Система диагностики заболеваний Советский патент 1985 года по МПК A61B5/00 G06F19/00 

Изобретение относится автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматической дифференциальной диагностики в медицине для классификации различных объектов по совокупности признаков,- например, микроорганизмов животньЬс.

Известны вычислительные устройства для автоматической дифференциальной диагностики, выполненные на основе операционных усилителей, в которых в качестве входных цепей служит резнсторная матрица, в цепь обратной связи включены нелинейные сопротивления, выходное напряжение операционных усилителей индицируется на стрелочных измерительных приборах Л .

Наиболее близким техническим регаением к изобретению является электронная машина для автоматической дифференциальной диагностики, содержащая источник постоянного напряжения, коммутатор, индикатор названий болезней, программируемую резисторную матрицу, устройство ввода симптомов, пороговое устройство, включающее компаратор и запоминающее устройство, индикатор вероятности заболевания и генератор тактовых импульсов, причем выход источника постоянного напряжения соединен с входом коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам строк программируемой резисторной матрицы к входам столбцов которой подключено устройство ввода симптомов, а выход запоминающего устройства соединен с одним входом компаратора. Результат диагностики определяется по шкале измерителя тока в относительных единицах вероятности заболевания, как сумма токов, протекающих одновременно в параллельных цепях матрицы 2 . I

Недостатками известных устройств

являются низкая точность, обусловленная применением дня су п шрования токов стрелочных измерительных приборов либо операционных усилителей, к входу которых подключается больпюе количество диодно-резисторных цепей, а также влияние изменений температуры окружающей среды на параметры диодно-резисторных цепей программируемой матрицы. Последнее имеет существенное значение при проведении диагностических исследований в нестационарных (полевых) условиях. Кроме того, токи, протекаюя е одновременно в параллельных цепях матрицы, приводят к повышенному потреблению электроэнергии от источника питания, который в переносном варианте исполнения машины (с минимальными габаритными размерами) должен быть батарейным или аккумуляторным.

Цель изобретения - повьшение точности системы.

Поставленная цель достигается тем что в систему диагностики заболеваний, содержащую индикатор названий болезней, индикатор вероятности заболевания, генератор тактовык импульсов и источник постоянного напряжения, выходом соединенный с входом коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам строк программируемой резисторной матрицы, к входам столбцов которой подключены выходы устройства ввода симптомов заболеваний, а вьгход запоминающего устройства соединен с одним входом цифрового компаратора, введены аналоговый компаратор, корректирующий конденсатор, ключ, источник опорного напряжения, элемент И, первый счетчик, генератор счетных импульсов, элемент ИЛИ и второй счетчик,счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовь1х импульсов, с управляющим входом ключа и с первьм входом элемента И, выход переполнения с первым входом элемента Т-ШИ, а разрядные выходы - с адресными входами запоминающего устройства, с управляю щми входами коммутатора и с входами индикатора названий болезней, первый вход аналогового компаратора подключен к выходу программируемой резисторной матрицы и через корректирующий конденсатор и ключ к нулевой шине, второй вход аналогового компаратора подсоединен к выходу источника опорного напряжения, а выход - к второму входу элемента И, третий вход которого соединен с выходом генерато

