Устройство для подографии Советский патент 1983 года по МПК A61B5/10 

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам измерения временных интервалов опоры и переноса нижних конечностей при ходьбе.:

Известно устройство для подографии, содержащее контактные элементы, генератрр импульсов, десятичные счетчики импульсов, а также логические элементы И, ИЛИ, юдновибраторы, триггер со счетным запуском и цифропечатающее устройство 1.

Наиболее близким к предложенному является устройство для подографии, содержащее дещифратор, входы .которого соединены с контактными элементами, четыре элемента И, первые-входы которых подключены к выходу генератора импульсов, десятичные счетчики импульсов, четыре элемента И И.ПИ и цифропечатающий блок 2.

Однако известные устройства требуют значительного времени на подготовку пациента, получение результатов исследования и обработку их, вустройствах отсутствует контроль воспроизводимости получаемых результатов, что приводит к дополнительной погрешности измерений, и низкая точность подографических исследований.:

Целью изобретения является сокращение времени и повышение точности подографических исследований.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для подографии, содержащее

дещифратор, входы которого соединены с контактными элементами, четыре элемента И, первые входы которых подк гючены к выходу генератора импульсов, десятичные счетчики импульсов, четыре элемента И-ИЛИ и циф10 ропечатающий блок, введены четыре потенциальных триггера, соединенных в кольцевой сдвигающий регистр, два триггера с раздельным запуском, кнопка «Старт, реверсивный счетчик, четыре делителя частоты с переменным коэффициентом деления, пятый

15 элемент И и четыре элемента памяти, причем инверсный выход каждого потенциального триггера соединен с R-входом последующего, S-входы потенциальных триггеров соединены с выходами дешифратора, арямые

20 выходы потенциальных триггеров через соответствующие последовательно соединенные элементы И, делители частоты с переменным коэффициентом деления и десятичные :четчики подключены к первым входам элементов памяти, к вторым входам которых подключен выход реверсивного счетчика, выходы элементов памяти через элементы И- ИЛИ соединены с входами цифроп.ечатающего блока, S-вход первого триггера с раздельным запуском соединен с кнопкой «Старт, выход его через пятый элемент И соединен с входом реверсивного счетчика и с S-BXOдом второго триггера с раздельным запуском, выход которого соединен с третьими входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, выход реверсивного счетчика соединен с R-входами обоих триггеров с раздельным запуском, второй вход элемента И подключен к прямому выходу первого потенциального триггера.

На чертеже изображена структурная схема устройства для подографии.

Устройство для подографии содержит дешифратор 1, входы которого соединены с контактными элементами 2, четыре элемента 3 И, первые входы которых подключены к выходу генератора 4 импульсов, десятичные счетчики 5 импульсов, четыре элемента 6 И-ИЛИ и цифропечатающий блок 7, четыре потенциальных триггера 8, соединенных в кольцевой сдвигающий регистр, два триггера 9 и 10 с раздельным запуском, кнопка 11 «Старт, реверсивный счетчик 12, четыре делителя 13 частоты с переменным коэффициентом деления, пятый элемент 14 И и четыре элемента 15 памяти, причем инверсный выход каждого потенциального триггера 8 соединен с R-входом последующего, S-входы потенциальных триггеров 8 соединены с выходами дешифратора 1, прямые выходы потенциальных триггеров 8 через соответствуюш,ие последовательно соединенные элементы 3 И, делители 13 частоты с переменным коэффициентом деления и десятичные счетчики 5 подключены к первым входам элементов 15 памяти, к вторым входам которых подключен выход реверсивного счетчика 12, выходы элементов 15 памяти через элементы 6 И-ИЛИ соединены с входами цифропечатающего блока 7, S-вход первого триггера 9 с раздельным запуском соединен с кнопкой 11 «Старт, выход его через пятый элемент 14 И соединен с входом реверсивного счетчика 12 и с S-входом второго триггера 10 с раздельным запуском, выход которого соединен с третьими входами первого, второго, третьего и четвертого элементов 3 И, выход реверсивного счетчика 12 соединен с R-входами триггеров 9 и 10 с раздельным запуском, второй вход элемента 14 И подключен к прямому выходу первого потенциального триггера 3.

