SU1391621A1 - Спироанализатор - Google Patents

Abstract

Сп роанализатор относитс  к медицинской технике, может быть использован Д.ПЯ исследовани  вентилл цион- ной функции легких. Спироанализатор содержит преобразователь потока, пороговый элемент 2, тактовый генератор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, коммутатор 5, формирователь 6 изображени  дыхательной кривой, индикатор 7, блок 8 управлени , блок 9 пам ти, вычислитель 10, синхронизатор 11. С целью повышени  Точности диагностики путем обеспечени  измерени  скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а также време - ного положени  этой точки в него введены формирователи 12 и 13 измерительной линии, содержащие три элемента И, реверсивный счетчик, преобразователь кодов, дешифратор, блок отображени , триггер и счетчик. 1 з.п. флы, 7 ил. с (П

Description

Фиг.1

Изобре re.Fivie относитс  к медицинской технике, в частности к диагностическим приборам дл  аналита вентил ционной (функции легких, и может быть (:)вано дл  пpoвeдef и  массовых профилактических осмотров населени  , эпидемиологических исследований , в амбулаторно-1юликлиническит и стационарных услови х больниц и клиник , в спортивной медицине.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности диагностики путем обеспечени  измерени  скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а также временного положени  3Toii точки .

На фиг.1 цредстлвлена функциональна  схема сннроанализатора; на фиг.2- функци;)})а1ьна  схема формировател  измерительной линии; на фиг.З - блок пам ти; на .4 - формирователь изображени  исследуемой кривой; па фиг.З - вычислитель жизненной емкости; на фиг.6 - синхрогенератор; на фиг.7 - блок управлени .

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 изображени  дыхательной кривой и индикатор 7, блок 8 управлени , блок 9 пам ти, вычислитель 10 и синхрогенератор 11, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и формировател  6 изображени  дыхательной кривой, первым входом вычислител  10, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 5, третий вход соединен с первым вых(здом блока 8 управлени  и первым входом блока 9 пам ти, четвертый вход - с вторым выходом блока 8 управлени  и вторыми входами коммутатора 5 и блока 9 пам ти, третий вход которого соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразовател  4, четвертый - с третьим входом коммутатора 5, п тый - с выходом тактового генератора 3, шестой, седьмой и восьмой соответственно с вторым, третьим и четвераым входами формировател  6 изображени , дыхательной кривой. Выход преобразоватеп  потока подключен к второму входу аналого-цифрового преоГ разовател  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 п тому, шестому выходам блока 8 управлени , четвертые входы - соответственно к п тому и шестому выходам формировател  6 изображени  дыхательной кривой, а выходы - соответственно к третьему и четвертому входам индикатора. П тый вход вычислител  10 соединен с шестым выходом формировател  6 изображени  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 отображени , также соединенные последовательно триггер 19, второй элемент 20 И, счетчик 21, выход которого подключен к первому входу триггера 19 и  вл етс  выходом формировател  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  вл ютс  соответственно вторым и третьим входами формировател  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 пам ти (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 изображени  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 отображени , 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 управлени  (фиг.7) содержит ключи управлени , 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 пам ти от ранее записанной информации, а также подготовить к записи другие узлы устройства . Дл  этого на блоке 8 управлени  нужно установить тумблер Запись- считывание в положение Запись. При этом с выхода триггера 67 (фиг.7) будет сниматьс  сигнал, который переключит блок 9 пам ти в режим записи информации. Затем нажать кнопку Обнуление. При этом с выхода триггера 68 будет подан сигнал, разрешающий начало обнулени . Начинает работать генератор 26 импульсов блока 9 пам ти (фиг.З), импульсы которого проход т через логический элемент ИЛИ 27 на информационный вход мультиплексора 30. Сигнал Запись, поступающий на его управл ющий вход, разрешает импульсам генератора 26 проходить на вход адресного счетчика 31, выходы разр дов которого соединены с соответствующими адресными входами оперативного запоминающего устройства 34. При работе генератора 26 последовательно мен ютс  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 разрешени  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 нул , то происходит обнуление оперативного запоминающего устройства 34. После отпускани  кнопки Обнуление на блоке 8 управлени  I, формирователь 35 вырабатьгеает ш-г- пульс, который проходит через логический элемент 36 ИЛИ на адресный счетчик 31, устанавлива  его в исходное (нулевое) состо ние.

