Спироанализатор Советский патент 1988 года по МПК A61B5/08 

Фиг.1

Изобре re.Fivie относится к медицинской технике, в частности к диагностическим приборам для аналита вентиляционной (функции легких, и может быть (:)вано для пpoвeдef ия массовых профилактических осмотров населения , эпидемиологических исследований , в амбулаторно-1юликлиническит и стационарных условиях больниц и клиник, в спортивной медицине.

Целью изобретения является повышение точности диагностики путем обеспечения измерения скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а также временного положения 3Toii точки.

На фиг.1 цредстлвлена функциональная схема сннроанализатора; на фиг.2- функци;)})а1ьная схема формирователя измерительной линии; на фиг.З - блок памяти; на .4 - формирователь изображения исследуемой кривой; па фиг.З - вычислитель жизненной емкости; на фиг.6 - синхрогенератор; на фиг.7 - блок управления.

Сниропнализатор (с1)иг.1) содержит соединенные последовательно преобразователь 1 потока, noporoBbifi элемент 2, гактовьп генератор 3, анало- го-ци15фово11 преобразователь ч, коммутатор 5, 4 11Р 1ф(;ватель 6 изображения дыхательной кривой и индикатор 7, блок 8 управления, блок 9 памяти, вычислитель 10 и синхрогенератор 11, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и формирователя 6 изображения дыхательной кривой, первым входом вычислителя 10, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 5, третий вход соединен с первым вых(здом блока 8 управления и первым входом блока 9 памяти, четвертый вход - с вторым выходом блока 8 управления и вторыми входами коммутатора 5 и блока 9 памяти, третий вход которого соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя 4, четвертый - с третьим входом коммутатора 5, пятый - с выходом тактового генератора 3, шестой, седьмой и восьмой соответственно с вторым, третьим и четвераым входами формирователя 6 изображения, дыхательной кривой. Выход преобразоватепя потока подключен к второму входу аналого-цифрового преоГ разователя А.

В ycTpoiicTBo введены первый форми- рователТ I 2 измерительной линии и

9И:.212

второй формирователь 13 измерительной линии, причем их первые входы псодключены к выходу синхрогенератора 1I, а вторые и третьи соответственно - к третьему, четвертому и пятому, шестому выходам блока 8 управления, четвертые входы - соответственно к пятому и шестому выходам формирователя 6 изображения дыхательной кривой, а выходы - соответственно к третьему и четвертому входам индикатора. Пятый вход вычислителя 10 соединен с шестым выходом формирователя 6 изображения дыхательной кривой.

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

Формирователь 12(13) измеритель- Hoi i линии (фиг. 2) содержит соединенные последовательь о первый элемент 14 И, реверсивный счетчик 15, преобразователь 16 кодов, дешифратор 17 и блок 18 отображения, также соединенные последовательно триггер 19, второй элемент 20 И, счетчик 21, выход которого подключен к первому входу триггера 19 и является выходом формирователя 12(13) измерительной линии, третий элемент 22 И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика 15. Формирователь также содержит первый дешифратор 23, второй дешифратор 24, входы которых подключены к выходу реверсивного счетчика 15, а выходы - к первым входам соответственно первого элемента И 14 и второго элемента И 22, вторые входы которых являются соответственно вторым и третьим входами формирователя 2(3) измеритель- Hoi i линии, четвертый вход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первые входы - с вторым входом триггера 19 и вторым входом счетчика 21, третий вход которого соединен с выходами реверсивного счетчика 15.

Блок 9 памяти (фиг.З) содержит первый элемент 25 И, генератор 26, первый элемент 27 ИЛИ, второй элемент 28 И, второй элемент 29 Ш1И, мультиплексор 30, счетчик 31, первый формирователь 32, дешифратор 33, оперативное запоминающее устройство 34, второй формирователь 35, третий элемент 36 ИЛИ,

Формирователь 6 изображения исследуемой кривой (фиг.4) содержит первый триггер 37, первый элемент И 38,

первый счетчик 39, второй триггер 40 второй элемент 41 И, третий элемент 42 И, третий триггер 43, генератор 44, второй счетчик 45, четвертый триггер 46, четвертый элемент 47 И, формирователь 48, третий счетчик 49.

