Многоканальный реограф

 

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для исследования гемодинамики. Технический результат изобретения - обеспечение возможности съема и одновременной регистрации дыхательной и пульсореограмм. Поставленная задача достигается тем, что в многоканальном реографе, каждый канал которого содержит первый и второй аналоговые ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, выходы которого подключены к выходам счетчика, вход подключен к выходу генератора импульсов, а также содержащий первый многоканальный регистратор и генератор-источник тока, выход которого соединен с первым входом преобразователя импеданс-напряжение, второй и третий входы которого соответственно через первые и вторые аналоговые ключи каждого из каналов соединены с исследуемым участками биообъекта, а выход через фильтр верхних частот подключен к выходу коммутатора, управляющие входы которого соединены с выходами счетчика, а между каждым выходом коммутатора и каждым входом первого многоканального регистратора включен разделитель сигналов, состоящий из детектора, вход которого является входом разделителя сигналов, а выход соединен с выходом первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходом квадратурного расщепителя, первый выход которого соединен с первыми входами первого и третьего перемножителей, а второй выход соединен с первыми входами второго и четвертого перемножителей, причем между выходом первого и вторым входом третьего перемножителей и между выходом второго и вторым входом четвертого перемножителей включены соответственно второй и третий фильтры нижних частот, выходы третьего и четвертого перемножителей через сумматор соединены с выходом /вычитаемое/ вычитателя, вход "уменьшаемое" которого объединен с выходом первого фильтра нижних частот, а его выход является первым входом разделителя сигналов и соединен с соответствующим выходом первого многоканального регистра, а через усилитель соединен со вторыми входами первого и второго перемножителей, при этом выход первого фильтра нижних частот является вторым выходом разделителя сигналов, который соединен с соответствующим входом второго многоканального регистратора. 2 ил.

Заявляемое устройство относится к области медицинской техники и предназначено для исследования гемодинамики.

Известен многоканальный реограф по авт. св. 959751, который содержит генератора переменного тока и ряд каналов с балансным мостом, оптроном, дифференциальным усилителем постоянного тока, имеется коммутатор каналов, выполняемый в виде распределителя и ряда ключевых элементов по числу накалов, причем вход распределителя соединен с выходом генератора переменного тока, а выходы распределителя соединены с управляющими электродами входных ключевых элементов, установленных последовательно на входе каждого канала, и управляющими электродами выходных ключевых элементов.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является многоканальный реограф по авт.св. 1159552.

В нем каждый канал содержит первый и второй аналоговые ключи, управляющими входами соединенные с соответствующими выходами дешифратора, входы которого подключены к выходам счетчика. Генератор (источник тока) соединен со входом преобразователя импеданс-напряжения, первый вход которого подключен к фильтру высокой частоты, а второй и третий входы соответственно через первые и вторые аналоговые ключи каждого из каналов соединены с исследуемыми участками биообъекта.

Недостатком этого реографа является невозможность разделения пульсореограммы, связанной с изменением объемного сопротивления за счет движения крови в легких, от дыхательной реограммы, связанной с изменением объемного сопротивления за счет наполнения легких воздухом в процессе дыхания. Необходимость разделения указанных реограмм возникает при многозональной реографии легких по методике Фринермана-Жуковского.

Задачей изобретения является разделение дыхательной и пульсореограмм.

Поставленная задача достигается тем, что в многоканальном реографе каждый канал в которого содержит первый и второй аналоговые ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, входы которого подключены к выходам счетчика, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а также содержащий первым многоканальный регистратор и генератор-источник тока, выход которого соединен с первым входом преобразователя импеданс-напряжение, второй и третий входы которого соответственно через первые и вторые аналоговые ключи каждого из каналов соединены с исследуемыми участками биообъекта, а выход через фильтр верхних частот подключен к выходу коммутатора, управляющие входы которого соединены с выходами счетчика, а между каждым коммутатором и каждый входом первого многоканального регистратора включен разделитель сигналов, состоящий из детектора, вход которого является входом разделителя сигналов, а выход соединен с выходом первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходом квадратурного расщепителя, первый выход которого соединен с первыми входами первого и третьего перемножителей, а второй выход соединен с первыми входами второго и четвертого перемножителей, причем между выходом первого и вторым входом третьего перемножителей и между выходом второго и вторым входом четвертого перемножителей включены соответственно второй и третий фильтры нижних частот, выходы третьего и четвертого перемножителей через сумматор соединены с выходом "вычитаемое" вычитателя, вход "уменьшаемое" которого объединен с выходом первого фильтра нижних частот, а его выход является первым выходом разделителя сигналов и соединен с соответствующим входом первого многоканального регистратора, а через усилитель соединен со вторыми входами первого и второго перемножителей, при этом выход первого фильтра нижних частот является вторым выходом разделителя сигналов, который соединен с соответствующим входом второго многоканального регистратора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства.

