Устройство для анализа биологических сигналов Советский патент 1983 года по МПК A61B5/04 G06F15/42 

Изобретение относится к медицинекой технике и может быть использовано для обработки медицинских данных во время операции и в послеоперацион ный период. Устройство позволяет обрабатывать любые Медико-биологические. сигналы - электрокардиограмму реограмму и т. д. Известно устройство -для автоматической регистрации пульсовой кривой, содержащее счетчик циклов, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, усилитель, схему запуска:, блоки сравнения, вывода и управления, коммутатор, регистратор и позволяющее автоматически определять форму пульсовой кривой П}. Недостатком известного устройства является невозможность обработки сигналов сильно искаженных форм. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для обработки медицинских данных, содержащее анашого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные запоминакицее устройство и вычислитель, а также подключенные к выходу запоминающего устройства последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и осциллоскоп, также схему И, тактовый генератор, генератор метки, включаю щий соединенные последовательно пер вый и второй счетчики 2, Однако данное устройство имеет низкую достоверность в связи с тем/ что в нем экран осциллоскопа должен иметь большое послесвечение, чтобы можно было наблюдать не только текущую информацию, но и предыдущую; при сбое счетчика генератора метки или двоичного счетчика метка на экране осцил/iocKona не совпадает с информацией, вводимой в вычислитель отсутствует сигнал управления информации непосредственно в вычислитель. Кроме того, невозможно представить на экране осциллоско па увеличенное изображение интересующей части информации. Цель изобретения - повышение дос товерности анализа биологических сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные аналого цифровой преобразователь, запоминаю щий блок, вычислитель, а также осциллоскоп, элемент И, выход которого подключен к входу синхронизации вычислителя, генератор тактовых импул сов , последовательно соединенные пе вый и второй счетчики , цифро-аналого вый преобразователь, введены блок .синхронизации, третий и четвертый счетчики, мультиплексор, первый блок сравнения и три, элемента управления генератор тактовых импульсов подключен к входу третьего счетчика, выход которого подключен к входу первого счетчика, второй выход аналого-цифрового преобразователя через первый элемент управления соединен с вторым входом запоминающего 6jioKa и первыми Входами четвертого счетчика и мультиплексора, выход которого соединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход - с выходом четвертого счетчика и первым входом блока синхронизации, а третий вход с вторым выходом третьего счетчика, первым входом первого блока сравИения и вторым входом блока синхронизации, третий вхОд которого соединен с )выходом второго счетчика и вторым входом первого блока сравнения, четвертый вход - с выходом второго элемента управления, а выход подключен к входу синхронизации осциллоскопа, модулирукяций вход которого соединен с первым входом элемента И и выходом первого блока сравнения, а сигнальный вход через цифроаналоговый преобразователь подключен к выходу запоминающего блока, второй вход элемента И соединен с выходом третьего элемента управления, а третий вход - с выходом первого счетчика. Блок синхронизации устройства содержит подключенные к его третьему входу последовательно соединенные регистр, второй блок сравнения, коммутатор, выход которого соединен с выходом блока синхронизации, а также третий блок сравнения, выход которого подключен к второму входу коммутатора, первый вход соединен с первым входом блока синхронизации, а второй вход - с вторым входом второго блока сравнения и с вторым входом блока синхронизации, четвертый вход которого соединен с вторым входом регистра и третьим входом коммутатора. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 1, запоминаивдий блок 2, вычислитель 3, а также осциллоскоп 4, элемент 5 И, выход которого подключен к входу синхронизации вычислителя 3, генератор б тактовых импульсов, последовательно соединенные первый 7 и второй 8 счетчики, цифроаналоговый преобразователь 9, блок синхронизации 10, третий 11 и четвертый 12 счетчики,(Мультиплексор 13 первый блок 14 сравнения, первый 15, второй 16 и третий 17 элементы управления, причем тактовый генератор б подключен к входу третьего счетчика 11, выход которого подключен к входу первого счетчика 7, второй выход аналого-цифрового преобразователя 1 через элемент 15 управления Соединен с вторым входом эапоминающего блока 2 и первыми входами счётчика 12 и мультиплексора 13, выход которого соединен с. третьим входом запоминающего блока 2, второй вход - с выходом счетчика 12 и первьтм входом блока 10 синхронизации, а третий вход - с вторым выходом счетчика 11, первым входом блока 14 сравнения и вторым входом блока 10 синхронизации, третий вход которого соединен с выходом счетчика 8 и вторым входом блока 14 сравнения, четвертый вход - с выходом элемента 16 управления, а выход подключен к входу синхронизации осциллоскопа 4, модулирукнаий вход которогр соединен с первым входом элемента 5 И и выходом блока 14 сравнения, а сигнальный вход через цифро-аналоговый преобразователь 9 подключен к выходу запоминающего блока 2.

. Кроме того, второй вход элемента 5 И соединен с выходом элемента 17 управления, а третий вход - с выходом счетчика 7.

