КАРДИОГРАФ Российский патент 1997 года по МПК A61B5/402 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, предназначенным для проведения экспресс-диагностики сердечно-сосудистой системы человека.

Наиболее близким по технической сущности является электрокардиограф, содержащий буферные усилители, входы которых связаны с электродами отведений, выходы соединены с входом коммутатора, выход последнего соединен с выходом дифференциального усилителя, выход которого через разделительный конденсатор соединен с входом масштабирующего усилителя и через резистор с общей шиной, выход последнего усилителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП), шина данных которого и выход ПУСК подключены к шине данных микропроцессорного контроллера, управляющего через соответствующие регистры коммутатором и масштабирующим усилителем, шины адреса и данных микропроцессорного контроллера соединены с шинами адреса и данных контроллера дисплея, соединенного с жидкокристаллическим дисплеем.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности отображения информации на дисплее одновременно по нескольким отведениям.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг. 2, 3 - временные диаграммы.

Устройство содержит блок 1 буферных усилителей с резистивной схемой формирования кардиографических отведений, входы усилителей блока 1 соединены с электродами стандартных отведений, условно обозначенных на фиг. 1 индексами R, L, F, C, N количество которых выбрано равным двенадцати. Выходы усилителя блока 1 соединены с входами первого коммутатора 2 (отведений), выходом подключенного к входу дифференциального усилителя 3, соединенного с объединенными обкладками набора конденсаторов 4, вторые обкладки которых подключены к входам второго коммутатора 5, выход которого через ключ 6 и резистор 7 соединен с общей шиной и является выходом блока выделения переменной составляющей, включающего в себя блоки 4, 5, 6, 7 и управляющий регистр 8.

Устройство также содержит аналого-цифровой преобразователь 9 (АЦП), микропроцессорный контроллер 10, первая группа управляющих выходов которого через первый регистр 11 соединена с коммутатором 2, другие группы управляющих выходов через регистр 8 соединены с коммутатором 5, а через регистр 12 с масштабирующим усилителем 13, шины данных и адреса его соединены через контроллер 14 дисплея с жидкокристаллическим дисплеем 15.

Кардиограф работает следующим образом.

Биопотенциалы от электродов R, L, F, C с помощью кабеля отведений подаются на входы блока 1 буферных усилителей, включенных по многофазной дифференциальной схеме. Схема обеспечивает выделение сигналов возбуждения экрана кабеля отведений, а также сигнала активного возбуждения общего электрода, что обеспечивает подавление помехи общего вида от питающей сети. Выходные сигналы буферных усилителей через традиционную резистивную схему формирования кардиографических отведений подаются на входы двухлинейного коммутатора 2 отведений, что позволяет сформировать дифференциальный сигнал по двенадцати стандартным отведениям. Номер канала отведения выбирается двоичным кодом, задаваемым от контроллера 10 через регистр 11.

Дифференциальный сигнал отведений с выхода коммутатора 2 отведений подается на дифференциальный усилитель 3, который выделяет разностный кардиосигнал отведения с постоянной составляющей, а также обеспечивает подавление остаточного сигнала сетевой помехи общего вида.

Набор разделительных конденсаторов 4 предназначен для запоминания уровня постоянной составляющей кардиосигнала каждого отведения с целью ее компенсации и выделения переменной составляющей сигнала. Коммутация конденсаторов в процессе измерений аналогового сигнала производится с помощью коммутатора 5 конденсаторов отведений. Фиксация нулевого уровня конденсаторов производится с помощью ключа 6 нулевого уровня. Резистор 7 обеспечивает в совокупности с соответствующим конденсатором из набора конденсаторов 4 эквивалентную постоянную времени каждого измерительного канала в соответствии с требованиями ГОСТ 19687-89 не менее 3,2 сек. Номер канала коммутатора 5 и сигнал управления ключом 6 задаются от котроллера 10 через управляющий регистр 12.

Масштабирующий усилитель 13 предназначен для усиления переменной составляющей сигнала. Коэффициент усиления задается от контроллера 10 через регистр 12. Управление коэффициентом передачи осуществляется от контроллера 10 через регистр 12. Переменный сигнал с выхода масштабирующего усилителя 13 подается на вход АЦП 9. Запуск АЦП 9 производится от контроллера 10. Данные с выхода АЦП в виде цифрового кода передаются в контроллер 10 по шине данных ДАТ.

Контроллер 10 обеспечивает формирование управляющих сигналов для элементов 8, 9, 11, 12, 13, 14 в виде импульсов записи в соответствующие регистры, сигнал ПУСК или сигнал записи в видеопамять контроллера жидкокристаллического дисплея 15. Контроллер 10 обеспечивает также программное формирование изображения, заносимого в видеопамять контроллера 14 жидкокристаллического дисплея по шинам данных в адреса. Контроллер 14 жидкокристаллического дисплея формирует управляющие сигналы и последовательность данных из видеопамяти для и последовательность данных из видеопамяти для функционирования жидкокристаллического дисплея 15.

Временная диаграмма работы кардиотестера приведена на фиг. 2, 3.