Дл  работы в режиме записи исследуемой кривой необходимо тумблер Запись-считывание на блоке 8 управлени  (фиг.7) поставить в положение Запись, при этом с выхода триггера 67 будет сниматьс  сигнал, разрешающий запись информации в блок 9 пам ти . 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 управл ет работой тактового генератора 3. Пока скорость потока близка к Нулю выходное напр жение преобразовател  I потока ниже напр жени , поступающего на опорный вход порогового элемента

2.При этом его выходное напр жение не превышает уровень лог. О и тактовый генератор 3 не работает. Как только скорость потока превысит значение нижнего порога, выходное напр жение 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 пам ти. Анало -цифровой преобразователь 4 по каждому импульсу тактового генератора 3 преобразует аналоговое напр жение с выхода преобразовател  I потока в цифровую форму И через коммутатор 5 подает на шину данных блока 9 пам ти. В режиме записи информации блок 9 пам ти работает аналогично работе в режиме обнулени . Отличи  заключаютс  в том, что на шине данных присутствует информаци  с выхода аиллогсг-цифрового преобрагтовлтел  4; адресный счетчик 31 (фиг. )) переключаетс  и lrIyльcaм тактового генератора 3, KOToptiie про- ход т на счетч1Ц 31 через мультиплексор 30; запись в Г)перативиое нагкоми- нающее устройстпо Зч происходит по cигнaлa i Конец преобразовани , ко - торые поступают с выхода аналого-циф рового преобразовател  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 пам ть будет закончена ,

Тосле окончани  записи необходимо установить режим считывани . Дл  это го на блоке 8 управлени  тумблер Запись-считывание нужно установить в положение Считывание. При этом с триггера 67 (фиг.7) на оперативное запоминающее устройство ЗА (фиг.З) подаетс  соответствующий потенциал, подготавлива  его к работе в режиме считьгаани . Коммутатор 5 переключитс  в режим вьшода информации из блока 9 пам ти на формирователь б изоб- ражени  дыхательной кривой. Сигнал считывани  поступает на вычислитель 10, разреша  начало вычислени  жиз- HeHHovi емкости легких.

Работа блоков устройства в режиме считывани  синхронизируетс  сигналами синхрогенератора 11, В режиме считывани  информации адресный счетчик 31 блока 9 пам ти (фиг. 2,3) переключаетс  строчными синхроимпульсами (ССИ), вырабатываемыми синхрогенера- тором I1 и задержанными относительно начала кадра в формирователе 6 изображени  дыхательной кривой, которые поступают через мультиплексор 30 (фиг.З). Импульсы выборки м 1кросхемы формируютс  формирователем 32 с задержкой относительно строчных синхроимпульсов . По каждому строчному синхроимпульсу на шину данных блока 9 пам ти вьщаетс  информаци  в двоичном коде, записанна  в соответствующей  чейке оперативного запоминающего устройства ЗА. Эта информаци  поступает на формирователь 6 изображени  дыхательной кривой и вычислитель 10.

Нгслед ма  крива  отображаетс  на индикаторе 7 в координатах текущее ррем  - скорость потока, причем

;- Q

0 5 Q

« , 5

5

0

ось времени напрарле а перпендикул рно строкам растра, а ось скорости - параллельно строкам. Дл  удобства наблюдени  изображение дыхательной криво на индикаторе 7 сдвигаетс  относительно К1 )аев экрана. Дл  этого в (1)ормирователе 6 изображени  дыха- тельнои криво ввод тс  соответствующие задержки. Каждым кадровым синхро- 1{мпульсом устанавливаютс  в нулевое сос.то ние триггеры 37,АО и счетчик 39 (фиг.А). По срезу кадрового гас щего импульса триггер 37 устанавливаетс  в состо ние 1, разреша  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 измен ет свое состо ние до тех пор, пока не по витс  импульс на его выходе переноса. Импульс переноса поступает на сброс адресного счетчика 31 блока 9 пам ти (фиг.З) и на вход синхронизации триггера АО, устанавлива  его в состо ние 1. Таким образом осуществл етс  задержка формировани  изображени  относительно начала каждого кадра. Сигнал с выхода триггера АО разрешает проходить строчным синхроимпульсам и строчным гас щим импульсам на схему задержки формировани  изображени  относительно начала строк. Задержанные относительно начала кадра строчные синхроимпульсы поступают также на соответствующие входы блока 9 пам ти и вычислител  10. Каждый строчный синхроимпульс устанавливает в нулевое состо ние триггеры A3 и А6 и счетчик А5. По срезу строчного гас щего импульса триггер A3 устанавливаетс  в состо ние 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 измен ет свое состо ние до тех пор, пока не по витс  импульс на его выходе переноса. Этим осуществл етс  задержка формировани  изображени  относительно начала строки . Импульс переноса поступает на вход синхронизации триггера А6, устанавлива  его в состо ние I. После этого импульсы генератора АА начинают проходить через логический эле10

15

20

мент 47 И на вход вычитани  двоичного счетчика А9, в который ранее уже перезаписана информаци  из соответствующей  чейки оперативного запоминающего устройства 34 (фиг.З) блока 9 пам ти по сигналу Перезапись , поступающему с выхода формировател  32 (фиг.З). }-1мпульс перезаписи информации из блока 6 пам ти в счетчик 49 (фиг.4) вырабатывает формирователь 48. Импульс переноса с выхода счетчика 49 подаетс  на индикатор 7 (фиг.1) дл  модул ции луча по  ркости. Положение каждой точки дыхательной кривой на экране индикатора 7 определ етс  двоичным кодом, считанным из соответствующей  чейки оперативного запоминающего устройства 34 блока 9 пам ти (фиг.3).