Устройство работает следующим образом.

При ходьбе пациента происходит замыкание (размыкание) соответствующих контактных элементов 2, укрепленных на подощвенной части пятки и носка стопы. Возникающие при этом электрические сигналы поступают одновременно на входы дешифратора 1, который осуществляет разделение сигналов определенных временных интервалов на четыре канала таким образом, что в каждом канале происходит измерение длительности определенной фазы щага (опора на пятку, стопу, носок и перенос). На выходах дешифратора 1 образуются временные последовательности высоких и низких потенциалов, каждая из которых сдвинута друг относительно друга на одну фазу шага, причем длительность образованных импульсов определенной последовательности равна длительности соответствующей фазы щага. Эти потенциалы поступают на S-входы потенциальных триггеров 8, соединенных между

собой в кольцевой сдвигающий регистр. Такое соединение триггеров 8 обеспечивает прохождение высокого потенциала с выходов дешифратора 1 на входы логических элементов 3 И лишь при определенной последовательности фаз шага пациента (пятка-стопа-носок-перенос-пятка и т.д.), чем фактически устраняется дребезг контактных элементов 2. Так, например, при появлении на выходе дешифратора 1 канала «пятка низкого потенциала, на прямом выходе тригге5 ра 8 этого же канала появится высокий потенциал, поступающий на один из входов логических элементов 3 И. На инверсном выходе триггера 8 будет низкий потенциал, поступающий на R-вход предыдущего потенциального триггера 8 канала «перенос, запрещая его запуск. Этим обеспечивается продвижение высокого потенциала на выходах кольцевого сдвигающего регистра только в одну сторону. Таким образом, в следующий интервал измерения (при опоре на сто5 пу) к работе готов только один триггер 8 кольцевого сдвигающего регистра «стопа. Если в момент счета происходит дребезг контактных элементов 2, что соответствует нарушению последовательности фаз шага пациента, то сбой счета не происходит, так как

ни один из потенциальных триггеров 8 не изменит своего предшествующего состояния. Логические элементы 3 И обеспечивают прохождение в течение измеряемых интервалов времени импульсов опорной частоты с гене5 ратора 4 на десятичные счетчики 5 через делители 13 частоты с переменным коэффициентом деления, осуществляющие деление частоты опорного генератора в п раз (п - наперед заданное число шагов, по которому происходит автоматическое усреднение ре6 зультатов). Таким образом, через п шагов в десятичных счетчиках 5 в двоичном коде запишутся числа, соответствующие усредненным интервалам всех фаз шага. Процесс измерения начинается при кратковременном

