Устройство для восстановления электрокардиосигнала

 

Изобретение относится к биомедицинской телеметрии и может найти применение в многоканальных системах передачи биомедицинских сигналов и вычислительных комплексах обработки медико-биологической информации экспериментальной, клинической, спортивной и космической медицины. Данное устройство восстанавливает исходный электрокардиосигнал, который вначале был преобразован в цифровую форму путем отображения приращений существенных дискретных отсчетов по отношению к предыдущим и передан по каналу связи. Технический результат: применение предлагаемого устройства позволит значительно уменьшить материальные затраты на обработку, передачу и хранение медико-биологической информации. 3 ил.

Изобретение относится к технике биомедицинской телеметрии и может использоваться для передачи электрокардиосигнала в системах передачи медико-биологической информации совместно с устройством сжатия электрокардиосигнала.

По классу A 61 B 5/04 функционально похожих аналогов не существует.

Наиболее близким к предложенному является устройство для восстановления сообщений, содержащее селектор сигналов, блок синхронизации, преобразователь кода, ключи, первый и второй элементы ИЛИ, регистры кода и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу приемника информации [Авторское свидетельство СССР N 320043, кл. H 03 K 13/00, 1970].

Известное устройство не позволяет получить высокой точности восстановления сообщений.

Решаемая задача - повышение точности восстановления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для восстановления сообщений, содержащее селектор сигналов, блок синхронизации, преобразователь кода, ключи, первый и второй элементы ИЛИ, регистры кода и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу приемника информации, введены третий и четвертый элементы ИЛИ, сумматоры, регистры и формирователь управляющего сигнала, первый выход которого подключен к входу преобразователя кода, выход которого соединен с первым входом первого ключа и с первым входом второго ключа, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом первого сумматора, с первым входом третьего элемента ИЛИ и с первым входом цифроаналогового преобразователя, к второму входу которого подключен первый выход блока синхронизации, вход которого соединен с первым выходом селектора сигналов, второй выход которого подключен к первому входу формирователя управляющего сигнала, второй выход которого соединен с вторым входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, к второму входу которого подключен выход второго регистра, первый вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, с вторым входом первого регистра и с третьим входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и с первым входом первого регистра кода, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра, первый вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, с вторым входом первого регистра кода и с третьим входом третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго регистра кода, второй вход которого соединен с вторым входом второго ключа и с третьим выходом формирователя управляющего сигнала, к второму входу которого подключен четвертый выход блока синхронизации, пятый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, с первым входом третьего регистра кода, к второму входу которого подключен выход третьего элемента ИЛИ и с третьим входом второго регистра кода, выход которого подключен к первому входу третьего ключа, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и с вторым входом первого сумматора, к третьему входу которого подключен выход третьего регистра кода, причем четвертый выход формирователя управляющего сигнала соединен с вторым входом третьего ключа, а выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего регистров.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для восстановления электрокардиосигнала; на фиг. 2 - исходный аналоговый сигнал, подлежащий дискретизации и квантованию; на фиг. 3 - структура кодограмм.

Устройство содержит селектор 1 сигналов, блок 2 синхронизации, формирователь 3 управляющих сигналов, преобразователь 4 кода, первый ключ 5, второй ключ 6, первый элемент ИЛИ 7, второй элемент ИЛИ 8, третий элемент ИЛИ 9, четвертый элемент ИЛИ 10, первый регистр 11, второй регистр 12, третий регистр 13, первый сумматор 14, второй сумматор 15, третий сумматор 16, первый регистр 17 кода, второй регистр 18 кода, третий регистр 19 кода, третий ключ 20, цифроаналоговый преобразователь 21, получатель 22 информации, устройства 7, 11, 12, 15 объединены в блок 23 суммирования по "модулю два", устройства 8, 13, 16, 17 - в блок 24 формирования текущего приращения, а устройства 9, 10, 14, 18, 20 - в блок 25 формирования истинного значения.

Устройство для восстановления электрокардиосигналов работает следующим образом.

Селектор 1 сигналов производит выделение электрокардиосигналов. При этом, если по каналу связи передается полное значение отсчета, количество переданных сигналов определяется значностью кода, если же передается значение приращения, то число сигналов равно числу разрядов кода, начиная с младшего и заканчивая последним значащим (единичным) старшим. Структура кодограмм представлена на фиг. 3. После окончания приема сигналов в формирователе 3 управляющих сигналов формируется сигнал, который подается на управляющие входы первого ключа 5 и второго ключа 6, причем ключ 5 открывается в случае, если принимается сигнал оценочного приращения, а ключ 6, если передается полное значение отсчета, при этом одновременно с сигналом управления, подаваемым на ключ 6, формируется сигнал, подаваемый на второй вход регистра 18, который переводит этот регистр в нулевое состояние. С первого выхода формирователя 3 управляющих сигналов сигнал, представляющий собой полное значение отсчета или линейное оценочное приращение в цифровой форме, записывается в преобразователь 4 кода, откуда считывается в параллельном коде и записывается в регистры 12 и 13 или в регистр 11, в зависимости от сигнала управления, подаваемого на ключи 5 и 6, сформированного в формирователе 3 управляющих сигналов.

На фиг. 2,а показан исходный, подлежащий передаче аналоговый сигнал.