Одновременно с выводом изображени  исследуемой кривой на экран И1щи- катора 7 в вычислителе 10 (фиг.З) производитс  вычисление жизненной емкости легких. Каждый кадровый синхро-25 импульс устанавливает триггер 58 в состо ние 1, при этом разрешаетс  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 производитс  jg

усреднение результата. Это количество определ етс  максимальной длительностью записываемого процесса в реальном масштабе времени и частотой дискретиза1 ии при записи. После поступлени  на счетчик заданного количества импульсов на его выходе возникает сигнал переполнени , который устанавливает триггер 58 в нулевое состо ние. Усреднение результата вычислени  производитс  отбрасыванием информации с младших разр дов регистра 52. Информаци  со старших разр дов рех истра 52 поступает на преобразователь кода 53 и через дещифратор 54 на элемент 55 отображени .

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

45

50

55

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

экране индикатора

соответствует оп0

5

0

5 о

g

5

5

0

5

ределенньй код. Этот же код имеет и исследуема  крива  в точке пересечени  с измерительной линией. Управление смещением изображени  измерительной линии на экране индикатора 7 осуществл етс  с блока 8 управлени . При нажатии на блоке 8 управлени  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 сложени  реверсивного счетчика 15. Импульсы генератора 70 через логический элемент 22 И поступают на вход вычитани  счетчика 15. Дешифратор 23 запрещает дальнейшее прохождение импульсов генератора 69 на счетчик 15 после того, как во всех его разр дах по в тс  единицы. Элемент И 22 запрещает дальнейшее прохождение импульсов генератора 70 на счетчик 15 после того,

как во всех его разр дах будут записаны нули. Выходы разр дов счетчика

15соединены с информационными входами счетчика 21. При поступлении на чход разрешени  записи информации счетчика 21 строчного гас щего импульса в него записываетс  информаци , присз тствующа  на информационных входах. По переднему фронту строчного синхроимпульса триггер 19 устанавливаетс  в состо ние 1, при этом разрешаетс  прохождение импульсов генератора 44 (фиг.4) через логический элемент 20 И на вход вычитани  счетчика 21. После того как количество импульсов, поступивших на вход вычитани , сравн етс  с количеством импульсов, записанных в счетчике , на выходе переноса по витс  импульс, который подаетс  на индикатор 7 дл  модул ции луча по  ркости. Двоичный код со счетчика 13 поступает на преобразователь кодов 16 и через дешифратор 17 на блок 18 отображени  .

Измерение тек тцего времени производитс  аналогично измерению текущей скорости потока.

ормула

и

9

3 о

р е т е н и  

Claims (2)

1. I, Спироанализатор, содержащий соединенные последовательно преобразователь потока, пороговый элемент, тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь, коммутатор, формирователь изображени  дыхательной кривой и индикатор, а также блок управлени , блок пам ти, вычислитель и синхронизатор, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и формировател  изображени  дыхательно кривой, первым входом вычислител , второй вход которого подключен к выходу коммутатора, третий вход соединен с первым выходом блока управлени  и первым входом блока пам ти, четвертый вход - с вторым выходом блока управлени  и вторыми входами коммутатора и блока пам ти, третий вход которого соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразовател , четвертый - с третьим входом ком мутатора, п тый - с выходом тактового генератора, шестой, седьмой и восьмой - соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами формировател  изображени  дыхательной кривой , выход преобразовател  потока подключен к второму входу аналого- цифрового преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности диагностики путем обеспечени  измерени  скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а также временного положени  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 п тому, шестому выходам блока управлени , четвертые входы - соответственно к п тому и шестому выходам формировател  изображени  дыхательной кривой, а выходы - соответственно к третьему и чeтвepтo ry входам индикатора, п тый вход вычислител  соединен с шестым выходом формировател  изображени  дыхательной кривой .
2. 2. Спироанализатор по п.1, о т - личающийс  тем, что формирователь измерительной линии содержит соединенные последовательно первый элемент И, реверсивный счетчик, преобразователь кодов, дешифратор и блок отображени , также соединенные последовательно триггер, второй элемент И, счетчик, выход которого подключен к первому входу триггера и выходу формировател  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 формировател  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

   Риг.З

   Фиг 5

   Зались

   Обнуление

   hiTf-l

   Ьправо 1-ф

   Ц)иг6