Устройство для вычисления параметров диаграмм, разрежения индикаторов при исследовании сердечно-сосудистой системы Советский патент 1982 года по МПК G06F15/42 

ема крови на среднее время циркуляции.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения сердечного выброса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство , содержащее первый функциональный преобразователь амплитуды в частоту, выход которого соединен с первыми входами первого , второго и третьего элементов И-ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый выход которого соединен с первыми входами регистра и дешифратора, первБш и второй триггеры первые входы которых соединены с управляющим; входом устройства, первый выход первого триггера соединен с -управляющим входом интегратора, перт вый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов,пер, вый выход которого соединен с первым ВХОДОМ первого элемента ИЛИ,и первым входом первого реверсивного счетчика, нторой выход распределителя импульсов соединен с первыми входами первого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания первого реверсивного счетчика, второй в|)1ход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом.распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторыми-гвходами второго элемента ИЛИ и регистра, выход которого соединен с входом преоразователя код-частота, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторыми входами дещифратора и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с вторым входом {Второго триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И-ШШ, кторой реверсивный счетчик, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, второй выход второго Т1риггера соединен с третьим входом распределителя импульсов и третьими входами первого и второго элементов И-ЩТИ , четвертые входы которых соединены соответственно с выходами преобразователя код-частота и генератора частоты, второй выход первого триггера соединен с входом первого