5 нажатии кнопки 11 «Старт после того, как пациент сделает несколько шагов. При этом триггер 9 с раздельным запуском переходит в единичное состояние, подавая на один вход логического элемента 14 И высокий потенциал и разрешая тем самым прохождение последовательности импульсов с прямого выхода одного из потенциальных триггеров 8, к которому подключен второй вход логического элемента 14 И. Частота повторения последовательности импульсов на выходах триггеров 8 соответствует числу одиночных шагов в секунду. С приходом заднего фронта первого после нажатия кнопки 11 «Старт импульса с выхода логического элемента 14 И на S-вход второго триггера 10 с раздельным запуском, на выходе последнего устанавливается высокий потенциал, поступающий на все третьи входы логических элементов 3 И и тем самым разрешающий счет по всем каналам. Одновременно импульсы с выхода логического элемента 14 И поступают на реверсивный счетчик 12 шагов, коэффициент пересчета которого устанавливается одновременно с коэффициентом пересчета делителей 13 частоты подачей на их установочные входы соответствующих сигналов. После п двойных шагов с приходом (п Ч- I) импульса на вход реверсивного счетчика 12 щагов на выходе его появляется импульс, поступающий на R-входы триггеров 9 и 10 с раздельным запуском, устанавливая их в нулевое состояние и тем самым запрещая дальнейший счет десятичным счетчикам 5. Одновременно этот импульс поступает на входы раз эешения записи элементов 15 памяти, переписывая содержимое счетчиков 5 в элементы 15 памяти и подготавливая результаты измерения временных интервалов к печати. Момент окончания цикла измерений устройством индицируется светодиодом, подключенным к инверсному выходу одного из триггеров с раздельным запуском и свидетельствующем о нахождении результатов измерения в элементах 15 памяти. Далее оператор дает команду а печать результатов измерения цифропечатающим блоком 7, подключенным к элементам 15 памяти через логические элементы 6 И-ИЛИ, осуществляющйе коммутацию результатов измерения от правой и левой ног. Одновременно все счетчики обнуляются, и устройство подготавливается к новому циклу измерении. Снижение времени выполнения подографических исследований до минимальной величины осуществляется путем обработки получаемых результатов еще в процессе исследования, а именно: деление длительностей всех элементов каждого шага в п раз в делителях 13 частоты с переменным коэффициентом деления и суммирования полученных частных от деления в-десятичных счетчиках 5 за п шагов. Таким образом, через п шагов в счетчиках 5 находятся числа, равные средним длительностям всех элементов шага за п шагов. Для автоматического прекращения счета по истечении п-го шага служат триггера 9 и 10 с раздельным запуском, управляемые реверсивным счетчиком 12 шагов. При этом реверсивный счетчик 12 шагов осуществляет обратный счет числа шагов от п до нуля. Нуль с выхода счетчика 12, поступая на R-вход триггера 9, переводит его в нулевое, состояние, тем самым закрывая логический элемент 14 И и запрещая дальнейший счет шагов. Одновременно этот же нуль с выхода счетчика 12, поступая на R-вход триггера 10, также переводит последний в нулевое состояние, закрывая все логические элементы 3 И и запрещая дальнейший счет длительностей элементов шага в счетчиках 5. Для вывода чисел со счетчиков 5, работающих в режиме суммирования на печать, необходима промежуточная память, функцию которой выполняют элементы 15 памяти. Этот Же нуль с вь1хода счетчика 12 разрешает перезапись чисел из счетчиков 5 в элементь 15 памяти. Таким образом осуществляется причинно-следственная связь между введением двух триггеров с раздельным запуском, реверсивным счетчиком шагов, делителями частоты с переменным коэффициентом деления, элементами памяти к другим элементам устройства-прототипа и достижением сокращения времени выполнения подографического исследования. В устройстве имеется возможность в сравнительно широких пределах варьировать коэффициент деления (пересчета) у делителей 13 частоты с переменным коэффициентом деления и реверсивного счетчика 12 шагов, что дает возможность усреднять результаты подографического исследования за любое, задаваемое оператором, число шагов п. Это, в свою очередь, позволяет найти та-кое оптимальное число шагов, когда погрешность, обусловленная вариабельностью ритма фаз шага пациента, исключается. Иными словами, изменениями длительностей элементов фаз шага от шага можно принебречь. Каждый раз, задавая новое число шагов п, по которому производится усреднение, и выводя полученные данные на цифроаечатающий блок 7, оператор выбирает наиболее близкие по воспроизводимости числа, которые и являются наиболее достоверными. Таким образом осуществляется причинно-следственная связь введением указанных выше элементов повышением