают на входы дифференциального усилителя, который усиливает биосигналы до уровня входного сигнала АЦП 2.

С информационного выхода (И Вых) дифференциального усилителя, сопряженного с И Вых. ИБ 1, биосигнал поступает на вход АЦП 2, который производит квантование биосигнала по амплитуде. Тактовая частота АЦП 2 кратна частоте, соответствующей временному интервалу одного шага регистрации цифровой информации на НИ 7, и для известных алгоритмов преобразования связана логарифмом по основанию 2 см. например, Рабинер Л. Голд Б. "Теория и применение цифровой обработки сигналов". М. Мир, 1978, с. 848, ил. 22.

С информационного выхода АЦП 2 в цифровой форме биосигнал поступает на вход ЗУ 3, организованного на элементах, обеспечивающих прямой доступ к памяти. КЗУ 11 управляет режимом записи информации в ЗУ 3 через свой Y Вых и выдает на ЗУ 3 через свой тактовый выход тактовые импульсы на ЗУ 3. КЗУ 11 согласует по частоте тактовые импульсы, подаваемые на ЗУ 3, с тактовыми импульсами, подаваемыми на АЦП 2, таким образом, что АЦП 2 и ЗУ 3 оказываются согласованными по скорости обработки информации АЦП 2 и записи информации в ЗУ 3. Информацию в ЗУ 3 записывают в последовательные ячейки памяти. Объем ЗУ 3 должен обеспечить запись в память не менее одного полного периода биосигнала.

После окончания записи информации биосигнал хpанится в ЗУ 3 длительное время.

Режим вывода информации из ЗУ на НИ 7 осуществляется следующим образом. В направляющие ПУ 5 вставляется носитель информации бумажная лента. На внешнем Y Вх БУ 10 устанавливается через подключенную к нему клавиатуру режим работы устройства регистрации биопотенциалов "ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА НИ". При этом БУ 10 коммутирует свой дополнительный Т Вх от ДТДОП 8 и МДЧ 9 со своим тактовым выходом, а на своем управляющем выходе устанавливает сигнал управления контроллером "ЧТЕНИЕ ИЗ ЗУ". Протяжкой вручную, либо с помощью вращения ручки, связанной непосредственно с резиновым роликом ДТДОМ 8, приводится в продольное поступательное движение НИ 7. При этом с выхода ДТДОП 8 поступают тактовые импульсы, соответствующие передвижению НИ 7 бумажной ленты на единичный шаг по продольной шкале Х, совпадающей с направлением движения НИ 7. Тактовые сигналы поступают на вход МДЧ 9, который делит частоту в соответствии с установленным на нем масштабным коэффициентом, который может быть больше или равным единице, то есть обеспечивается растяжение графика вдоль оси Х. Тактовые сигналы с выхода МДЧ 9 поступают на дополнительный Т Вх БУ 10, с Т Вых БУ 10 на Т вх контроллера ЗУ 11, с первого Т Вых контроллера ЗУ 11 тактовые импульсы поступают на Т Вх ЗУ 3, а со второго Т Вых согласованные по частоте тактовые импульсы поступают на Т Вх ПУ 5. Контроллер 11 согласует по частоте тактовые импульсы, подаваемые на ЗУ 3 и ПУ 5 таким образом, что обеспечивается синхронизация чтения информации из ЗУ 3 и вывода ее на ПУ 5. Контроллер 11 через свой управляющий выход подает на дополнительный Y Вх ЗУ 3 команды управления чтением информации из ячеек ЗУ 3, открывая таким образом информационный выход. Цифровая информация считывается из ЗУ 3 и подается на вход БО 4, сопряженного с цифровым И Вх ПУ 5. С цифрового И Вх ПУ 5 информация поступает на СС 13. Схема управления СС 13 обеспечивает управление приводом ПЭ 6 в поперечном направлении на оси Y. В качестве привода используется дискретный шаговый двигатель 14, вследствие чего СС 13 подает на его вход импульсы той полярности, которая соответствует направлению вращения дискретного шагового двигателя 14. Число указанных импульсов, а также зависящая от него величина перемещения ПЭ по оси Y пропорциональны величине изменения координаты Y биосигнала в течение времени единичного тактового шага вдоль продольной оси Х. При использовании микроамперметра в качестве привода ПЭ 6 схема управления передает на микроамперметр аналоговый сигнал соответствующей полярности и амплитуды, пропорциональный текущей координате выводимого биосигнала по поперечной оси Y. При этом тактовая частота, поступающая на ПЭ 6 от контроллера 11, синхронизирует работу ЗУ 3 со схемой согласования ПУ 5 и приводом ПЭ 6.

Изобретение относится к средствам для измерения и записи биопотенциалов человеческого организма и его органов. Устройство содержит источник биопотенциалов 1, аналого-цифровой преобразователь 2, запоминающее устройство 3, выполненное на элементах, обеспечивающих прямой доступ к памяти, блок регистрации 4, состоящий из пишущего узла 5, снабженного пишущим элементом 6 с носителем информации 7 и дискретным тактирующим датчиком относительных перемещений 8 пишущего элемента 6 по отношению к носителю информации 7. Устройство содержит также масштабирующий делитель частоты 9, блок управления 10, контроллер запоминающего устройства 11 и генератор тактовых импульсов 12. Устройство обладает повышенной автономностью, помехоустойчивостью и позволяет повысить точность определения характеристик функционального состояния человека. 1 ил.

Устройство для регистрации биопотенциалов, содержащее датчик биопотенциалов, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства, блок регистрации и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя и тактовым входом блока управления, отличающееся тем, что в него введены контроллер и масштабирующий делитель частоты, включенный между дополнительным тактовым входом блока управления и тактовым выходом блока регистрации, причем последний включает в себя дискретный тактирующий датчик и пишущий узел, содержащий схему согласования, носитель информации, пишущий элемент и привод для перемещения пишущего элемента в продольном и поперечном направлениях, причем информационный выход запоминающего устройства соединен с информационным входом блока регистрации, который является информационным входом пишущего узла, тактовый выход блока регистрации является тактовым выходом дискретного тактирующего датчика, тактовый и управляющий выходы блока управления соединены соответственно с тактовым и управляющим входами контроллера, управляющий выход которого соединен с управляющим входом запоминающего устройства, первый тактовый выход с тактовым входом запоминающего устройства, а второй тактовый выход с тактовым входом блока регистрации, который является тактовым входом пишущего узла, причем входы дискретного тактирующего датчика связаны с пишущим элементом и носителем информации, а схема согласования включена между цифровым информационным выходом запоминающего устройства и входом управления приводом.