Имитатор пульсового сигнала

 

Имитатор пульсового сигнала относится к области медицинской техники и может быть использован для проверки автоматизированных анализаторов пульса и в процессе изучения закономерностей формирования пульсового сигнала. Целью изобретения является повышение достоверности воспроизведения пульсового сигнала за счет учета влияния его дыхательной компоненты. Имитатор пульсового сигнала содержит три сумматора 1,2 и 5 регистратор 3, два функциональных преобразователя 4 и 15, три блока 6,9,12 управления, три коммутатора 7,10 и 13, три интегратора 8,11 и 14, синхронизатор 16, генератор 17 сигналов и два балансных модулятора 18 и 19. Имитатор пульсового сигнала формирует сигналы, соответствующие артериальной и венозной компонентам пульсового сигнала, с учетом их изменений, происходящих при дыхании. Все составляющие пульсовой кривой, а также суммарный пульсовой сигнал, выводятся на регистратор. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1595465 A 1 (19) (111 (51)5 А 61 В 5/02, G 09 В 23/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4488688/30-14 (22) 03.10.88 (46) 30.09.90. Бюл. № 36 (71) Минский государственный медицинский институт (?2) А. С. Наумович, С. А. Золотой, А. Н. Дробот и С. Г. Бойко (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1360697, кл. А 61 В 5/02, 02.07.86. (54) ИМИТАТОР ПУЛЬСОВОГО СИГНАЛА (57) Имитатор пульсового сигнала относится к области медицинской техники и может быть использован для проверки автоматизированных анализаторов пульса и в процессе изучения закономерностей форми2 рования пульсового сигнала. Целью изобретения является повышение достоверности воспроизведения пульсового сигнала за счет учета влияния его дыхательной компоненты.

Имитатор пульсового сигнала содержит три сумматора 1,.2 и 5, регистратор 3, два функциональных преобразователя 4 и 15, три блока 6.

9 и 12 управления, три коммутатора 7, 10 и 13,три интегратора 8, 11 и 14, синхронизатор 16, генератор 17 сигналов и два балансных модулятора !8 и 19. Имитатор пульсового сигнала формирует сигналы, соответствующие артериальной и венозной компо нентам пульсового сигнала, с учетом их изменений, происходящих при дыхании. Все составляющие пульсовой кривой, а также суммарный пульсовой сигнал, выводятся на регистратор. 2 ил.

1595465

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для проверки измерительных трактов, анализаторов пульсовых сигналов, а также в процессе обучения принципам формирования пульсовых сигналов.

Цель изобретения — повышение достоверности воспроизведения пульсового сигнала за счет учета влияния его дыхательной компоненты.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема имитатора пульсового сигнала; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу имитатора пульсового сигнала (справа от каждой диаграммы указаны номера блоков, на выходах которых формируются соответствующие сигналы) .

Имитатор пульсового сигнала (фиг. 1) содержит последовательно соединенные первый сумматор 1, второй сумматор 2 и регистратор 3, последовательно соединенные первый функциональный преобразователь 4 и третий сумматор 5, последовательно соединенные первый блок 6 управления, первый коммутатор 7 и первый интегратор 8, выход которого подключен к входу первого блока 6 управления и к первому входу первого сумматора 1, последовательно соединенные второй блок 9 управления, второй коммутатор 10 и второй интегратор 11, выход которого подключен к входу второго блока 9 управления и к второму входу первого сумматора 1, последовательно соединенные третий блок 12 управления, третий коммутатор 13, третий интегратор 14 и второй функциональный преобразователь

15, выход которого подключен к второму входу регистратора 3, третий вход которого соединен с выходом первого сумматора 1 и с входом первого функционального преобразователя 4, четвертый вход— с выходом первого функционального преобразователя 4, пятый вход — с выходом третьего сумматора 5, а шестой вход с выходом третьего интегратора 14 и с входом третьего блока 12 управления, синхронизатор 16, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого коммутатора 7, второго коммутатора 10 и третьего коммутатора 13, последовательно соединенные генератор 17 сигналов и первый балансный модулятор 18, второй вход которого подключен к выходу третьего интегратора 14, а выход — к второму входу второго сумматора 2, и второй балансный модулятор 19, первый вход которого соединен с выходом генератора 17 сигналов, второй вход — с вторым входом регистратора 3, а выход — с вторым входом третьего сумматора 5. Первый блок 6 управления, первый коммутатор 7 и первый интегратор 8 образуют первый управ10 ляемый генератор 20 линейно изменяющегОся напряжения несимметричной формы (ГЛИНФ), второй блок 9 управления, второй коммутатор 10 и второй интегратор 11 образуют второй ГЛИНФ 21, а третий блок

12 управления, третий коммутатор 13 и третий интегратор 14 образуют третий

ГЛИНФ 22.