Вычислитель 10 жизненной емкости легких (фиг.5) содержит ключи 50, сумматор 51, регистр 52, преобразова тель 53 кода, дешифратор 54, элемент 55 отображения, формирователь 56, элемент 57 ИЛИ, триггер 58, элемент 59 И, элемент 60 задержки, счетчик 61.

Синхрогенератор II (фиг.6) содержит генератор 62, первый счетчик-делитель 63, первый дешифратор 64, второй счетчик-делитель 65, второй дешифратор 66.

Блок 8 управления (фиг.7) содержит ключи управления, первый триггер 67, второй триггер 68, первый генератор 69, второй генератор 70, третий генератор 71, четвертый генератор 72

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо очистить блок 9 памяти от ранее записанной информации, а также подготовить к записи другие узлы устройства. Для этого на блоке 8 управления нужно установить тумблер Запись- считывание в положение Запись. При этом с выхода триггера 67 (фиг.7) будет сниматься сигнал, который переключит блок 9 памяти в режим записи информации. Затем нажать кнопку Обнуление. При этом с выхода триггера 68 будет подан сигнал, разрешающий начало обнуления. Начинает работать генератор 26 импульсов блока 9 памяти (фиг.З), импульсы которого проходят через логический элемент ИЛИ 27 на информационный вход мультиплексора 30. Сигнал Запись, поступающий на его управляющий вход, разрешает импульсам генератора 26 проходить на вход адресного счетчика 31, выходы разрядов которого соединены с соответствующими адресными входами оперативного запоминающего устройства 34. При работе генератора 26 последовательно меняются адреса на адресных входах оперативного запоминающего устройства 34. Импульсы с первого выхода мультиплексора 30 поступают также на его второй вход, а со второго выхода - на формирователь

Q 5

0

5

0

5

0

5

0

32, который формирует сигнал на вход разрешения выборки микросхем оперативного запоминающего устройства 34, так как па входе выбора режима работы оперативного запоминающего устройства 34 присутствует сигнал, соответствующий режиму записи, а на входах данных сигнал отсутствует, т.е. его уровень соответствует уровнтп логического нуля, то происходит обнуление оперативного запоминающего устройства 34. После отпускания кнопки Обнуление на блоке 8 управления I, формирователь 35 вырабатьгеает ш-г- пульс, который проходит через логический элемент 36 ИЛИ на адресный счетчик 31, устанавливая его в исходное (нулевое) состояние.

Для работы в режиме записи исследуемой кривой необходимо тумблер Запись-считывание на блоке 8 управления (фиг.7) поставить в положение Запись, при этом с выхода триггера 67 будет сниматься сигнал, разрешающий запись информации в блок 9 памяти. При дыхании преобразователь 1 потока (фиг.1) преобразует скорость потока воздуха в пропорциональный ей электрический сигнал, который поступает на аналого-цифровой преобразователь 4 и пороговой элемент 2. Выходной сигнал последнего управляет работой тактового генератора 3. Пока скорость потока близка к Нулю выходное напряжение преобразователя I потока ниже напряжения, поступающего на опорный вход порогового элемента

2.При этом его выходное напряжение не превышает уровень лог. О и тактовый генератор 3 не работает. Как только скорость потока превысит значение нижнего порога, выходное напряжение порогового элемента 2 станет равным уровню лог. 1. При этом начинает работать тактовый генератор

