Спироанализатор

 

Спяроанализатор относится к медицинской технике, может быть использован Д.ПЯ исследования вентилляционной 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (1!) (50 4 61

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4037743/28-14 (22) 17.01,86 (46) 30.04.88. Бюл. К - 16 (72) Э.П.Волков, А.А.Хадарцев, В.А.Хромушин и В.И.Иванов (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 665891, кл. А 61 В 5/08, !976.

Спирометр для анализа петлеобразных кривых fIGA-01 Проспект фирмы Медикор" ВИР. (54) СПИРОА!1АП!(ЗАТОР (57) Спнроанализатор относится к медицинской технике, может быть использован для исследования вентилляционной функции легких. Спироаналиэатор содержит преобразователь потока, пороговый элемент 2, тактовый генератор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, коммутатор 5, формирователь

Ь изображения дыхательной кривой, индикатор 7, блок 8 управления, блок

9 памяти, вычислитель 10, синхронизатор 1!. С целью повышения 1очности диагностики путем обеспечения измерения скорости потока в любой точке дыхательной кривой, а такжс временного положения этой точки в него введены формирователи 12 и 13 измерительной линии, содержашие три элемента И, реверсивный счетчик, преобразователь кодов, дешифратор, блок отображения, триггер и счетчик. 1 з.п. флы, 7 ил.

1 t91621 2

llзобре гение uiíîñèòñÿ к мелипинхой технике, в частно" ти к дилг н<. стическим »риборлм для анализа вентиляпи иной функции легких, и м<>жет быть исполь:з<>вано для прове,,ения массов>ях профилактических осмотров нлселенин, зпидp

Целью изобретения является повышение точности диагностики путем обеслечения измерения скорости потока в лк>бой точке дыхательной кривой, а также временного поло; >.<.ппя этой точки.

Пл фнг. 1 представлена функциональнля схема спиролнллизатора; на фиг.2— функпи;>:>лп»нлл схема формирователя 20 измерительной лини»; на фиг.3 — г>:toK памяти; на <1>иг.4 — формирователь изображения исследуемой кривой; tta фиг.5 — вычислитель жизненной емкости; на фиг.6 — синхрогенератор; на 25 фнг.7 — блок управления.

Спиролнллизатор (<1>иг.1) содержит соединенные последовательно преобразователь 1 потока, пороговьй элемент 2, тактовый генератор 3, анало- 30 го-цифр>зной преобразователь 4, коммутатор 5, <1>орь>ировлтель 6 изобрлже>п>я дь>хательнон кривой и индикатор 7, блок 8 управления, блок 9 памяти, вг>числитель 10 и синхрогенера.гор 11, выход которого соединен с вторыми входами индикатора и формирователя 6 изображения дыхательно; первым входом вычислителя 10, второй вход которого подключен к выходу ком- 40 мутатора 5, третий вход соединен с первым выходом блока 8 управления и первым входом блока 9 памяти, четвертый вход — с вторым выходом блока 8 управления и вторыми входами KQMMóòà— тора 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 тактово50 го генератора 3, шестой, седьмой и восьмой соответственно с вторым, третьим и четверзь>м входами формирователя 6 и ображения, дыхательной кривой

Выход преобрл-.овлтеля потока под55 ключен к вт<>рому входу аналого-цифро— вог<> преог рлзовлтеля 4.

В vñтройсiâî ввелень> первый формировлте>п измерительной линии и в t <>рг>й формирователь 3 измерительн<>й линии, причем их первые входы подключены к выходу синхрогенератора

11, л вторые и гретьи соответственно — к третьему, четвертому и пятому, шестому выходам блока 8 управления, четвертые входы — соответственно к пятому и шестому выходам формирователя <> изображения дыхательной кривой, а выходы — соответственно к третьему и четвертому входам индикатора. Пятый вход вычислителя 10 соединен с шестым выходом формирователя Ь изображения дыхательной кривой.

Формирователь 12(13) измеритель—

ttt>i линии (фиг. 2) содержит соединенные последовательно первый элемент

14 !1, реверсивный счетчик 15, преобразователь 16 кодс>в, дешифратор 17 и блок 18 отображения, также соединенные последовательно триггер 19, второй элемент ?О И, счетчик 21, выход которого подклн>чен к первому входу триггера 19 и является выходом формирователя 12(13) измерительной линии, третий элемент 22 И, >зыход 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 входагли формирователя 12(13) измерительной 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 соединеч с выходами реверсивного счетчика !5.

Блок 9 памяти (фиг. 3) содержит первый элемент 25 И, генератор 26, первый элемент 27 ИЛИ, второй элемент 28 И, второй элемент 29 ИЛИ, мультиплексор 30, счетчик 31, первый формирователь 32, дешифратор 33, оперативное запоминающее устройство

34, второй формирователь 35, третий элемент 36 ИЛИ.