Первый, второй и третий сумматоры 1, 2 и 5 могут быть выполнены, например, в виде суммирующих операционных усилителей. Первый и второй балансные модуляторы 18 и 19 могут быть выполнены по схеме аналогового перемножителя. В качест(фиг. 2c) на второй (управляющий) вход третьего коммутатора 13, формируются треугольные несимметричные импульсы заданной полярности на выходах соответственно первого, второго и третьего ГЛИНФ 20, 21 и 22, а именно на выходах первого

50 интегратора 8 (фиг. 2d) второго интегратора 11 (фиг. 2е) и третьего интегратора 14 (фиг. 2g).

В ГЛИНФ 20 отрицательное стабилизированное напряжение первого блока 6 управления через первый коммутатор 7 посту55 пает на вход первого интегратора 8, на выходе которого появляется линейно нарастающее напряжение, скорость нарастания которого определяется уровнем управляюшего ве регистратора 3 может быть использован многолучевой осциллограф или многоканальный самописец.

Принцип работы имитатора пульсового сигнала основан на том, что пульсовой сигнал биообъекта формируется из двух компонент — артериальной и венозной волны. Форма пульсаций в артериальной и венозной системах существенно различаются. Артериальная волна образуется из двух полуволн — — положительной и отрицательной, а венозная волна образуется одной

25 положительной полуволной, которая запаздывает относительно начала артериальной пульсации. В процессе дыхания происходит возврат венозной крови к сердцу, а изменение внутригрудного давления во время вдоха и выдоха приводит к изменению вели30 чины венозного возврата (величины венозных пульсаций) и, следовательно, к изменению формы пульсового сигнала. Изменение формы пульсовой волны при дыхании выражается, в основном, в виде изменения амплитуды дикротического зубца. При

Зб вдохе ди кроти ческий зубец увеличи вается, а при выдохе — уменьшается.

Имитатор пульсового сигнала работает следующим образом.

Под управлением импульсов, поступаю40 ших с первого выход синхронизатора 16 (фиг. 2а) на второй (управляющий) вход первого коммутатора 7, с второго выхода синхронизатора 16 (фиг. 2b) на второй (управляющий) вход второго коммутатора

10 и с третьего выхода синхронизатора 16

1595465

5 напряжения. Сигнал с выхода первого интегратора 8 поступает на вход первого блока 6 управления, и при достижении заданного порога срабатывания подается сигнал на первый коммута1ор 7, который подключает на вход первого интегратора 8 положительное стабилизированное напряжение, в результате чего на выходе первого интегратора 8 появляется линейно падающее напряжение, скорость спада которого также определяется уровнем управляющего напряжения. При достижении изменяющимся напряжением нулевого уровня первый блок 6 управления подает сигнал на первый коммутатор 7, который подключает на вход первого интегратора 8 напряжение нулевого уровня, после чего на выходе первого интегратора 8 напряжение не изменяется. На этом формирование одного кардиоцикла пульсового сигнала заканчивается, формирование нового цикла начинается с момента поступления на первый коммутатор 7 очередного импульса с первого выхода синхронизатора 16.

Аналогично работают второй ГЛИНФ 21 и третий ГЧИНФ 22, отличие в функционировании ГЛИНФ 21 заключается в том, что он формирует треугольные импульсы отрицательной полярности. Таким образом, первый ГЛИНФ 20, второй ГЛИНФ 21 и третий ГЛИНФ 22 вырабатывают сигналы, представляющие собой кусочно-линейную аппроксимацию соответственно положительной составляющей артериальной компоненты (фиг. 2d), отрицательной составляющей артериальной компоненты (фиг. 2e) и венозной компоненты (фиг. 2g) пульсового сигнала. Первый сумматор 1 производит сложение сигналов, поступающих с первого интегратора 8 и второго интегратора 11, и на его выходе формируется сигнал, являющийся кусочно-линейной аппроксимацией артериальной компоненты пульсового сигнала (фиг. 2f) .