элемента задержки, выход которого содинен с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен в сторым выходом интегратора, . первый выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И-ИЛИ и с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом генератора частоты, выход второго элемента И-ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента И-ИЛИ, четвертый вход которого соединен с вторым выходом третьего триггера, выход третьего элемента И-ИЛИ соединен в первым счетным входом интегратора , введе;ны второй функциональный преобразователь амплитуды в частоту, второй элемент задержки, четвертый триггер, четвертый элемент И-ИЛИ, второй элемент И, третий , четвертый и пятый элементы ИЛИ, причем второй вход первого реверсивного счетчика соединен с выходом четвертого элемента И-ИЛИ, певый и второй входы которого соединен соответственно с выходами первого и второго функциональных преобразователей амплитуды в частоту, третий . вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с вторым выходом второго триггера, четвёртый вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с первым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выхо- . дом четвертого триггера, первый вход которого соединен с вторым выходом первого реверсивного счетчика, второй вход четвертого триггера соединен с первым выходом третьего триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с третьим входом вто рого элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого со единен с четвертым выходом распределителя импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом и входом сложения второго реверсивного счетчика, вход вьиитания и второй вход которого соединены соответственно с выходами второго элемента И и пячого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-ШШ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с вторым выходом и входом синхронизации интегратора второй счетный и вычитающий входы к торого соединены соответственно с выходами счетчика и третьего элемента ИЛИ, выход второго реверси ного счетчика соединен с третьим входом регистра и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ. На чертеже представлена блоксхема устройства. Устройство содержит функциональный преобразователь I амплитуды в частоту импульсов, интегратор 2, вы полненньш по схеме реверсивного счетчика-регистра, распределитель 3 импульсов, реверсивный счетчик 4, триггер 5, элемент И 6, элементы ИЛИ 7 и 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10, регистр 11, триггер 12, генератор 13 частоты , элементы И-ИЛИ 14 и 15, преобразователь 16 код-частота, элемент задержки 17, триггер 18, элемент И-ШШ 19 счетчик 20, элемент ИЛИ 21, элеъ1ент И 22, элемент И-Ш1И 23, триггер 24, элемент ИЛИ 25,26, функциональный преобразователь 27 амплитуды в част ту, элемент 28 задержки, управляющи вход 29 устройства. Выходной электрический сигнал функционального преобразователя 27 представляет собой частоту импульсов, пропорциональную активности вводимого индикатора при первой вол не циркуляции индикатора через се це или активности пробы крови объемом 1 мл при равномерном разведении индикатора в крови. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии интегратор 2, реверсивные счетчики 4 и 9, .счетчик 20, триггеры 5,12,18 и 24, регистр 11 и распределитель 3 у тановлены в нулевое состояние. Пус устройства осуществляется подачей импульса с входа 29 на единичные входы триггеров 5 и 12, которые при этом устанавливаются в единичное состояние и открывают элементы И-ИЛИ 14. 15 и 23, распределитель З.и интегратор 2. Последний начинает интегрировать входной сигнал путем счета числа импульсов поступающих на его счетный вход с. выхода функционального преобразоват ЛЯ 1 через открытые половины элементов И-ИШ{ 14 и 19. Первьгй цикл работы устройства начинается при поступлении на вход интегратора 2 числа импульсов, равного Л N , когда на его выходе возникает первый импульсный сигнал , запускающий распределитель 3, Да- лее на выходе распределителя временно появляется разрешающий потенциал, поступающий через элемент ИЛИ 7 на управляющий вход сложения реверсивного счетчи:,а 9, который за это время зарегистрирует средною частоту 51мпульсов, поступающих на ore вход с выхода преобразователя 1 через открытую половину элемента ИИЛИ 23. При поступлении очереднь к U N импульсов на вход интегратора 2 сигнал с выходу последнего запускает распределитель 3, на втором выходе которого появляется временно разрешающий потенциал, поступающий через элемент ИЛИ В на управляющий вход вычитания реверсивного счетчика 9. При этом из первого значения средней-частоты импульсов вычитается второе значение средней частоты импульсов. Поскольку на участке подъема амплитуды диаграммы разрежения последующее значение средней частоты импульсов всегда больше предыдущего, то возникающий на выходь переноса реверсивного счетчика 9 импульс поступает через открытый во втором такте элемент И 6 на вход распределителя 3, устанавливая его в исходное состояние. Аналогичным образом происходит и во всех последующих циклах на подъеме диаграммы разрежения, когда дый цикл сравнения содержит два такта измерения. После достижения максимального значения на диаграмме разрежения имеется участок, где средняя частота импульсов, т.е. усредненное значение амплитуды диаграммы разрежения, начинает уменьшаться по экспоненте n(t) n(t,) r() (1) и распределитель начинает работать циклически по четыре такта в каждом .цикле. При этом в первом такте реверсивный счетчик 9 работает на сложение, во втором и третьем на вычитание и в четвертом - снова на сложение. В конце четверто.го такта каждого цикла проверяется справедливость равенствап (to)- п (t)- n(t2) + n(t3)-0(2) I путем подключения дешифратора 10 к реверсивному счетчику 9, Так как в начальный период после достижения максимума амплитуда диаграммы разрежения уменьшается не строго по экспоненциальной зависимости (О , то равенство (2) не соблюдается, сигнал на выходе дешифратора 10 отсутствует и интегратор 2 по-Прежнему продолжает считать сумму всех им пульсов, которые поступают с преобразователя 1 через элементы И-ИЛИ 14 и 19. На участке экспоненциальной зависимости средней частоты импульсов от времени равенство (2) соблю;дается, поэтому дешифратор 10 в очередном цикле, а именно в конце четве того такта, выдает сигнал, который поступает на вход для установки в нулевое состояние триггера 5, в результате чего элементы И-ИЛИ 14 и 15 закрываются по одним управляющим входам и открываются по.