Блок .10 синхронизации содержит подключенные .к его третьему входу последовательно соединенные регистр 18, второй блок 19 сравнения, коммутатор 20, выход которого соединен с выходом блока 10 синхронизации, а также третий блок сравнения 21, вйход которого подключен к.второму входу коммутатора 20, первый вход соединен с первым входом блока 10 синхронизации, а второй вход - с вторым входом блока 19 сравнения и с вторым входом блока 10 синхронизации четвертый вход которого соединен с вторым входом регистра 18 и третьим входом коммутатора 20.

Устройство работает следующим Образом.

Элемент 15 управления устанавливается в положение, при котором выход .синхронизирующего импульса . аналого-цифрового преобразователя 1 соединяется с входами счетчика 12 мультиплексора 13 и запоминающего блока 2,

Элемент 16 управления устанавливается в положение, при котором сигнал, поступающий на коммутатор 20 подключает выход блока 21 сравне- ния к входу синхронизации осциллоскопа 4.

Сигнал с элемента 17 управления запрещает прохождение управляющих импульсов на вычислитель 3.

Входной сигнал, поступающий на вход аналого-цифрового преобразователя 1, преобразовывается в код, который поступает на информационный вход запоминающего блока 2. Синхронно с информацией преобразователь 1 по второму выходу выдает стробирую1щий импульс, который через элемент

15 поступает на счетный вход счетчика 12 и управляющие входы мульти.плексора 13 и блока 2. При поступлении стробирующего импульса мультиплексор 13. подключает выходы счетчи.на 12 к адресным входам запоминающего блока 2, и по адресу, соответствующему коду счетчика 12, происходит запись информации в блок 2. С поступлением каждого стробирующего импульса с преобразователя 1,

0 рчетчик 12 увеличивает (по его задне,му фронту; код на единицу и запись информации происходит раз по новому адресу.

Так как емкость счетчика 12 рав5на количеству адресов N блока 2, то при переполнении счетчика 12 запись информации в запоминающей блок 2 происходит опять в первый адрес, т.е. информация в блок 2 записыва0ется циклически.

В момент времени между двумя стробирукщими импульсами с преобразователя 1 блок 2 находится в режиме считывания и мультиплексор 13 под5ключает ВЫХОД счетчика 11 к адресным входам блока 2, из которого в соответствии с кодом счетчика 11 происходит считывание информации . Частота f генератора 1 в KN раз выше частоты преобразования аналого-цифрово0го преобразователя 1 и за время между двумя синхроимпульсами преобразователя 1 из блока 2 К раз считается вся информация, которая поступит на цифро-аналоговый преобра5зователь 9 и вычислитель 3.

При совпадении кодов счетчиков 11 и 12 блок 21 сравнения выдает импульс, который через коммутатор 20 поступает на синхронизирующий вход

0 осциллоскопа 4. Время развертки, луча на экране осциллоскопа 4 выбирается равным времени заполнения счетчика 7 импульсами генератора 6:

i N

45 р-

ip

-время развертки луча;

где

N

-емкость счетчика;

-частота генератора б.

i Так как количество адресов

0

блока 2 равно емкости счетчика 11, то на экране за время -Ьр отобразится вся информация, хранимая в запоминающем блоке 2.

Развертка луча на экране осциллос5копа 4 начинается по импульсу с выхода блока 21 сравнения в момент совпадения кодов счетчиков 11 и 12. На экране представлена информация, записанная в запоминающем блоке 2

Г последовательно по всем адресам.

Таким образом, информация, записываеМая в запоминаквдий блок 2, непрерывно считывается, и на экране появляется изображение входного