На участках, где крутизна не изменяется, оценочное линейное приращение передается лишь один раз вначале, что изображено на фиг. 2,а в момент времени t1, t2, t7, t9, t12, t17, t18, t19, t20. Величина приращений соответствует числу несовпадающих разрядов двух соседних отсчетов, в момент времени, когда отсчеты избыточны (величина не изменяется), т.е. когда ( ) (фиг. 2,б моменты времени t3-t6, t10-t11, t13-t16), суммирование по модулю два предыдущего отсчета со значением не позволяет получить следующего истинного значения отсчета. Поэтому в моменты, когда по каналу не передаются значения очередное истинное значение получается путем суммирования с переносом разрядов с учетом знака приращения. Величина и знак приращения определяется из предыдущего истинного и последующего значения, полученного при суммировании по модулю два в блоке 24 формирования текущего приращения. Очередное истинное значение отсчета получается в блоке 25 формирования истинного значения в результате суммирования предыдущего значения с текущими значениями приращения.

При приеме полного значения отсчета это значение записывается в регистры 12 и 13. Следующим тактовым импульсом, поступающим из блока 2 синхронизации, производится считывание информации из регистров 11 и 12 и суммирование этих значений по модулю два с записью результата суммирования в регистры 17 и 19. Затем сигналом синхронизации производится считывание информации из регистров 13 и 17 и суммирование с определением величины текущего приращения и его знака с записью его в регистр 18 (в данном случае оно равно нулю, так как в регистрах 13 и 17 хранились одинаковые значения). Очередной синхроимпульс производит считывание из регистров 18 и 19 и суммирования значений, хранящихся в них (в данном случае в регистре 19 хранится полное значение отсчета, принятое из канала, записанное из схемы 23 суммирования по модулю два, а регистр 18 находится в нулевом состоянии) с перезаписью текущего значения приращения в регистре 18, с записью полученного значения в регистр 19, выдачей значения в цифроаналоговый преобразователь 21 и записью значения в регистры 12 и 13.

При приеме это значение записывается в регистр 11. Затем производится суммирование его по модулю два этого значения с предыдущим истинным значением и запись результата суммирования в регистры 17 и 19. Очередным тактовым импульсом производится суммирование в блоке 24 формирования текущего приращения с определением величины и знака приращения и запись его в регистр 18.

Затем после суммирования в блоке 25 формирования истинного значения записывается в регистры 12, 13 и 19 и выдается в цифроаналоговый преобразователь 21 (здесь следует заметить, что ключ 20 при приеме закрыт на время формирования этого истинного значения управляющим сигналом с формирователя 3 управляющих сигналов, так как в противном случае в блоке 25 формирования истинного значения было бы получено значение отсчета больше истинного на величину текущего приращения).

В том случае, когда по каналу связи информация не передается (фиг. 2,а моменты времени t3-t6, t9, t13-t16), устройство работает следующим образом.

Исходя из предыдущего режима работы в регистрах 13, 12, 19 записано истинное значение, в регистре 18 - значение текущего приращения. Следовательно, при суммировании по модулю два в блоке 23 формируется также предыдущее значение отсчета, значит, при суммировании в блоке 24 формирования текущего значения результата суммирования оказывается равным нулю, а очередное истинное значение получается в блоке 25 формирования истинного значения с выдачей его на цифроаналоговый преобразователь 21 и записью в регистры 12, 13, 19. Очередное значение отсчета (например, значение момент t17) формируется по такому же алгоритму. Исходный аналоговый сигнал и восстановленный изображены на фиг. 2,а,в.

Таким образом, получателю информации выдается исходный аналоговый сигнал. Погрешность восстановления будет определяться величиной максимально-допустимой апертуры, задаваемой на передающей стороне в устройстве для передачи сообщений с адаптивной дискретизацией.

Предполагаемое устройство может найти применение в системах связи при передаче электрокардиосигналов для увеличения числа обслуживаемых пациентов (в 2-5 раз), в системах обработки диагностической медико-биологической информации. Применение предполагаемого устройства позволит значительно уменьшить материальные затраты на обработку, передачу и хранение медико-биологической информации.

Формула изобретения

Устройство для восстановления электрокардиосигнала, содержащее селектор сигналов, блок синхронизации, преобразователь кода, ключи, первый и второй элементы ИЛИ, регистры кода и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу приемника информации, отличающееся тем, что введены третий и четвертый элементы ИЛИ, сумматоры, регистры и формирователь управляющего сигнала, первый выход которого подключен к входу преобразователя кода, выход которого соединен с первым входом первого ключа и первым входом второго ключа, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с выходом первого сумматора, первым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом цифроаналогового преобразователя, к второму входу которого подключен первый выход блока синхронизации, вход которого соединен с первым выходом селектора сигналов, второй выход которого подключен к первому входу формирователя управляющего сигнала, второй выход которого соединен с вторым входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, к второму входу которого подключен выход второго регистра, первый вход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, вторым входом первого регистра и третьим входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и первым входом первого регистра кода, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом третьего регистра, первый вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, вторым входом первого регистра кода и третьим входом третьего сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго регистра кода, второй вход которого соединен с вторым входом второго ключа и третьим выходом формирователя управляющего сигнала, к второму входу которого подключен четвертый выход блока синхронизации, пятый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, первым входом третьего регистра кода, к второму входу которого подключен выход третьего элемента ИЛИ, и третьим входом второго регистра кода, выход которого подключен к первому входу третьего ключа, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и вторым входом первого сумматора, к третьему входу которого подключен выход третьего регистра кода, причем четвертый выход формирователя управляющего сигнала соединен с вторым входом третьего ключа, а выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с вторыми входами второго и третьего регистров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3