другим управляющим входам. К этому г оменту времени интегратор 2 зарегистрирует суммарное число импульсов, поступающих на его вход за время от начала интегрирования до момента дос тижения равенства (2), а регистр П разность средних частот п (to)- п (t) k4N, которая перезаписывается из ре версивного счетчика 9 в регистр 11 в начале третьего такта, когда перед ний фронт разрешающего потенциала с третьего выхода распределителя 3 п ступает на вход регистра 11. В счетчике 4 регистрируется число п (ti,) , которое равно средней частоте импул1 ов в четвертом такте, когда раз решающий потенциал с четвертого выхода распределителя поступает на вход счетчика 4. На выходе преобразователя 16 код-частота , коэффициент преобразования которого-устанавливают равным 10 /д.М, где Ь- целое положительное число, появляется частота f kuNlO /дМ 10 k, которая через открытый элемент И-ИЛИ 15 и элемент ИЛИ 21 начинает поступать на вход счетчика 4, С этого момента на управляющий вход вычитания счетчика 4 через элемент И 22 с выхо48дов триггеров 5 и 24 поступает разрешающий потенциал и счетчик 4 работает на вычитание .Одновременно частота fJL выхода генератора 13 через открытый элемент ИИЛИ 14 и элемент И-ИЛИ 19 начинает поступать на счетный вхсд интегратора 2, появляющиеся импульсы на выходе которого уже. не запускают распределитель 3, поскольку последний закрыт по управляющему входу. .Интегратор 2 считает импульсы частоты f в течение времени,пока на выходе переноса счетчика 4 появляется сигнал. Это время определяется числом п (tj,) , которое было зарегистрировано счетчиком 4 и частотой f 1 J поступающей на вход счетчика 4, и равно п (t)/f. За это время содержимое интегратора увеличивается на величину площади под экстраполируемой частью диаграммы разрежения и равно No6uf Sn(t)dt.). Импульс переноса с выхода счетчика 4 поступает на входы установки в нулевое состояние триггера 12 и регистра 11, а также на вход элемента задержки 28, выходной сигнал которого в течение времени, равного 1 с , через элемент ИЛИ 7 поступает на управляющий вход сложения счетчика 9, который за это время зарегистриру среднюю частоту импульсов, поступающих через элемент 23 с выхода функционального преобразователя 27, равную п (0) l, где Q - количество введенного индикатора, п эффективность регистрации, к- излучения индикатора. В момент установки триггера 12 в нулевое состояние потенциал с его инверсного выхода запускает элемент задержки 17, на выходе которого появляется сигнал через время задержки, равное 10-15 мин, в течение которого индикатор равномерно размешивается,в крови и амплитуда диаграммы разрежения достигает постоянного уровня. При этом средняя частота импульсов на выходе функционального преобразователя 1 также становится постоянной по величине. Импульсом с выхода элемента задержки 17 триггер 18 устанавливается в единичное состояние, в результате чего одновременно откр ваются по управляющему входу вычитания интегратор 2 через элемент ИЛИ 26, элемент И-ИЛИ 19 и счетчик 20, который начинает считать импульсы генератора 13. При этом на счетный вход интегратора начинает поступать с выхода преобразователя 1 через первую половину элемента И-ИЛИ 19 импульсы, ко торые вычитаются из числа Мобц, В момент полного вычитания числа в интеграторе 2 на его выходе переноса появляется импульс , который устанавливает триггер 18 в нулевое состояние, прекращая регис рацию частоты пра8н. Время, в течение которого происходит полное опорожнение, интегратрра , определяется равенством NoSof.ВкТц.и равно Т - -° Одновременно импульс переноса с выхода интегратора 2 поступает на ег же вход синхронизации, осуществляя прием числа, зарегистрированного счетчиком 20 за время TU. В момент установки триггера 18 нулевое состояние сигнал с его выхода поступает на вход триггера 24, устанавливая его в единичное состояние, при котором разрешающий потенциал триггера 24 одновре менно поступает через элемент ИЛИ-2 на управляющий вход вычитания интег ратора 2, через элемент ИЛИ 25 - на управляющий вход сложения счетчика 4 и через элемент ИЛИ 8- на управляющий вход вычитания счетчика 9. При этом содержимое счётчика 9 начинает уменьшаться импульсами,поступающими на его счетный вход чере элемент И-ИЛИ 23 с выхода функцио1алького преобразователя 27, сред - няя частота которых равна п{ с) С . где С - концентрация индикачЛра в крови, определяемая количеством ВВОДИМОГО индикатора Q. и объемом циркулирующей крови (ОЦК). Одновременно содержимое интегратора 2 начинает уменьшаться импульса ми частотой f2 10 , поступающей н его счетный вход через открытые элементы И-ИЛИ 19 и 14 с выхода ге ратора 13. Каждый раз при подсчете нуля на ходе интегратора 2 появляется, импу переноса,который поступает через эл мент ИЛИ 21 на счетный вход счетчика 4 и на вход синхронизации интегратора, осуществляя повторный прием в него числа из счетчика 20. Частота fj повторения импульсов переноса на выходе интегратора равна . - /Tff«-V , Счетчик 4 регистрирует импульсы частотой fj до тех пор, пока на выходе счетчика 9 появляется импульс переноса, возникающий при досчете счетчика 9 до нуля и поступающий на вход установки в нулевое состояние триггера 24.За это время счетчик 4 зарегистрирует число, которое равно количеству крови в миллиметрах,перекачиваемому сердцем за,1 с, т.е. сердечному выбросу. Таким образом, устройство обеспечивает определение не только площади под диаграммой разрежения и среднего времени циркуляции инди- катора , но и сердечного выброса, который является основным параметром, характеризующим насосную функцию сердца. Данные о сердечном выбросе позволяют изучать патогенез нарушений функции сердечно-сосудистой системы при многих заболеваниях, а также механизмы действия терапевтических средств, что имеет большое значение для клиники. Формула изобретения Устройство для вычисления диаграмм разрежения индикаторов при исследовании сердечно-сосудистой системы, содержащее первый функциональный преобразователь амплитуды в частоту, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый выход которого соединен с первыми входами регистра и дешифратора, первый и второй триггеры, первые входы которых соединены с управляющим входом устройства, первый выход первого триггера соединен с управляющим входом интегратора, первый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый выход которого соеди- нен с первым входом первого элемента ИЖ и первым входом первого реверсивного тсчетчика, второй выход распределителя импульсов соединен с пер выми входами первого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которог соединен с входом вычитания первого