точности и достоверности получаемых результатов. При автоматической обработке данных погрешность от контактного дребезга, связанного с замыканием и размыканием контактных элементов 2, устранить невозможно. В связи с этим вводится кольцевой сдвигающий регистр, электрическая схема которрго продвигает высокий потенциал с выходов дешифратора I на входы логических элементов 3 И лишь в том случае, когда последовательность чередования фаз шага соответствует нормальной. При появлении на выходе дешифратора 1 канала «перенос высокого потенциала, что соответствует началу фаз переноса, на всех остальных выходах дешифратора 1 при этом низкие потенциалы. Логические элементы 3 И, соединяющие дешифратор 1 со сдвигающим регистром, фактически инвертируют высокий потенциал в низкий и наоборот, чем обеспечивается нормальная работоспособность потенциальных триггеров 8 регистра. Поступая на S-входы потенциальных триггеров 8 сдвигающего регистра, эти потенциалы устанавливают триггер канала «перенос в единичное состояние, разрешая тем самым счет по этому каналу, а триггеры всех остальных каналов - в нулевое состояние, запрещающее счет. Низкий потенциал с инверсного выхода триггера канала «перенос, поступая на R-вход триггера канала «носок, принуждает последний оставаться в нулевом состоянии на протяжении всей длительности фазы переноса. Одновременно низкий потенциал с инверсного выхода триггера канала «перенос поступает на второй вход логического элемента И канала «стопа, закрывая тем самым канал «стопа. Таким образом, в течение всей фазы переноса к работе готов только один триггер сдвигающего регистра - триггер канала «пятка, т.е. сдвигающий регистр способствует временному разделению каналов фаз щага лищь в определенной нормальной последовательности (перенос-пятка-стопа-носок-перенос) и т.д.). Если в фазе переноса пациент коснется дорожки носком неопорной ноги, то в момент касания на выходе дешифратора 1 канала «носок появится кратковременный высокий потенциал (низкий потенциал на S-входе триггера канала «носок). При этом .. г данный триггер не изменяет своего предыдущего состояния, так как он принудительно установлен в нуль подаваемым на R-вход низким потенциалом с инверсного выхода триггера канала «ере„„с. В свою очередь триггер канала «перенос также не изменяет своего начального состояния в момент касания носком, так как на R-входе его высокий потенциал, подаваемый с инверсного выхода триггера канала «пятка, т.е. триггер канала «перенос изменяет состояние только при изменении состояния (появления низкого потенциала на инверсном выходе) триггера канала «пятка. Предложенное устройство применено при обследовании 7 человек, при этом установлено, что устройство обеспечивает повышение точности проводимых исследований, сокращает время получения результатов, исключает влияние дребезга контактных элемен. тов на результаты и обеспечивает контроль воспроизводимости полученных результатов. что повышает качество и эффективность подографических исследований. Формула изобретения Устройство для подографии, содержащее дешифратор, входы которого соединены с контактными элементами, четыре элемента И, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, десятичные счетчики импульсов, четыре элемента И-ИЛИ и цифропечатающий блок, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени и повышения точности подографических измерений, в него введены четыре потенциальных триггера, соединенных в кольцевой сдвигающий регистр, два триггера с раздельным, запуском, кнопка «Старт, реверсивный счетчик, четыре делителя частоты с переменным коэффициентом деления, пятый элемент И и четыре элемента памяти, причем инверсный выход каждого потенциального триггера соединен с R-входом последующего, S-входы потенциальных триггеров соединены с выходами дешифратора, прямые выходы потенциальных триггеров через соответствующие последовательно соединенные элементы И, делители частоты с переменным коэффициентом деления и десятичные счетчики подключены к первым входам элементов памяти, к вторым входам которых подключен выход рег 1-1ия о -vn. п о ия туггтопиг V пг ni/ DLT vn тт версивного счетчика, выходы элементов памяти через элементы И-ИЛИ соединены с входами цифропечатающего блока, S-вход 7 кой%е ЙГ.ГГхоГеТТ рез пятый элемент И соединен с входом реверсивного счетчика и с S-входом второго триггера с раздельным запуском, выход которого соединен с третьими входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, выход реверсивного счетчика соединен с R-входами обоих триггеров с раздельным запуском, второй вход элемента И подключен к прямому выходу первого потенциального триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 722537, кл. А 61 В 5/10, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 371923, кл. А 61 В 5/10, 1976.