Устройство для контроля пульса Советский патент 1993 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для контроля состояния сердечно-сосудистой системы пациента.

Целью изобретения является повыше- ние достоверности контроля сердечно-сосудистой деятельности пациента в процессе испытаний с одновременным упрощением процедуры контроля.

Цель изобретения достигается тем, что в устройство контроля, содержащее счетчик измерителя периода, логическое устройство, счетчик усреднения, устройство управления, ключи дополнительно введены блок формирователей, блок памяти, блок опре- деления отношения, блок определения частоты, блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, схема индикации, триггер, первый - четвертый выходы блока фор

мирователей соединены соответственно с

первым входом блока памяти, объединенными четвертыми входами блока памяти и блока управления, объединенными третьим входом блока и первым входом блока управления, входом Пуск аналого-цифрового преобразователя (АЦП), второй вход блока памяти соединен с шиной ТИ, его первые и вторые выходы соединены соответственно с первыми входами блока определения отношения и блока определения частоты, второй и третий входы последнего соединены соответственно с четвертым и пятым выходами блока управления, а выход соединен со входом АЦП и вторым входом блока определения отношения, выход которого сое- динен с третьим входом блока сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом блока управления и первым входом блока формирователей, кодовые выходы АЦП соединены со входами схемы индикации, шина Начальный сброс соединена со вторым входом блока управления и вторым сбросовым входом триггера, шина Пуск соединена с третьим входом блока управления, пятый вход и первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом Ко- нец измерения АЦП, пятым входом памяти и первым сбросовым входом триггера, установочный вход которого соединен с выхо- дом блока сравнения, а выход является сигналом Сигнализация,

Рассмотрим, как устройство используется для контроля сердечно-сосудистой деятельности пациента. Первоначально задаются допустимые отклонения пульса в процентах. Через время адаптации измеряется и запоминается значение пульса, принимаемое в дальнейшем за исходное. В дальнейшем постоянно измеряется теку

0 5

0

5 0 5 0 5 0

5

щее значение пульса и определяется отношение его значения к запомненному исходному значению, в случае превышения этим отношением максимально допустимых отклонений заданное количество раз производится сигнализация.

Поскольку исходное значение пульса измеряется после начала испытаний и может существенно отличаться от значения пульса до начала их, предлагаемая последовательность контроля позволяет повысить его достоверность.

Поведение всех измерений после начала испытаний упрощает контроль и позволяет его автоматизировать, что осуществляется в предложенном устройстве.

Все элементы, указанные в отличительной части формулы, широко известны и используются по своему прямому назначению. Новой является взаимосвязь элементов, позволяющая проводить достоверный конт- сердечно-сосудистой деятельности пациента в процессе испытаний с одновременным упрощением процедуры контроля. Схемы, аналогичные предложенной, не известны. Сказанное выше позволяет сделать вывод о существенности отличий предложенного технического решения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг 3-8 - конкретные примеры реализации блока формирователей, блока памяти, блока определения отношения, блока определения частоты, блока сравнения, блока управления,

Устройство содержит (фиг. 1)блок 1 формирователей, блок 2 памяти,блок 3 определения отношения, блок 4 определения частоты, блок 5 сравнения, блок 6 управления, АЦП 7, схему 8 индикации, триггер 9.

Первый -четвертый выходы блок 1 формирователей соединены соответственно с первым входом блока 2 памяти, объединенными четвертыми входами блока 2 памяти и блока 6 управления, объединенными третьим входом блока 2 памяти и первым входом блока 6 управления, входом Пуск аналого- цифрового преобразователя 7 (АЦП), второй вход блока 2 памяти соединен с шиной ТИ, его первые и вторые выходы соединены соответственно с первыми входами блока 3 определения отношения и блока 4 определения частоты, второй и третий входы последнего соединены соответственно с четвертым и пятым выходами блока 6 управления, а выход соединен со входом АЦП 7 и вторым входом блока 4 определения отношения, выход которого с- °д . с третьим

входом блока 5 сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом блока 6 управления и первым входом блока 1 формирователей, кодовые выходы АЦП 7 соединены со входа- ми схемы 8 индикации, шина Начальный сброс соединена со вторым входом блока 6 управления и вторым сбросовым входом триггера 9, шина Пуск соединена с третьим оходом блока 6 управления, пятый вход и первый и второй выходы которого соединены соответственно с выходом Конец измерения АЦП 8, пятым входом блока 2 памяти и первым сбросовым входом триггера 9, установочный ход которого соединен с выходом блока 5 сравнения, а выход является сигналом Сигнализация.