ра счетных импульсов, а выход со счетным входом первого счетчика, второй вход цифрового компаратора соединен с разрядными выходами первого счетчика и со входами индикатора вероятности заболевания, а выход 3с вторым входом элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу останова генератора тактовых импульсов, пуск вход которого является пусковым входом устройства. Такое устройство позволяет умень шить влияние изменений температуры на точность диагностики. На фиг. 1 представлена структурная схема системы; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу системы. Система диагностики заболеваний содержит источник 1 постоянного напряжения, коммутатор 2, индикатор 3 названий болезней, программируемую резисторную матрицу 4, устройство 5 ввода симптомов, корректирующий конденсатор 6, аналоговый компаратор 7, индикатор 8 вероятности забо левания, генератор 9 тактовых импульсов, первый счетчик 10, цифрово компаратор 11, элемент ИЛИ 12, 1Ц1фровое запоминающее устройство 13, источник 14 опорного напряжения, ключ 15, элемент И 16, генератор 17 счетных импульсов и второй счетчик 18. Конденсатор 6 имеет темпера турный коэффициент емкости, равный по величине и противоположный по знаку температурному коэффициенту сопротивления резисторов матрицы 4. В запоминающее устройство 13 машины занесены цифровые значения фак торов риска заболеваний, соответствующие граничным значениям, при достижении которых можно квалифицировать наличие данного заболевания у обследуемого пациента. С помощью устройства 5 ввода симптомов устанавливаются значения Rjj сопротивле ний резисторов матрицы 4 (в том чис ле и нулевые значения) пропорционал но коэффициентам К: , с которым симп томы Bj входят в болезни Aj. Эти коэффициенты определяются априорно анализа большого количества статистических данных. Вероятность болез ни А; определяется как сумма коэффи циентов К: ... .Kip Р(А;); К:;(1) J и идентифицируется суммарным сопротивлением Rj соответствующей строки матрицы R 324 Пользуясь тем, что коэффициенты К;- -определены заранее, целесообразно составить матрицу 4 из жестко запаянных резисторов, величины сопротивлений которых пропорциональны Kjj . При этом автоматический ввод симптомов из устройства 5 ввода симптомов в программируемую резисторную матрицу 4 обеспечиваемся использованием клавиатуры с фиксацией положения клавиш. Клавишные переключатели S; содержат m секций SJ, по числу строк матрицы 4, контакты которых замыкают соответствующие резисторы Rj . Поскольку однократное нажатие клавиши Sj обеспечивает одновременное включение всех резисторов Rj по столбцу В,, этим способом гарантируется мгновенная готовность матрицы 4 сразу по всем видам болезней Aj. Таким образом, применение групповых клавишных переключателей позволяет ускорить набор,симптомов и запомнить этот набор на неограниченное время. Последовательная резисторная цепь Rj ....Rjn программируемой ре- зисторной матрицы 4 образует с конденсатором 6 управляемую RC-цепь, которая вместе с источником 1 постоянного напряжения, соответствующим ключом коммутатора 2 и разрядным ключом 15 является генератором экспоненциального напряжения. Устройство работает следующим образом. Цикл работы машины начинается подачей сигнала Пуск на вход генератора 9 тактовых импульсов. При этом генератор 9 генерирует последовательность прямоугольных импульсов. Первый тактовый импульс увеличивает на единицу содержимое счетчика 10, после чего открывается первый канал коммутатора 2. Напряжение источника 1 постоянного напряжения через замкнутый ключ первого канала коммутатора 2, последовательную резисторную цепь матриды 4 заряжает конденсатор 6 (см. Ux на фиг. 2). Разрядный ключ в это время разомкнут в результате воздействия на его управляющий вход сигнала U с выхода генератора 9 тактовых импульсов. Напряжение на конденсаторе 6 возрастает по экспоненциальной зависимости l-e.p(.-)J, (3) U.(t)E где С - емкость конденсатора 6. Ана логовый компаратор 7 .фиксирует момент равенства напряжения Ug(t) и опорного напряжения UQ с выхода источника 14 опорного напряжения и вьздает сигнал U на первьш вход эле мента И ,16. На выходе элемента И 16 образуется сигнал U в виде пачки импульсовj количество которых подсчитывается счетчиком 18. Длительность временного интервала между передним фронтом тактового импульса и моментом сравнения компаратора определяется по формуле Е (4) 1 -5, ; on подсчитываемых а число импульсов, счетчиком 18, N,f J,«.E RU . где 6 f.CB n---- const .ц - частота следования импульч сов генератора 17. Принимая во внимание вьфажения (1) и (2), устанавливаем пропор циональность цифрового кода N;( веро ятности Р(А(.) заболевания болезнью С выходов первого счетчика 18 цифро вой код NJ подается на первые входы цифрового компаратора 11, на другие входы которого поступает из запоминающего устройства 13 цифровое граничное значение фактора риска, заболевания болезнью А. Выбор нужного значения фактора риска из запо минающего устройства 13 гарантирует ся .поступлением на его адресньй вхо цифрового сигнала с выхода второго счетчика 10. В случае, если . система будет продолжать работу, анализируя вероятности заболевания другими болезнями, а при Np, N рр цифровой компаратор 11 вырабатывает сигнал останова, который через элемент ИЛИ 12 поступает на вход останова генератора 9 тактовых импульсов, запрещая его работу. При этом машина останавливается, индикатор 3 индицирует название болезни, а инди катор 8 - цифровое значение N веро ятности заболевания этой болезнью. Дальнейшая работа системы при такой ситуации возможна только при повтор ной подаче сигнала 4 Пуск. Длительность импульса на выходе генератора 9 тактовых импульсов должнабыть больше максимально воз можной длительности интервала времени Т, определяемой по формуле (4) при максимальных значениях сопротивлений R;, , после чего следует пауза, в течение которой разрядный ключ 15 замыкается, разряжая конденсатор 6, а соответствующий ключ коммутатора 2 размыкается, отключая источник 1. Второй импульс на выходе генератора 9 тактовых импульсов появляется при отсутствии запрещающего сигнала с выхода компаратора 11 (при ) или при появлении сигнала Пуск. При этом открывается второй канал коммутатора 2, подключая к источнику 1 постоянного напряжения вторую последовательную цепь резисторов, соответствующих второй строке программируемой резисторной матрицы 4. Далее все процессы повторяются аналогично первому каналу, в результате чего принимаются решения овероятностях заболевания болезнями А, А,..., А;.. ...А,„. При возникновении для какой-либо болезни условия N; Njj-p система останавливается и индицирует название болезни и величину вероятности (фактора риска) заболевания этой болезнью. При необходимости названия болезней и соответствующие факторы риска могут фиксироваться на технических носителях информации ., В мащине может быть предусмотрен контактньй режим управления, при котором генератор 9 тактовых импульсов формирует один импульс при подаче сигнала Пуск, с целью индикации факторов риска при условии N N . Останов машины происходит также по окончании цикла работы, т.е. после опроса последней т-й строки матрицы 4. При этом счетчик 10 тактовых импульсов переполняется, сигнал переполнения проходит через элемент ИЛИ 12 на вход останова генератора 9 тактовых импульсов. I . При эксплуатации машины в определенном диапазоне температур,возникает ошибка, обусловленная изменением сопротивления резисторов матрицы 4. и невыполнением условия (6) из-, за температурного ухода емкости конденсатора 6, т.е. (t). Коррекция ошибки достигается выбором типов резисторов матрицы 4 и конденсатора 6 так, чтобы их температурные коэффициенты были равны по величине и про71