3,импульсы которого поступают на аналого-цифровой преобразователь 4 и блок 9 памяти. Анало -цифровой преобразователь 4 по каждому импульсу тактового генератора 3 преобразует аналоговое напряжение с выхода преобразователя I потока в цифровую форму И через коммутатор 5 подает на шину данных блока 9 памяти. В режиме записи информации блок 9 памяти работает аналогично работе в режиме обнуления. Отличия заключаются в том, что на шине данных присутствует информация с выхода аиллогсг-цифрового преобрагтовлтеля 4; адресный счетчик 31 (фиг. )) переключается и lrIyльcaм тактового генератора 3, KOToptiie про- ходят на счетч1Ц 31 через мультиплексор 30; запись в Г)перативиое нагкоми- нающее устройстпо Зч происходит по cигнaлa i Конец преобразования, ко - торые поступают с выхода аналого-циф рового преобразователя 4 через логический элемент 29 ИШ и мультиплексор 30 на формирователь 32. Таким образом устройство работает до тех пор, пока скорость потока не станет ниже нижнего nopoi a, после чего запись информации в память будет закончена ,

Тосле окончания записи необходимо установить режим считывания. Для это го на блоке 8 управления тумблер Запись-считывание нужно установить в положение Считывание. При этом с триггера 67 (фиг.7) на оперативное запоминающее устройство ЗА (фиг.З) подается соответствующий потенциал, подготавливая его к работе в режиме считьгаания. Коммутатор 5 переключится в режим вьшода информации из блока 9 памяти на формирователь б изоб- ражения дыхательной кривой. Сигнал считывания поступает на вычислитель 10, разрешая начало вычисления жиз- HeHHovi емкости легких.

Работа блоков устройства в режиме считывания синхронизируется сигналами синхрогенератора 11, В режиме считывания информации адресный счетчик 31 блока 9 памяти (фиг. 2,3) переключается строчными синхроимпульсами (ССИ), вырабатываемыми синхрогенера- тором I1 и задержанными относительно начала кадра в формирователе 6 изображения дыхательной кривой, которые поступают через мультиплексор 30 (фиг.З). Импульсы выборки м 1кросхемы формируются формирователем 32 с задержкой относительно строчных синхроимпульсов. По каждому строчному синхроимпульсу на шину данных блока 9 памяти вьщается информация в двоичном коде, записанная в соответствующей ячейке оперативного запоминающего устройства ЗА. Эта информация поступает на формирователь 6 изображения дыхательной кривой и вычислитель 10.

Нгслед мая кривая отображается на индикаторе 7 в координатах текущее рремя - скорость потока, причем

;- Q

0 5 Q

« , 5

5

0

ось времени напрарле а перпендикулярно строкам растра, а ось скорости - параллельно строкам. Для удобства наблюдения изображение дыхательной криво на индикаторе 7 сдвигается относительно К1 )аев экрана. Для этого в (1)ормирователе 6 изображения дыха- тельнои криво вводятся соответствующие задержки. Каждым кадровым синхро- 1{мпульсом устанавливаются в нулевое сос.тояние триггеры 37,АО и счетчик 39 (фиг.А). По срезу кадрового гасящего импульса триггер 37 устанавливается в состояние 1, разрешая CTpo4ifb M синхроимпульсам проходить через логический элемент И 38 на вход счетчика 39 и вход логического элемента А1 И. Под де11ствием поступающих на вход счетчика 39 строчных синхроимпульсов он изменяет свое состояние до тех пор, пока не появится импульс на его выходе переноса. Импульс переноса поступает на сброс адресного счетчика 31 блока 9 памяти (фиг.З) и на вход синхронизации триггера АО, устанавливая его в состояние 1. Таким образом осуществляется задержка формирования изображения относительно начала каждого кадра. Сигнал с выхода триггера АО разрешает проходить строчным синхроимпульсам и строчным гасящим импульсам на схему задержки формирования изображения относительно начала строк. Задержанные относительно начала кадра строчные синхроимпульсы поступают также на соответствующие входы блока 9 памяти и вычислителя 10. Каждый строчный синхроимпульс устанавливает в нулевое состояние триггеры A3 и А6 и счетчик А5. По срезу строчного гасящего импульса триггер A3 устанавливается в состояние 1, при этом начинает работать генератор АА дискретизации с внешним запуском, импульсы которого поступают на формирователь 12 (фиг.1) и счетчик А5 (фиг.А). Под действием поступающих на вход импульсов счетчик А5 изменяет свое состояние до тех пор, пока не появится импульс на его выходе переноса. Этим осуществляется задержка формирования изображения относительно начала строки. Импульс переноса поступает на вход синхронизации триггера А6, устанавливая его в состояние I. После этого импульсы генератора АА начинают проходить через логический эле10