На фиг. 2 изображены следующее эпюры напряжения; а- на входе 1 блока формирователей; б - на выходе счетчика 10 блока 1 формирователей; в - на выходе 1 блока 1 формирователей; г - на выходе 2 блока 1 формирователей; д - на выходе 3 блока 1 формирователей; е - на прямом выходе триггера 45 блока 6 управления; ж - на вы- ходе 1 блока 6 управления; з - на выходе 4 блока б управления; и - на прямом выходе триггера 47 блока 6 управления; к - на выходе 3 блока 6 управления; л - на выходе операционного 44 усилителя бпокз 5 срав- нения; м - напряжение Еп,

Согласно фиг. 3 блок 1 формирователей содержит счетчик-делитель 10, формирователи 11, 12, элементы задержки 13, 14.

Согласно фиг. 4 блок 2 памяти содержит элемент И 15, счетчик 16, регистры 17, 18.

Согласно фиг. 5 блок 3 определения отношения содержит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19,-операционный усилитель 20, резистор 21.

Согласно фиг. 6 блок 4 определения частоты содержит ключи 22,23, 24,25. ЦАП 26. операционный усилитель 27, резистор 28.

Согласно фиг. 7 блок 5 сравнения содержит компараторы 29, 30, элемент 31 ИЛИ-НЕ, элементы 32, 33 И, элемент ИЛИ 34, счетчики 35, 36 с дешифраторами, триггер 37, формирователи 38 39, переключатель 40, резисторы 41, 42, 43, операционный усилитель 44.

Согласно фиг. 8 блок 6 управления со- деожит триггер 45, элемент 46 задержки, триггеры 47, 48, элемент 49 И, формирователь 50. элемент 51 И, элементы 52, 53 за- дерхки.

Устройство работает следующим образов Сигналы с датчика поступают на вход счетчика 10 измерителя периода (фиг. 2а) блока 1 формирователей, на выходе которого формируется положительный или отрицательный пг. -.,ылл, по длительности равные пеомод. i -, льса. Формирователь 11 блока формирователей из любого фронта сигнала (положительного или отрицательного) вырабатывает импульс (фиг. 2в), который блокирует поступление тактовых импульсов через элемент 15 И блока 2 памяти. Кроме этого so время действия блокировки происходит перепись информации со счетчика 16 в регистр 17 (фиг. 2г) бяок,я 2 памяти, после чего счетчик 16 сбрасывается в ноль (фиг. 2д). и после снятия блокировки накапливает тактовые импульсы, количество которых соответствует текущему значению периода пульса. Сигнал Пуск после задержки элементом 46 блока 6 управления, равной предполагаемому времени адаптации, устанавливает в 1 триггер 45 (фиг. 2е), который разрешает перепись информации с регистра 17 на регистр 18 (фиг. 2ж) блока 2 памяти. С этого момента в регистре 18 хранится значение периода пульса, соответствующее моменту переписи, относительно которого производятся остальные преобразования.

Устройство постоянно работает в двух режимах - измерение частоты пульса и контроля изменения периода пульса относительно начала контроля

В режиме измерения частоты пульса ЦАП 26 блока 4 определения частоты работает в режиме цифрозналоговсго преобразователя для деления напряжения на код. Сьема такого преобразователя приведено в книге У.Титце, К.Шенка Попупрок дкчко- вая схемотехника, - М.: Миг, 1983, о -152.

В этом режиме прямок выход трип ера 48 блока 6 управления открывает ключи 22 и 24 блока 4 определения частоты, через которые выход операционного 27усилителч соединяется со входом И0п. ЦАП 26, а на инверсный вход операционного 27 усилителя подключается через резистор 28 источник Еоп. В результате напряжение на выходе операционного 27 усилителя, которое является входным для АЦП 7,

UBX АЦП и8ых.ОУ27 :

Rw2 Eon R2 Z2

где Rw2 - внутреннее сопротивление ЦАП 26;

2.2 - код на выходе ЦАП 26.

Таким образом, на входе АЦП 7 получается напряжение, обратно пропорциональное периоду и прямо пропорциональное пульсу.

После этого с задержкой, определяемой элементом 14 задержки блока 1 формирователей, производится запуск АЦП 7. после

завершения работы которого на схеме 8 индикации регистрируется пульс, э АЦП 7 выдает сигнал Конец измерения, который сбрасывает триггер 48 режима (фиг. 2) блока 6 управления, что соответствует переходу в режим измерения периода пульса. При этом ключи 23 и 25 блока 4 определения частоты, управляемые инверсным выходом триггера 48 блока 6 управления, обеспечивают стандартный режим включения ЦАП 26 блока 4 определения частоты, как перемножающего ЦАП: на вход И0п. подключается постоянное напряжение Е0п, а выход операционного 27 усилителя через резистор 28 соединяется с его инверсным входом. Напряжение на выходе операционного усилителя 27 в это время пропорционально периоду пульса.

