фонокардиографическая приставка к электрокардиографу

Формула изобретения

Фонокардиографическая приставка к электрокардиографу, содержащая последовательно соединенные микрофон, усилитель, блок полосовых фильтров, блок аналого-цифровых преобразователей, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения вывода информации в аналоговом виде с замедлением в N раз и возможности записи фонокардиографических сигналов на регистрирующие устройства с полосой пропускания F/n, вторые входы блока аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с первыми выходами блока управления, вторые выходы которого соединены с оперативным запоминающим устройством, информационные выходы которого с помощью общей шины объединены с входами блока аналого-цифровых преобразователей и блока цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соответственно соединены с входами блока согласующих усилителей, выходы которых являются выходами приставки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, предназначенным для регистрации тонов и шумов сердца с целью проведения диагностических исследований в амбулаторно-поликлинических учреждениях, клиниках, санаториях, диагностических центрах, врачебно-физкультурных диспансерах.

Основной задачей фонокардиографии (ФКГ) является запись тонов и шумов сердца, связанных с его сокращением и расслаблением, током крови и работой клапанного аппарата. Наиболее информативная часть этих звуков лежит в диапазоне 20 400 Гц. Следовательно, ФКГ может быть записана без искажений только на регистраторах, имеющих соответствующую полосу пропускания (фотооптические, струйные).

Амплитудно-частотные характеристики перьевых регистраторов позволяют воспроизводить без искажения амплитуды сигналы до 80 100 Гц, следовательно, для записи фонокардиограмм они не пригодны.

В связи с этим, использовались различные способы преобразования сигнала с трансформацией частот или с записью по огибающей для записи ФКГ на перьевых электрокардиографах. Однако и эти способы не нашли применения во врачебной практике, т.к. исключают возможность реальной звуковой картины сердца (документирование) и ее визуальной оценки.

Известные устройства, рассчитанные на низкочастотную, непосредственно видимую, запись звуков сердца, серийно выпускавшиеся приставки ПФКГ-I оказались непригодными в диагностической практике и сняты с производства. Выпускавшиеся ранее фонокардиографы модели 052 морально устарели и сняты с производства. Высокочастотные регистрирующие устройства с непосредственно видимой записью, отвечающие требованиям фонокардиографии (струйные, фотооптические и другие), дороги, сложны в изготовлении и в эксплуатации.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для исследования акустического поля сердца (см. авторское свидетельство СССР N 1138115). Данное устройство позволяет записать сердечный цикл и, освободив пациента, проводить обработку цифровых сигналов, анализ и диагностику результатов в его отсутствие. Устройство содержит электроакустические каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных контактного микрофона, усилителя, аналого-цифрового преобразователя, ОЗУ, а также блок корреляционной обработки, цифровой интегратор, микропроцессор. Результаты фонокардиограммы представлены в цифровом виде, для воспроизведения их необходимы дорогостоящие регистрирующие устройства. Данное устройство не позволяет производить аналоговую видимую запись звуков сердца, что является его недостатком.

Целью изобретения является запись тонов и шумов сердца в диапазоне F с использованием низкочастотных регистраторов с полосой пропускания F/n без искажения амплитудно-частотных характеристик фонокардиограммы.

Сущность изобретения заключается в том, что структура устройства отвечает высоким требованиям к амплитудно-частотной характеристике воспроизведения звуковых явлений, возникающих при работе сердца, и позволяет использовать для регистрации этих явлении низкочастотные регистрирующие устройства серийных отечественных электрокардиографов с непосредственной видимой записью.

Предлагаемое устройство позволяет записывать ФКГ на обычном перьевом регистраторе путем использования после оконечного каскада фоноусилителя буферной электронной памяти, в которую записывается в цифровом виде ФКГ-сигнал, с последующим выводом его через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) на регистратор с замедлением в 5 ^oC 10 раз по сравнению со скоростью записи (т. е. с реальным временем). Скорость носителя записи (бумаги) при этом также уменьшается во столько же раз.