5 сигнала, движущегося справа налево со скоростью, соответствукядей частоте ipp преобразования ангшогоцифрового преобразователя 1, причем вновь поступсшзщая информация отображается на экране справа. Для остановки движущейся на экране информации необходиью перейти в режим хранения, для чего элемент 15 управления устанавливается в поло- , жение, при котором выход стробирующего импульса преобразователя 1 отключается от входов счетчика 12, мультиплексора 13 и запоминакяцего блока 2. При этом мультиплексор, 13 подключает выход счетчика 11 к адрес ным входам блока 2, который переходи в режим считывания. . Таким образом, в режиме хранения на экране представлена неподвижная .информация, записанная в блоке 2 к моменту перехода в режим хранения. Импульс переполнения счетчика 11 поступает на вход счетчика 7, а импульс переполнения счетчика 7 на вход счетчика 8. При совпадении кодов счетчиков 11 и 8 блок 14 сравнения выдает импульс на модулирующий вход осциллоскопа 4 и на экране высвечивается яркостная метка в том месте, в котором отображается информация из блока 2, считанная по адресу, соответствуклдему коду счетчика 11, совяадакицему в этот момент времени с «кодом счетчика 8. При заполне НИИ счетчика 8 импульсами переполнения счетчика 7 яркостная метка на экране перемещается по неподвижному изображению сигнала, записанного в блоке 2. Скорость перемещения мет- ки определяется емкостью счетчика 7 Для того, чтобы ввести в вычислитель 3 интересующую оператора информацию, отображённую на экране, в момент совпадения яркостной метки с требуемой точкой отсчета, нажимается кнопка в элементе управления 17 ввода информации. При этом синхроимпульс на выходе элемента 5 И появляется в момент совпадения импульса.с блока 14 сравнения и импульса переполнения счетчика 7. Длительность импульса переполнения счетчика 7 равна длительности одного цикла счетчика 11, т.е. времени между импульсами переполнения счетчика 11. За это время код счетчика 11 сов падает с кодом счетчика 8 только один раз и по импульсу на выходе элемента 5 У( введется, за это же время, информация, хранимая в блоке 2 по адресу соответствукяцему коду на выходе счетчика 8. .При отжатиип кнопки ввод прекращается. Для того, чтобы более детально рассмотреть на экране осциллоскопа 4 интересующий входной сигнал в режиме хранения, устройство устанавливается в-режим увеличения элементом 16при совпадении яркостной метки с началом интересующего участка сигнала. По переднему -фронту управляющего сигнала с элемента 16 в регистр 18 записывается код счетчика 8 и коммутатор 20 устанавливается в положение, при котором к синхронизирующему входу осциллоскопа4 подключается выход блока 19 сравне- ния. .Импульс синхронизации на выходе блока 19 сравнения появляется при совпадении кодов счетчика 11 и регистра 18, т. е. развертка луча на экране начинается при считывании из того адреса запоминающего блока 2, которому соответствовало положение яркостной метки в момент нажатия кнопки схемы управления 16. Увеличивая коэффициент усиления и скорость развертки луча осциллоскопа 4, на экране получают увеличенный в требуемое число раз сигнал. Яркостная.. метка продолжает перемещаться по изображенному сигналу и при необходимости кнопкой схемы управления 17осуществляется ввод интересующего участка, сигнала в вычислитель, как описано выше. Метод регенерации изображения позволяет отображать рходной сигнал на экране с одинаковой яркостью, изменять масштаб изображения, изменяя скорость развертки осциллоскопа в широких пределах, что Невозможно при трубках с большим послесвечением./ Кроме того, при наблюдении на экране за сигналом, который форми руется указанным методом, врач меньше утомляется, чем при наблюдении за сигналом, который рисует на экране медленно двиггиощийся луч. Непрерывно движущееся на экране сплошное изображение сигнала исключает пропуск хотя бы одного периода сигнала, что повышает вероятность визуального обнаружения, неискаженного сигнала, либо экстрасистолы. Оператор CpiM выбирает на экране среди искаженных сигналов чистый и нажатием кнопки вв1одит его в вычислитель. Все это обеспечивает при обработке сигналов сильно искаженной формы большую достоверность полyчae влx результатов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА БИОЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее : последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь, запоминаюишй блок, вычислитель, а также осциллоскоп, элемент И, выход которого подключен к входу синхронизации вгачислителя, генерато тактовых импульсов, последовательно соединенные первый и второй счетчики, цифро-аналоговый преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьииения достоверности анализа биологических сигналов, в него введены блок синхронизации, третий и четвертый счетчики, мультиплексор, первый блок сравнения и три элемента ущ авления, генератор тактрвых импульсов подключен к входу третьего счетчика, выход которого подключен к входу первого счетчика, второй выход аналого-цифрового преобразо1 ватёля через первый э лемент управгления..соединен с вторлм входом запоминающего блока и первыми входсиш четвёртого счетчика и мультиплексо- , ра, выход которого сгоединен с третьим входом запоминающего блока, второй вход - с выходом четвертогосчетчика и первым входом блока синхронй;3ации,а третий вход - с вторым выходом третьего счетчика, первым входом . первого блока сравнения и вторым входом блока синхронизации, третий вход которого соединен с выходом второго счетчика и вторым входом первого блока сравнения, четвертый вход - с выходом второго элемента управления, а выход подключен к входу синхронизации осциллоскопа, модулирующий вход которого соединён с первым входом элемента И и выходом первого блока сравнения, а сигнальный вход через цифро-аналоговый преобразователь подключен к выходу запоминающего блока, второй вход элемента И соединен с выходом третье- (Л го элемента управления, а третий с ,вход - с выходом первого счетчика. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок синхронизации содержит подключенные к его третьему входу последовательно соединенные регистр, второй блок .сравнения, коммутатор, выход котоС/Э 4 рого соединен с выходом блока синхронизации, а также третий блок сравнения, выход которого подключен к второму входу коммутатора, первый вход соединен с первым входом блока О синхронизации, а второй вход - с :л вторым входом второго блока сравнения и с вторым входом блока синхро|ннзации, четвертый вход которого :соединён с вторым входом регистра и третьим входом коммутатора.

Ш

r ь

1

fO

f6

17

to

2

k /