Квых ОУ27(Т):

-on

Z2

Rw2

На ЦАП 19 и ОУ 20 блока 3 определения отношения производится операция деления напряжения, пропорционального текущему значению периода пульса, на код регистра 17 блока 2 памяти, пропорциональный периоду в момент начала отсчета. На выходе ОУ 20 напряжение равно:

-оп

Rwi 1г

R«2 Ri Zi

f

А. Zi

На операционном усилителе 44 производится вычитание ивых.сто и Есм, изменением значения Есм добиваемся получения нулевого сигнала на выходе ОУ 44 после момента начала контроля.

Напряжение выхода ОУ 44 (фиг. 2л) подается на входы компараторов 29 и 30, на вторые входы которых подаются пороговые напряжения Еп+ и En, устанавливаемые в зависимости от допустимого относительного изменения пульса в сторону его уменьшения или увеличения. Проверка состояния работы компараторов 29 и 30 производится стробом компаратора (фиг.2к), который вы,- рабатывается с задержкой на элементе 53 задержки после перехода триггера 48 блока 6 управления в инверсное состояние, соответствующее режиму измерения периода.

Если изменение отношения периодов превышает допустимое (например, 10% или 20%) последовательно заданное число раз, то срабатывает триггер 9 сигнализации.

В настоящее время разработан макетный образец устройства. Устройство выполнено на интегральных микросхемах 140. 561 серий. В качестве ЦАП использована интегральная микросхема 572 ПА1. АЦП выполнено по известной схеме время-имг1ульсного преобразования с индикацией в десятичной форме на интегральных микросхемах АЛ С 314. Устройство рассчитано на возможность

контроля изменения пульса до 50% от исходного значения, диапазон которого 40- 200 ударов в минуту.

Преимуществом предложенного устройства для контроля пульса по сравнению

0 с прототипом является повышение достоверности контроля сердечно-сосудистой деятельности пациента в процессе испытаний и упрощение процедуры контроля. Отсутствует первоначальное измерение, пульса до

5 начала испытаний, предварительно задают лишь допустимое его отклонение, все остальные измерения производятся автоматически.

Формула изобретения

0 1. Устройство для контроля пульса, содержащее соединенные последовательно датчик, блок формирователей, а также блок управления, счетчик и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения

5 достоверности контроля при одновременном упрощении процедуры контроля, в него ведены соединенные последовательно блок памяти, блок определения частоты, блок вычисления отношений, блок сравнения и пер0 вый RS-триггер, аналого-цифровой преобразователь, первый выход которого подключен к индикатору, первый - третий выходы блока формирователей подключены соответственно к первому - третьему вхо5 дам блока памяти, второй - четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами и первым выходами блока управления, второй выход и третий вход которого подключены соответственно

0 к второму и третьему входам RS-триггера, третий выход - к второму входу блока сравнения, четвертый и пятый выходы - соответственно к второму и третьему входам блока определения частоты, четвертый вход кото5 рого соединен с вторым выходом блока памяти, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока вычисления отношения, третий вход блока сравнения соединен

0 с входом блока формирователей, четвертый выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходу блока определения частоты, а второй выход - к

5 четвертому входу блока управления.

2. Устройство поп, 1,отличающее- с я тем, что блок формирователей содержит соединенные последовательно счетчик, первый и второй формирователи, первый и второй элементы задержки, вход счетчика

является входом блока формирователей, первый - четвертый выходы которых подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей, первого и второго элементов задержки.

3. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что блок управления содержит соединенные последовательно второй RS-триг- гер, первый элемент И, третий элемент задержки, третий RS-триггер, второй элемент И и четвертый элемент задержки, соединенные последовательно четвертый RS-триггер и третий формирователь, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, пятый элемент задержки, выход которого подключен к первому входу

0

5

второго RS-триггера, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму входам третьего RS-триггера, второй вход первого элемента И подключен к второму входу, а выход - к первому выходу блока управления, третий вход которого соединен с третьим входом второго RS-триггера, первый и четвертый входы - соответственно с первым и вторым входами четвертого RS-триггера, второй и третий выходы - соответственно с выходами пятого и четвертого элементов задержки, четвертый и пятый выходы -соответственно с вторым и первым выходами четвертого RS-триггера, а пятцй вход- с входом пятого элемента задержки.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для контроля состояния сердечно-сосудистой системы человека Целью изобретения являетсч повышение достоверности контроля при одновременном упрощении процедуры контроля Устройство содержит блок 1 формирователей, блок 3 определения отношения, блок 4 определения частоты, блок 5 сравнения, блок6 управления, аналого-цифровой преобразователь 7 схепз 8 индикации, триггер 9. 2 з.п , 8 ил i )

JL

1C

П

П

Я

1C

Фиг.Е

фс/5.3

фиг 6

as

тД

п

39

36

s

фиъ.в