Генератор 17 сигналов вырабатывает сигнал (фиг. 2h), например синусоидальпое напряжение частотой порядка 0,3 Гц, который соответствует дыхательной компоненте пульсового сигнала и управляет работой первого и второго оалансных модуляторов 18 и 19.

Сигнал, являющийся кусочно-линейной аппроксимацией венозной компоненты, с третьего интегратора 14 поступает на первый балансный модулятор 18 и второй функциональный преобразователь 15. Первый и второй балансные модуляторы 18, и 19 модулируют по амплитуде (фиг. 2г и фиг. 2т) кусочно-линейную и параболическую аппроксимации венозной компоненты сигналом дыхания, поступающим с генератора 7 сигналов. Сигнал с выхода первого балансного модулятора 18 подается на второй сумматор 2, складывается с линейно аппроксимированным сигналом артеФор. у и изобретенгг.г

Имитатор пульсового сигнала, содержащий последсвательно соединенные первый сумматор, в Орой сумматор и регист40 ратор. последователь;и СОединенные первый функциональныи преобразователь и третий сумматор, последовательно соединенные первый блок управления, первый коммутатор и первый интегратор, выход которого подключен к входу первого блока управления и к первому входу первого сумматора, последовательно соединенные второй блок управления, второй коммутатор и второй интегратор, выход которого подключен к входу второго блока управления и второ50

О му входу первого сумматора, последовательно соединенные третий блок управления, третий KQMM)TßTop, третий инпегратОр и Второй функциональнь,й ггрсъоразователь, выход которого подключен к торому входу регистратора, третий вход которого соединен

55 с выходом первого сумматора и с входом первого функционального преобразователя, четвертый вход — — с выходом первого функционального преобразоватсля, пятый вход ——

5 !

О

2сг риальной компоненты и со второго сумматора 2 снимается сигнал, являющийся кусочно-линейной аппроксимацией пульсового сигнала (фиг. 2j).

Первый и второй функциональные преобразователи 4 и 15 осуществляют нелинейное преобразование поступающих на них сигналов, что позволяет получить параболическую аппроксимацию компонент пульсовой кривой (фиг. 2k и фиг. 2е). На выходы третьего сумматора 5 подаются сигналы, являющиеся параболическими аппроксимациями артериальной и венозной компонент, складываются третьим сумматором 5, с выхода которого снимается сигнал (фиг. 2n), являющийся параболическои аппроксимацией пульсового сигнала, который затем поступает на регистратор 3.

Регистратор 3 такжс воспроизводит основные компоненты пульсового сигнала, сформированные первым и вторым сумматорами 1 и 2, третьим ГЛИНФ 22 и первым и вторым функциональными прсобразовате IHMH 4 H 15.

Таким образом, имитатор пульсового сигнала осуществляет моделирование кривой пульсового сигнала и его артериальной и венозной компонент с учетом влияния дыхательной волны, что псзволяет повысить качество проверки автоматизированных системм анализа и" л ьсогра мм п тем использования испытательных сигналов, близких к реальным пульсовым кривым, а также обеспечивает возможность изучения и демонстрации влияния дыхательных экскурсий на периферический кровоток в процессе обучения и в исследовательских работах.

1595465

С

G е

79

CPM 2

Составитель Э. Балуев

Редактор К. Крупкина Техред А. Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 2867 Тираж 560 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 выходом третьего сумматора, а шестой

Ьход — с выходом третьего интегратора и с ходом третьего блока управления, и синхроНизатор, первый, второй и третий выходы ко гороно подключены соответственно к вторым входам первого, второго и третьего коммутаторов, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности воспроизведения пульсового сигнала за счет учета влияния его дыхательной компоненты, в него введены последовательно соединенные генератор сигналов и первый балансный модулятор, второй вход которого подключен к выходу третьего интегратора, а выход — к второму входу второго сумматора, и второй балансный модулятор, первый вход которого соединен с выходом генератора сигналов, второй вход †с вторым входом регистратора, а выход — с вторым вхрдом третьего сумматора.

16а

168

16с