Формирователь 6 иэображения исследуемой кривой (фиг.4) содержит первый триггер 37, первый элемент И 38, 139162 1 первый счетчик 39, второй триггер 40, второй элемент 41 И, третий элемент

42 И, третий триггер 43, генератор

44, второй счетчик 45, четвертый

5 триггер чб, четвертый элемент 47 И, формирователь 48, третий счетчик 49.

Вычислитель 10 жизненной емкости легких (фиг.5) содержит ключи 50, сумматор 51, регистр 52, преобразовл- 10 тель 53 кода, дешифратор 54, элемент

55 отображения, формирователь 56, элемент 57 ИЛИ, триггер 58, элемент

59 И, элемент 60 задержки, счетчик 61. 15

Синхрогенератор Il (фиг.б) 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. 25

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо очистить блок 9 памяти от ранее записанной информации, л также подготовить к записи другие узлы устройства. Для этого на блоке Я управления нужно установить тумблер Записьсчитывание в положение Запись

При этом с выхода триггера 67 (фиг.7)

3 будет сниматься сигнал, который переключит блок 9 памяти в режим записи информации. Злтем нажать кнопку

"Обнуление". При этом с выхода триггера 68 будет подан сигнал, разрешаю40 щий начало обнуления. Ил:инлет работать генератор 26 импульсов блока 9 памяти (фиг.3), 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

50 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 тлкже нл его второй вход, а со второго выхода — нл формирователь

32, который формирует сигпал 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 нл входах данных сигнал отсутствует, т.е. его уровень соответствует уровню логического нуля, то происходит обнуление оперативного запоминающего устройства 34. После отпускания кнопки "Обнуление" на блоке Я управления "1", формирователь 35 вырабатывает импульс, который проходит через логический элемент 36 ИЛИ на адресный счетчик 31, устанавливая. его в исходное (нулевое) состояние.

Для работы в режиме записи исс едуемой 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 преобрлзователь 1 потока (фиг.l) 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 нлпряжечие преобразователя I потока ниже напряжения, поступающего на опорный вход порогового элемента

2. При этом его выходное напряжение не превышает уровень лог. 0 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 преобрлзователь 4 и блок 9 памяти. Анлло - -цифровой преобразователь 4 го 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 нл п|ине данных присутствует ин1391621 формация с выхода à1Të!;n п -цифрового преобразователя 4; адресный счетчик

31 (фиг. 1) переклн чается импульсами тактовогn 1г-ернНее!р1а тTоnрpа 3 которые про5 ходят па счетчик 3! чере1 мультиплексор 30; запись в оперативное запоминающее устройство 34 происходит по сигналам "Конец преобразования"„ которые поступают с выхода аналого-циф- !0 рового преобразователя 4 через логический элемент 29 ИЛИ и мультиплексор 30 на формирователь 32. Таким образом устройство работает до тех пор, пока скорость потока не станет ниже нижнего порога, после чего запись информации в память будет закончена.

После ок ггчаггия -1аписи необходчмо уста нопитг- режггм c÷11òûíçíèÿ . Для это 20 го на блоке 8 управления тумблер "Запись-считывание" нужно установить в положение "Считывание . При этом с триггера 67 (фиг.7) на оперативное за1томинающее устройство 34 (фиг.3) 25 подается соответствующий потенциал, подготавливая его к работе в режиме считывания. Коммутатор 5 переключится в режим вывода информации иэ блока 9 памяти на формирователь 6 изображения дыхательной кривой. Сигнал считывания поступает на вычислитель

I0, разрешая начало вычисления жизненной емкости легких.

Работа блоков устройства в режиме

35 считывания синхронизируется сигналами синхрогенератора 11. В режиме считывания информации адресный счетчик

31 блока 9 памяти (фиг.2,3) переключается строчными синхроимпульсами (ССИ), вырабатываемыми синхрогенератором ll и задержанными относительно начала кадра в формирователе 6 изображения дыхательной кривой, которые поступают через мультиплексор 30 (фиг.3). Импульсы выборки микросхемы формируются формирователем 32 с задержкой относительно строчных синхроимпульсов. По каждому строчному синхроимпупьсу на шину данных блока 9 памяти выдается информация в двоичном

50 коде, записанная в соответствующей ячейке оперативного запоминающего устройства 34. Эта информация поступает на формирователь 6 изображения дыхательной кривой и вычислитель !О.

Иеслед гмая кривая отображается на индикаторе ? в координатах теку.—

mpp время — скорость потока, причем

och времени направлена г1ерпенликулярно строкам растра, а пс.ь скорости

1I<3p: 1!1p!IbHo строкам. Для удобства наблюдения иэображение дыхательной кривой па индикаторе 7 сдвигается отно-.нтельпо краев .крана. Лля этого н формирователе 6 изображения дыхательной кривой ввсдятся соответствующие задержки. Каждым кадровым синхроимпульсом устанавливак1тся в нулевое со тояние триггеры 37,40 и счетчик