Многоканальный реограф содержит генератор-источник тока 1, преобразователь 2 импеданс-напряжение, последовательно соединенные вспомогательный генератор 3, счетчик 4, а также дешифратор 5 и многоканальный регистратор 6. Каждый канал устройства содержит первый аналоговый ключ 7 и второй аналоговый ключ 8, управляющими входами соединенные с соответствующими входами дешифратора 5, входы которого соединены с выходами счетчика 4. К выходу преобразователя 2 подключены последовательно соединенные фильтр 9 верхних частот, коммутатор 10, выходы которого подключены к соответствующим входам вновь введенных разделителей 11 сигналов. Генератор 1 соединен с первым входом преобразователя 2 импеданс-напряжения, второй и третий входы этого преобразователя соответственно через аналоговые ключи 7 и аналоговые ключи 8 соединены с исследуемыми участками биообъекта.

Первые выходы разделителей 11 сигналов подключены к многоканальному регистратору 6, а вторые выходы к вновь введенному дополнительному многоканальному регистратору 6-1.

Разделитель 11 состоит из детектора 12, первого фильтра нижних частот 13, квадратурного расщепителя 14, первого перемножителя 15, второго перемножителя 16, второго и третьего фильтров нижних частот 17, 18, третьего перемножителя 19, четвертого перемножителя 20, сумматора 21, вычитателя 22 и усилителя 23.

На фиг. 2 поясняется схема квадратурного расщепителя 14, который состоит из фильтра-преобразователя Гильберта 24 и линии задержки 25, компенсирующей задержку сигнала в фильтре-преобразователе.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение высокой частоты с выхода генератора 1 поступает на преобразователь 2 импеданс-напряжение, являющийся генератором стабильного по величине тока, нагрузкой которого служат исследуемые участки биообъекта, включенные через электронные аналоговые ключи 7 и 8. Сигнал с выхода преобразователя 2 через фильтр верхних частот поступает на вход коммутатора 10.

Импульсы с выхода вспомогательного генератора 3 поступает на счетчик 4, двоичный код с выхода которого поступает на дешифратор 5 и на управляющие входы коммутатора 10 аналоговых сигналов. Сигналы, формируемые на выходах дешифратора 5, осуществляют последовательно во времени включение исследуемых зон в цель преобразования импеданс-напряжение 2 путем открывания электронных аналоговых ключей 7 и 8, попарно соединенных по управляющих входам. При этом выходной сигнал преобразователя 2 импеданс-напряжение, пропорциональный сопротивлению нагрузки, будет представлять скачкообразно уменьшается по амплитуде переменное напряжение с числом ступенек за один период коммутации, равном, количеству каналов. Коды счетчика 4, поступающие на управляющие входы коммутатора 10, осуществляют распределение сигналов с разных исследуемых зон по соответствующим каналам распределителя сигналов, причем, поскольку в любой момент времени зондирующий ток подается лишь на один участок биообъекта, а выходное напряжение преобразователя 2, пропорциональное импедансу данного участка, поступает только на соответствующий канал обработки реосигнала, взаимное влияние каналов полностью устраняется.

На каждом из выходов коммутатора 10 имеется последовательность радиоимпульсов, амплитуда которых пропорциональна импедансу исследуемого участка биообъекта в данный момент времени. Эта последовательность импульсов поступает на вход разделителя 11 сигналов. Количество разделителей 11 соответствует количеству исследуемых участков биообъекта.

В разделителе 11 на входе детектора 12 выделяется огибающая последовательности поступающих радиоимпульсов, которая представляет собой собственно реограмму. При снятии реограмм с таких участков биообъектов, как различные зоны легкого, колебание на выходе детектора используется собой сумму реограммы, отображающей наполнение соответствующей зоны легкого воздухом (дыхательной реограммы), и реограммы, связанный с наполнением кровеносных сосудов в этой зоне (пульсореограммы). Для диагностирования пульмонологических заболеваний по методике Фринермана-Жуковского необходимо разделить эти реограммы.