тивоположны по знаку. В эт(1м случае произведение сопротивления Rj произвольной строки матрицы 4 на емкость С конденсатора 6 остается постоянным и температурные изменения не влияют на точность работы машины, .Мощность, потребляемая от источника 1 постоянного напряжения, в данной системе уменьшена по сравнению с прототипом, так как последовательное включение резисторов увеличивает общее сопротивление строки матрицы 4 и уменьшает протекающий через них ток. Кроме того, ток через резисторы матрицы 4 протекает только в течение переходного процесса на

конденсаторе 6, а также отсутствует одновременное протекание токон в параллельных цепях матрицы 4.

Стабильность работы при температурных воздействиях и низкая потребляемая мощность позволяют исполнить гибридную вычислительную машину в переносном малогабаритном варианте и приблизить диагностику к рабочим местам пациентов. Это позволяет своевременно выполнять профилактические работы, не отрывая на длительное время людей от производственного процесса . Последнее и определяет технико-экономический эффект от использования данного изобретения.

СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕ.ВАНИЙ, содержащая индикатор названий болезней, индикатор вероятности заболевания, генератор тактовых импульсов и источник постоянного напряже- ния, выходом соединенный с входом коммутатора, вькоды которого подключены к соответствующим входам строк программируемой резисторной матрицы, к входам столбцов которой подключены выходы устройства ввода симптомов заболеваний, а выход запоминающего устройства соединен с одним входом цифрового компаратора, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности системы, в нее -введены аналоговый компаратор, корректирующий конденсатор, ключ, источник опорного напряжения, элемент И, первый счетчик, генератор счетных импульсов, элемент ИЛИ и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с управляющим входом ключа и с первым входом элемента И, выход переполнения - с первым входом элемента ИЛИ, а разрядные выходы - с адресными входами запоминающего устройст-. ва, с управляющими входами коммутатора и с входами индикатора названий болезнейJ первый вход аналогового компаратооа подключен к выходу программируемой резисторной матрицы и через корректирующий конденсатор и ключ к нулевой щине, втсзрой вход аналогового компаратора подсоединен (Л к выходу источника опорного напряжения, а выход - к второму входу элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а выход - со счетным входом первого счетчика, второй вход цифрового компаратора соединен с разрядными выходами первого счетчика и с входами индикатора вероятности заболевания, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу останова генератора так:о ю товых импульсов, пусковой вход которого является пусковым входом устройства .

Фиг. i

фиг. г