Перед началом измерений производится заряд каждого конденсатора отведений 4 до среднего уровня напряжения (постоянной составляющей) по соответствующему каналу (отведению). Для этого (с. фиг. 2) через регистр 12 замыкается ключ 6, затем поочередно попарно замыкаются одноименные каналы коммутатора 2 отведений и коммутатора 5 отведений по командам контроллера 10 через регистры 11 и 12 соответственно на время 0,5 сек каждая пара каналов. При этом соответствующий разделительный конденсатор из набора конденсаторов 4 оказывается включенным между нулевой шиной и выходом дифференциального усилителя 3 и заряжается до среднего постоянного уровня U_cN напряжения в данном канале N. при переходе к измерениям коммутатор 5 выключается и ключ 6 размыкается, конденсаторы 4 остаются заряженными каждый до среднего значения напряжения в соответствующем отведении. При проведении измерений ключ 6 разомкнут, одноименные каналы коммутаторов 2 и 5 замыкаются в соответствии с фиг. 3. Через промежуток времени τ определяемый быстродействием дифференциального усилителя 3, сигнал на входе масштабирующего усилителя 8 на резисторе R₇ окажется равным:
U_R7= (U_nN+ ΔU_N) - U_cN,
где ΔU_N мгновенное значение переменной составляющей сигнала на выходе дифференциального усилителя 3 на канале N;
U_hN значение постоянной составляющей на канале N;
U_cN среднее значение сигнала на выходе усилителя 3 на канале N, запомненное при предварительном заряде конденсаторов 4.

Таким образом, на входе усилителя выделяется только мгновенное значение переменной составляющей сигнала в соответствующем канале.

Через интервал времени τ после подключения канала коммутатора 5 контроллер 10 дает сигнал ПУСК на быстродействующий аналого-цифровой преобразователь 9, данные от которого считываются контроллером 10 по шине данных ДАТ. Затем контроллер 10 выдает управляющий сигнал на кратковременное замыкание ключа 6 на время, необходимое для подзаряда соответствующего конденсатора из набора конденсаторов 4, что необходимо для коррекции нулевого уровня сигнала в канале.

Аналогично проводится последовательное переключение всех каналов, измерение и накопление данных в оперативном запоминающем устройстве контроллера 10. После получения массива данных необходимого объема контроллер 10 прекращает измерения, программно формирует графическую информацию и передает ее в видеопамять контроллера дисплея 14 по шинам данных ДАТ и адреса АДР для представления на дисплее 15.

Таким образом, кардиограф обеспечивает измерение и представление на жидкокристаллическом дисплее кардиосигнала по стандартным отведениям. Измерения мгновенных значений кардиосигнала производится квазиодновременно в пределах одного временного цикла, что вполне приемлемо для требуемой от кардиотестера качественной оценки кардиосигнала. При этом погрешность датирования, возникающая при неодновременности измерения по каналам, может быть уменьшена как за счет повышения частоты коммутации каналов, так и за счет программной интерполяции данных. Принципиально в устройстве может достигнута частота преобразования 2 кГц для каждого канала (ограничивается быстродействием усилителей 2 и 8, а также постоянной времени цепи: конденсатор 4 сопротивление замкнутого ключа 6).

Кардиограф относится к медицинской технике, предназначен для экспресс-диагностики сердечно-сосудистой системы человека. С целью расширения функциональных возможностей малогабаритного переносного прибора в нем реализован блок выделения переменной составляющей кардиосигнала, позволяющий проводить одновременное измерение кардиосигнала по всем отведениям для последующего представления на жидкокристаллическом дисплее для 3 выбираемых синхронных кардиосигналов. Кардиограф содержит буферные усилители, коммутатор отведения, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, три регистратора управления, микропроцессорный контроллер, контроллер дисплея и жидкокристаллический дисплей. Блок выделения переменной составляющей включается между выходом дифференциального усилителя и входом масштабирующего усилителя. В состав блока входят набор конденсаторов, объединенные первые обкладки которых являются входом блока, а вторые обкладки подключены к входам второго коммутатора, выход которого соединен через ключ и параллельный ему резистор с общей шиной и является выходом блока. Управление вторым коммутатором и ключом производится от управляющего регистра, входы которого подключены к шине данных микропроцессорного контроллера. 3 ил.

Кардиограф, содержащий последовательно соединенные блок буферных усилителей, к входам которого подключены электроды отведений, первый коммутатор, дифференциальный усилитель, блок выделения переменной составляющей, включающий в себя первый конденсатор, первая обкладка которого является входом блока, масштабирующий усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а также микропроцессорный контроллер, шины данных и адреса которого подключены через контроллер дисплея к жидкокристаллическому дисплею, первая группа управляющих выходов подключена через первый регистр к управляющим входам первого коммутатора, а вторая группа через второй регистр - к управляющим входам масштабирующего усилителя, вход которого через резистор соединен с общей шиной, причем шина данных микропроцессорного контроллера соединена с информационными входами первого и второго регистров и шиной данных аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого подключен к выходу "Пуск" микропроцессорного контроллера, отличающийся тем, что в нем блок выделения переменной составляющей содержит дополнительно соединенные между собой третий регистр и ключ, набор конденсаторов, первые обкладки которых объединены с первой обкладкой первого конденсатора, и второй коммутатор, входы которого подключены к вторым обкладкам соответствующих конденсаторов, выход - к входу масштабирующего усилителя и через ключ к общей шине, а управляющие входы через третий регистр к шине данных макропроцессорного контроллера, третья группа управляющих выходов которого соединена с управляющими входами второго коммутатора.