Устройство съема и регистрации электрофизиологических сигналов в памяти персональной эвм

 

Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно к области съема и регистрации биоэлектрических сигналов организма для последующей обработки с помощью ЭВМ, с целью постановки диагноза, мониторинга, скрининга и т.п. Устройство съема и регистрации электрофизиологических сигналов в памяти персональной ЭВМ содержит соединенные последовательно электроды, усилитель и фильтр, блок гальванического разделения, интерфейсный блок, автономный источник питания, причем выход блока гальванического разделения соединен с первым входом интерфейсного блока, выход автономного источника питания соединен со вторыми входами усилителя, фильтра и блока гальванического разделения, а второй вход интерфейсного блока и третий вход блока гальванического разделения соединены с выходом блока питания ЭВМ, время-импульсный модулятор, первый вход которого подключен к выходу фильтра, второй вход - к выходу автономного источника питания, а выход - к первому входу блока гальванического разделения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а более конкретно - к съему и регистрации биоэлектрических сигналов организма для последующей обработки с помощью ЭВМ, с целью постановки диагноза, мониторинга, скрининга и т.п.

Известны устройства регистрации и анализа ЭКГ на ЭВМ, содержащие электроды, усилитель, фильтр, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), магнитный или иной регистратор [Вычислительные устройства в биологии и медицине. М.: Мир, 1967, с. 199].

Такие устройства имеют большие габариты, не безопасны для пациента из-за отсутствия специальных устройств гальванического разделения цепи пациента от цепей электропитания оборудования.

Кардиографический зонд, позволяющий использовать персональную ЭВМ (ПЭВМ) общего применения для слежения за сердечной или ей подобной деятельностью содержит последовательно соединенные электроды, усилитель, фильтр, АЦП, преобразователь параллельного кода в последовательный, оптоэлектронный преобразователь (блок гальванического разделения), интерфейс связи с ПЭВМ и автономный источник питания (прототип).

При использовании известного устройства пациент гальванически развязан от электросети, так как электроды с усилителем, фильтр, АЦП, преобразователь параллельного кода в последовательный, входная часть оптоэлектронного преобразователя запитаны от автономного источника, а выходная часть оптоэлектронного преобразователя и интерфейс связи получают питание от ПЭВМ. Основной недостаток этого устройства - значительное потребление тока от автономного источника (гальванической батареи или аккумулятора) за счет наличия в устройстве АЦП, преобразователя параллельного кода в последовательный и, следовательно, необходимости передачи через оптоэлектронный преобразователь многоразрядной кодовой посылки.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи уменьшения энергопотребления от автономного источника питания.

Заявляемое устройство съема и регистрации содержит электроды, усилитель, фильтр, блок гальванического разделения (БГР), интерфейсный блок и автономный источник питания. В отличие от прототипа устройство содержит времяимпульсный модулятор (ВИМ), первый вход которого подключен к выходу фильтра, второй вход - к выходу автономного источника питания, а выход - к входу блока гальванического разделения.

Исключение АЦП и преобразователя параллельного кода в последовательный и ввод вместо них в устройство ВИМ позволяет передавать через БГР два коротких импульса вместо многоразрядной кодовой посылки, что снижает токопотребление от автономного источника и упрощает устройство.

На фиг. 1 представлена схема устройства съема и регистрации; на фиг. 2 - функциональная схема времяимпульсного модулятора; на фиг. 3, а...е - временные диаграммы работы ВИМ.

Устройство съема и регистрации содержит соединенные последовательно электроды 1, усилитель 2, фильтр 3, ВИМ 4, БГР 5 и интерфейсный блок 6, автономный источник питания 7. Выход автономного источника питания 7 соединен со вторыми входами усилителя 2, фильтра 3, ВИМ 4, БГР 5, второй вход интерфейсного блока 6 и третий вход БГР 5 соединены с выходом блока питания (БП) ПЭВМ.

ВИМ 4 содержит синхрогенератор 8, вырабатывающий короткие импульсы с периодом требующейся временной дискретизации входного аналогового биоэлектрического сигнала, ключ 9, генератор тока разряда 10, времязадающий конденсатор 11, компаратор 12, двухвходовый элемент ИЛИ 13, формирователь выходных импульсов 14. Синхрогенератор 8 выходом подключен к первому входу ключа 9 и первому входу элемента ИЛИ 13, выход ключа 9 подключен к времязадающему конденсатору 11, выходу генератора тока разряда 10 и информационному входу компаратора 12, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ 13, выход которого подключен к формирователю 14.

Устройство работает следующим образом. С электродов 1 усиленный в усилителе 2 и прошедший фильтрацию от помех и артефактов в фильтре 3 исходный биоэлектрический сигнал поступает на вход ВИМ 4 (аналоговый вход ключа 9, фиг. 3, а). При наличии импульса дискретизации от синхрогенератора 18 на импульсном входе ключа 9 (фиг. 3, в) конденсатор 11 заряжается до мгновенного значения входного сигнала U_t, поступающего с фильтра 3 (обычно частота дискретизации в 5-10 раз выше верхней частотной границы спектра биоэлектрического сигнала). Одновременно импульс с синхрогенератора 8 через элемент ИЛИ 13 и формирователь 14 поступает в качестве опорного через БГР 5 в интерфейсный блок 7 (фиг. 3, е).

В промежутках между синхроимпульсами с генератора 8 конденсатор 11 разряжается генератором тока 10 по линейному закону до порогового напряжения U_o (фиг. 3, с). При достижении порога U_o компаратор 14 вырабатывает импульс (фиг. 3d), который через элемент ИЛИ 13 и формирователь 14 в качестве отсчетного поступает через БГР 5 в интерфейсный блок 7.

Таким образом входной аналоговый сигнал преобразуется во время-модулированную последовательность пар коротких импульсов, в которой временная задержка отсчетного импульса относительно опорного прямо пропорциональна мгновенному значению сигнала в данный момент. В интерфейсном блоке, получающем питание от БП ПЭВМ, производится преобразование время-импульсной последовательности пар импульсов в последовательный код (например, в стандарте RS 232С) и его передача в ПЭВМ через входной порт.

Технический результат, достигаемый от использования заявляемого изобретения, заключается в снижении энергопотребления от автономного источника питания за счет передачи через БГР пары коротких импульсов вместо многоразрядного кода.

Дополнительный технический результат заключается в упрощении устройства по сравнению с прототипом вследствие замены АЦП и преобразователя параллельного кода в последовательный на ВИМ.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО СЪЕМА И РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ПАМЯТИ ПЕРСОНАЛЬНОЙ ЭВМ, содержащее соединенные последовательно электроды, усилитель и фильтр, блок гальванического разделения, интерфейсный блок, автономный источник питания, причем выход блока гальванического разделения соединен с первым входом интерфейсного блока, выход автономного источника питания - вторыми входами усилителя, фильтра и блока гальванического разделения, а второй вход интерфейсного блока и третий вход блока гальванического разделения - с выходом блока питания ЭВМ, отличающееся тем, что в него введен времяимпульсный модулятор, первый вход которого подключен к выходу фильтра, второй вход - к выходу автономного источника питания, а выход - к первому входу блока гальванического разделения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что времяимпульсный модулятор содержит синхрогенератор, генератор тока, ключ, времязадающий конденсатор, компаратор, элемент ИЛИ и формирователь, причем синхрогенератор подключен к управляющему входу ключа и первому входу элемента ИЛИ, выход ключа подключен к времязадающему конденсатору, соединенному с выходом генератора тока и информационным входом компаратора, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к формирователю.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3