39 (фиг.ч). 11п срезу кадрового гасяще;-о импульса триг.гер 37 устанавливается в состояние l",,разрешая ст1очным синхроимг1ульсам проходить через логический элемент И 38 на вход счетчика 39 и вход логического элемечта 41 И. Под действием поступающих на вход счетчик, 39 строчных синхроимпульсов он изменяет свое состояние цо тех пор, пока не появится импульс на его выходе переноса. Импульс переноса поступает на сброс адресного счетчика 3! блока 9 памяти (фиг.3) и на вход синхронизации триггера 40, устанавливая его в состояние 1". Таким образом осуществляется задержка формирования изображения относительно начала каждого кадра. Сигнал с выхода триггера 40 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 43 и 46 и счетчик 45. По срезу строчного гасящего импульса триггер 43 устанавливается в состояние "1", при этом начинает работать генератор 44 дискретизации с внешним запуском, импульсы которого поступают на формирователь

i2 (фиг.l) и счетчик 45 (фиг.4). Под действием поступающих на вход импульсов счетчик 45 изменяет свое состояние до тех пор, пока не появится импульс на его выходе переноса. Этим осуществляется задержка формирования изэбражения относительно начала строки. Импульс переноса поступает на вход синхронизации триггера 46, устанавливая его в состояние 1 . После этого импульсы генератора 44 начинают проходить через логический эле1391621 мент 47 И на вход вычитания двоичного счетчика 49, в который ранее уже перезаписана информация из соответствующей ячейки оперативного запоминающего устройства 34 (фиг.3) бпока 9 памяти по сигналу "Перезапись",поступающему с выхода формирователя 32 (фиг.3). Импульс перезаписи информации из бпока 6 памяти в счетчик 49 1О (фиг.4) вырабатывает формирователь

48. Импульс переноса с выхода счетчика 49 подается на индикатор 7 (фиг.l) 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 индикатора 7 в вычислителе 10 (фиг.5) производится вычисление жизненной емкости легких. Каждый кадровый синхро- 25 импульс устанавливает триггер 58 в состояние 1, при этом разрешзется прохождение строчных синхраимпул сов через логический элемент 59 И на счетчик 61 и через элемент 60 задерж- 30 ки н;: вход синхронизации регистра 5?.

На один вход сумматора 51 поступают че;..з ключи 50 данные из блока 9 нам. ти, на другой — с выхода регистра 52. Запись суммы в регистр 52 про35 исходит по сигналу, поступающему на вход синхронизации регистра 52 с элемента 60 задержки. Счетчик 61 подсчитывает количество строчных синхроимпульсов по которому производится 40 усреднение результата. Это количество определяется максимальной длительностью записываемого процесса в ре— альном масштабе времени и частотой .дискретизации при записи. После пос— тупления 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 регистра 52 поступает на преобразователь кода 53 и через дешифратор

54 на элемент 55 отображения.

Измерение скорости потока в любой точке исследуемой кривой осуществляется следующим образом. формирователь 12 измерительной линии фс рмирует на индикаторе 7 и-.ображение измерительной линии. Изображение этой линии совмещается с изображением исследуемой кривой. Каждому положению изображения измерительной линии на экране индикатора 7 соответствует определенный 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 управле IHR 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

l4 И 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 даль" нейшее прохождение импульсов генератора 70 на счетчик 15 после того, как во всех его разрядах будут записаны нули. Выходы разрядов счетчика

15 соединены с информационными входами счетчика 21 При поступлении на xc," разрешения записи информации счетчика 2! с-.рочного гасящего импульса в него записывается информация, присутствующая 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 15 поступает на преобразователь кодов 16 и через дешифратор 17 на блок 18 отображения.

Измерение текущего времени производится аналогично измерению текущей скорости потока.

1391 621

Формула изобретения

1 ° Спироаналиэатор, содержащий соединенные последовательно преобразователь потока, порогoBbIA 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 дыхательной 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 преобраэовате— ля, четвертый — с третьим входом коммутатора„ пятый — с выходом тактового генератора, шестой, седьмой и восьмой — соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами формирователя иэображения дыхательной кривой, выход преобразователя потока подключен к второму входу аналогоцифрового преобразователя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьипения 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 подключены к выходу синхронизатора, а вторые и третьи — соответственно к третьему, че твертому и и ятому, шестому выходам

5 блока управления четвертые входы—

1 соответственно к пятому и шестому выходам формирователя изображения дыхательной кривой, а выходы — соответственно к третьему и четвертому входам индикатора, пятый вход вычислителя соединен с шестым выходом формирователя изображения дыхательной кривой.

Спироанализатор по п.l, о т л и ч а ю шийся 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 которогo соединен с вторым входом реверсивног» 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, четвертый вход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первые входы — с вторым входом триггера и вторым входом счетчика, тре40 тий вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика.

139! 62 I!

391621

dpoc сси кги оси сги

Генер.

Яанные

Фиг.4

Данные.

Зал/сии.

1391621

ЯДУ

fl ГФ

Риз. 7

Составитель Б.Фигурин

Редактор А.Долинич Техред Л.Сердюкова Корректор Г. Решетник

Заказ 1838/6 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ф

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4