15

20

мент 47 И на вход вычитания двоичного счетчика А9, в который ранее уже перезаписана информация из соответствующей ячейки оперативного запоминающего устройства 34 (фиг.З) блока 9 памяти по сигналу Перезапись , поступающему с выхода формирователя 32 (фиг.З). }-1мпульс перезаписи информации из блока 6 памяти в счетчик 49 (фиг.4) вырабатывает формирователь 48. Импульс переноса с выхода счетчика 49 подается на индикатор 7 (фиг.1) для модуляции луча по яркости. Положение каждой точки дыхательной кривой на экране индикатора 7 определяется двоичным кодом, считанным из соответствующей ячейки оперативного запоминающего устройства 34 блока 9 памяти (фиг.3).

Одновременно с выводом изображения исследуемой кривой на экран И1щи- катора 7 в вычислителе 10 (фиг.З) производится вычисление жизненной емкости легких. Каждый кадровый синхро-25 импульс устанавливает триггер 58 в состояние 1, при этом разрешается прохождение строчных синхроимггульсов через логический элемент 59 И на счетчик 61 и через элемент 60 задерж-зо ки нл вход синхронизации регистра 52. На один вход сумматора 51 поступают ключи 30 данные из блока 9 riaMJiTH, на другой - с выхода регистра 52. Запись суммы л 52 происходит по сигналу, поступающему на вход синхронизации регистра 52 с элемента 60 задержки. Счетчик 61 подсчитывает количество строчных синхроимпульсов, по которому производится jg

усреднение результата. Это количество определяется максимальной длительностью записываемого процесса в реальном масштабе времени и частотой дискретиза1 ии при записи. После поступления на счетчик заданного количества импульсов на его выходе возникает сигнал переполнения, который устанавливает триггер 58 в нулевое состояние. Усреднение результата вычисления производится отбрасыванием информации с младших разрядов регистра 52. Информация со старших разрядов рех истра 52 поступает на преобразователь кода 53 и через дещифратор 54 на элемент 55 отображения.

Измерение скорости потока в любой точке исследуемой кривой осуществляется следующим образом. Формирова35

45

50

55

тель 12 измерителыгой формирует на индикаторе 7 изображение измерительной линии. Изображение этой линии совмещается с изображением исследуемой кривой. Каждому положению изображения измерительной линии на

экране индикатора

соответствует оп0

5

0

5 о

g

5

5

0

5

ределенньй код. Этот же код имеет и исследуемая кривая в точке пересечения с измерительной линией. Управление смещением изображения измерительной линии на экране индикатора 7 осуществляется с блока 8 управления. При нажатии на блоке 8 управления кнопок Вверх или Вниз начинает работать соответствующий генератор 69 или 70 (см.фиг.7). Импульсы поступают на формирователь 12 измерительной линии (фиг.2) и через логический элемент

14И поступают на вход сложения реверсивного счетчика 15. Импульсы генератора 70 через логический элемент 22 И поступают на вход вычитания счетчика 15. Дешифратор 23 запрещает дальнейшее прохождение импульсов генератора 69 на счетчик 15 после того, как во всех его разрядах появятся единицы. Элемент И 22 запрещает дальнейшее прохождение импульсов генератора 70 на счетчик 15 после того,