Поскольку дыхательная реограмма имеет основную частоту примерно в четыре раза меньше, а амплитуду в четыре раза большую, то дыхательная реограмма выделяется первым фильтром 13 нижних частот (ФНЧ). Сигнал с выхода этого фильтра поступает на второй выход разделителя 11, а затем один из выходов дополнительного многоканального регистратора 6-1.

Выделенная дыхательная реограмма после ФНЧ поступает на квадратурный расщепитель 14. С первого выхода расщепителя снимаем входной сигнал, пропущенный через линию задержки 24, компенсирующую задержку в преобразователе Гильберта 25, а со второго через преобразователь Гильберта 25. (см. фиг. 2).

Первый выход расщепителя 14 соединен первыми входами первого 15 и третьего 19 перемножителей. На второй вход первого перемножителя 15 поступает сигнал с выхода усилителя 23, а сигнал с выхода перемножителя 15 поступает на вход второго фильтра 17 нижних частот. Последовательно соединенные перемножитель 15 и ФНЧ 17 представляют собой корректор, через который проходит только та составляющая с выхода вычитателя 22, которая коррелируется с опорным сигналом с выхода расщепителя. Поэтому на выходе ФНЧ 17 формируется весовое напряжение, пропорциональное амплитуде и фазе составляющей дыхательной реограммы в колебании, снимаемом с усилителя 23. Полученное весовое напряжение поступает на второй вход третьего перемножителя 19, на первый вход которого приходит то же опорное напряжение с первого выхода квадратурного расщепителя 14. В результате на выходе третьего перемножителя 19 формируется одна из квадратурного составляющих дыхательной радиограммы, которая входит в суммарную реограмму.

Аналогично формируется вторая квадратурная составляющая дыхательной реограммы на втором перемножителе 16, третьем фильтре нижних частот 18 и четвертом перемножителе 20.

После сложения в сумматоре 21 на его выходе получается колебание, совпадающее по фазе и почти совпадающее по амплитуде с дыхательной составляющей суммарной реограммы с выхода детектора 12. На выходе вычитателя 22 остаются пульсовая составляющая реограммы и "остаток" дыхательной реограммы. Величина этого остатка или степень "подавления" зависит от коэффициента усиления усилителя 23. При коэффициенте, равном 100, дыхательная реограмма будет подавлена на 40 дБ, что вполне достаточно для расчета параметров пульсовой реограммы.

Выход вычитателя 22 соединен с одним из выходов многоканального регистратора 6.

Предложенный вариант реографа позволяет в отличие от известных приборов снимать и регистрировать одновременно дыхательную реограмму и пульсореограмму.

Формула изобретения

Многоканальный реограф, каждый канал которого содержит первый и второй аналоговые ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, входы которого подключены к выходам счетчика, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а также содержащий первый многоканальный регистратор и генератор-источник тока, выход которого соединен с первым входом преобразователя импеданс-напряжение, второй и третий входы которого соответственно через первые и вторые аналоговые ключи каждого из каналов соединены с исследуемыми участками биообъекта, а выход через фильтр верхних частот подключен к входу коммутатора, управляющие входы которого соединены с выходами счетчика, отличающийся тем, что в него введен второй многоканальный регистратор, а между каждым выходом коммутатора и каждым входом первого многоканального регистратора включен разделитель сигналов, состоящий из детектора, вход которого является входом разделителя сигналов, а выход соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом квадратурного расщепителя, первый выход которого соединен с первыми входами первого и третьего перемножителей, а второй выход соединен с первыми входами второго и четвертого перемножителей, причем между выходом первого и вторым входом третьего перемножителей и между выходом второго и вторым входом четвертого перемножителей включены соответственно второй и третий фильтры нижний частот, выходы третьего и четвертого перемножителей через сумматор соединены с входом "Вычитаемое" вычитателя, вход "Уменьшаемое" которого объединены с входом первого фильтра нижних частот, а его выход является первым выходом разделителя сигналов и соединен с соответствующим входом первого многоканального регистратора, а через усилитель соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, при этом выход первого фильтра нижних частот является вторым выходом разделителя сигналов, который соединен с соответствующим входом второго многоканального регистратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2