,реверсивного счетчика, второй выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого единен с вторым входом распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторыми входами второго элемента ИЛИ и регистра, выход которого соединен с входом преобразователя код-частота, четвертый выход распределителя импульсов соеди-. иен G вторыми входами дешифратора и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сложения перво го реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с вторым входом второго триггера, первый выход которого соединен с вторьми входами первого и второго элементов И-ИЛИ, второй реверсивный .счетчик, выход которого соединен с вторым входом первого триггера , второй выход второго триггера соединен с третьим входом распределителя импульсов и третьими входами первого и второго элементов И-ИЛИ, четвёр тые входы которых соединены соответственно с выходами преобразователя код-частота и генератора частоты, второй выход первого трип-ера соединен с входом первого элемента за держки,.выход которого соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом интегратора, первый выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И-ИЛИ и с первым входом счетчи,ка, второй вход которого соединен с выходом генератора частоты, выход второго элемента И-ИЛИ - с третьим входом третьего элемента И-ИЛИ, четвёртый вход которого соединен с вторым выходом третьего триггера, выход третьего элемента И-ИЛИ соединен с первым счетньм входом интегратора, отличающееся тем, ЧТО, с целью расширения функциональных возможностей- устройства за счет обеспечения определения сердечного выброса, в него введены второй функциональный преобразователь амплитуды в частоту, второй элемент задержки, четвертый триггер, ч твертый элемент И-JШII

второй элемент И, третий , четвертый и пятый элементы ИЛИ, причем второй вход первого реверсивного счетчика соединен с выходом четвертого элемента И-ИЛИ, первьш и второй входы которого соединены

о

соответственно с выходами первого и второго функциональных преобразователей амплитуды в. частоту,третий вход четвертого элемента. И-ИЛИ соединен со вторым выходом второго триггера, четвертый вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с первым выходом втрого триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого триггера , первый вход которого соединен с вторым выходом первого реверсивного счетчика, второй вход четвертого триггера соединен с первым выходом третьего триггера и первь М входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и с первым входом четвертого элмента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым выходом распределителя импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым вхбдо и входом сложения второго реверсивного счетчика, вход вычитания и втол

рой вход которого соединены соот ветственно с выходами второго элемента И и пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с вторым выходом и входом синхронизации интегратора, второй счетньй и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и третьего элемента ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика соединен с третьим ; входом регистра и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ.

, Источники информации, приняттые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство CG6P по заявке № 27002909/18-24, кл, G 06 F 15/52,

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2809337/18-24, кл. G 06 -F 15/52. (прототип).