как во всех его разрядах будут записаны нули. Выходы разрядов счетчика

15соединены с информационными входами счетчика 21. При поступлении на чход разрешения записи информации счетчика 21 строчного гасящего импульса в него записывается информация, присз тствующая на информационных входах. По переднему фронту строчного синхроимпульса триггер 19 устанавливается в состояние 1, при этом разрешается прохождение импульсов генератора 44 (фиг.4) через логический элемент 20 И на вход вычитания счетчика 21. После того как количество импульсов, поступивших на вход вычитания, сравняется с количеством импульсов, записанных в счетчике, на выходе переноса появится импульс, который подается на индикатор 7 для модуляции луча по яркости. Двоичный код со счетчика 13 поступает на преобразователь кодов 16 и через дешифратор 17 на блок 18 отображения .

Измерение тек тцего времени производится аналогично измерению текущей скорости потока.

ормула

и

9

3 о

р е т е н и я

I, Спироанализатор, содержащий соединенные последовательно преобразователь потока, пороговый элемент, тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, формирователь изображения дыхательной кривой и индикатор, а также блок управления, блок памяти, вычислитель и синхронизатор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и формирователя изображения дыхательно кривой, первым входом вычислителя, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, третий вход соединен с первым выходом блока управления и первым входом блока памяти, четвертый вход - с вторым выходом блока управления и вторыми входами коммутатора и блока памяти, третий вход которого соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя, четвертый - с третьим входом ком мутатора, пятый - с выходом тактового генератора, шестой, седьмой и восьмой - соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами формирователя изображения дыхательной кривой, выход преобразователя потока подключен к второму входу аналого- цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности диагностики путем обеспечения измерения скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а также временного положения этой точки, в него введены первый и второй формирователь измерительной линии, причем их первые входы подключе

1391621

10

ны к выходу синхронизатора, а вторые и третьи - соответственно к третьему, четвертому и пятому, шестому выходам блока управления, четвертые входы - соответственно к пятому и шестому выходам формирователя изображения дыхательной кривой, а выходы - соответственно к третьему и чeтвepтo ry входам индикатора, пятый вход вычислителя соединен с шестым выходом формирователя изображения дыхательной кривой.

2. Спироанализатор по п.1, о т - личающийся тем, что формирователь измерительной линии содержит соединенные последовательно первый элемент И, реверсивный счетчик, преобразователь кодов, дешифратор и блок отображения, также соединенные последовательно триггер, второй элемент И, счетчик, выход которого подключен к первому входу триггера и выходу формирователя измерительной линии, третий элемент И, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, первый и второй дешифраторы, входы которых подключены к выходу реверсивного счетчика, а выходы - к первым входам соответственно первого и третьего элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к вторым и третьим входам формирователя измерительной линии, чет зертый вход которого соединен с вторым входом второго элемента И, пер)эые входы - с вторым входом триггера и вторым входом счетчика, третий вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

Фиг. 2

Спяроанализатор относится к медицинской технике, может быть использован Д.ПЯ исследования вентилляцион- ной функции легких. Спироанализатор содержит преобразователь потока, пороговый элемент 2, тактовый генератор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, коммутатор 5, формирователь 6 изображения дыхательной кривой, индикатор 7, блок 8 управления, блок 9 памяти, вычислитель 10, синхронизатор 11. С целью повышения Точности диагностики путем обеспечения измерения скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а также време - ного положения этой точки в него введены формирователи 12 и 13 измерительной линии, содержащие три элемента И, реверсивный счетчик, преобразователь кодов, дешифратор, блок отображения, триггер и счетчик. 1 з.п. флы, 7 ил. с (П

Риг.З

Фиг 5

Зались

Обнуление

hiTf-l

Ьправо 1-ф

Ц)иг6