В отличие от прототипа, который не позволяет осуществлять непосредственно видимую запись звуков сердца в аналоговой форме, с помощью предлагаемой фонокардиологической приставки, можно, используя низкочастотные регистрирующие устройства серийных отечественных электрокардиографов, производить непосредственную видимую запись и контролировать результаты в ходе исследования. В медицинских учреждениях нашей страны имеется большое количество электрокардиографов с перьевой записью, которые с предлагаемой приставкой могут использоваться в качестве фонокардиографов.

На чертеже (фиг. 1) представлена структурная схема заявляемого устройства. На чертеже (фиг. 2) представлена схема блока управления. На чертеже (фиг. 3) представлена схема блоков аналогоцифровых преобразователей, оперативного запоминающего устройства и цифро-аналоговых преобразователей.

Фонокардиологическая приставка к электрокардиографу содержит последовательно соединенные микрофон 1, усилитель 2, блок полосовых фильтров 3, блок аналого-цифровых преобразователей ( АЦП) 4, вторые входы которого соединены с первыми выходами блока управления 5, вторые выходы которого соединены с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 6, которое с помощью общей шины объединяется с АЦП 4 и блоком цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) 7, выходы которых соответственно соединены со входами блока согласующих усилителей 8, выходы которых являются выходами приставки.

Микрофон 1 преобразует звуковые колебания в электрические сигналы, по принципу действия может быть пьезоэлектрическим или динамическим.

Усилитель 2 предназначен для усиления электрического аналогового сигнала, собран по известной схеме усилителя низких частот.

Блок полосовых фильтров 3 является сменным и состоит из шести активных полосовых фильтров со следующими основными частотами пропускания каналов в Гц: вариант 1: 25, 50, 100, 200, 400, 400 (А); вариант 2: 35, 70, 140, 250, 400, 140 (А) в соответствии с принятыми в фонокардиографии стандартами (по Маасу и Веберу или Мангеймеру).

Блок АЦП4 состоит из семи восьмиразрядных АЦП (микросхема типа 1113 ПВ1) и предназначен для преобразования аналоговых сигналов, поступающих по семи независимым аналоговым входам, один из которых предназначен для электрокардиограммы, в цифровые сигналы.

Блок управления 5 состоит из генератора тактовых импульсов ( Д1 микросхема 555 ЛН1, кварцевый резонатор РК 242 МА), счетчика распределителя (Д2, Д9) (микросхема 555 ИЕ2), панели управления и предназначен для выработки управляющих сигналов.

ОЗУ 6 состоит из восьми статических оперативных запоминающих устройств (микросхема 565 РУ5) и предназначен для записи и хранения информации.

Блок ЦАП 7 состоит из семи восьмиразрядных ЦАП (микросхема 572 ПА1) и 14 регистров памяти (микросхема типа 561ИР9) и предназначен для преобразования цифровых сигналов, поступающих по семи независимым входам из ОЗУ 6, в пропорциональный аналоговый сигнал.

Блок согласующих усилителей 8 предназначен для согласования выходных аналоговых сигналов с входными цепями оконечных усилителей электрокардиографа.

Устройство работает в двух режимах.

Режим 1 запись звуков сердца в память в течение времени не менее 5 сек с непосредственной выдачей информации на регистрирующее устройство или осциллоскоп в реальном времени; режим 2- непрерывное циклическое считывание информации, записанной в устройство в режиме 1, выдача информации на регистрирующее устройство со скоростью V/5 ^oC 10.

Режим работы устройства определяется положением переключателя " Запись/Воспроизведение", расположенным в блоке управления 8. В режиме 1 переключатель "Запись/Воспроизведение" переводится в положение "Запись". Звуки сердца пациента в микрофоне 1 преобразуются в электрический сигнал, который усиливается входным усилителем и поступает в блок фильтров 3.

В блоке фильтров 3 осуществляется формирование фонокардио- логических характеристик в 6-ти частотных диапазонах со следующими основными частотами (Гц): вариант 1: 25,50,100,200,400,400(А); вариант 2: 35,70,140,250,400,14О(А).

Аналоговые сигналы из блока фильтров 3 по шести независимым каналам поступают в блок АЦП 4, где происходит преобразование информации из аналоговой формы в цифровую восьмиразрядную. Для каждого канала определен свой АЦП в блоке АЦП 4 и свой ЦАП в блоке ЦАП 7.

В блоке управления 5 (фиг.2) тактовые сигналы, формируемые генератором тактовых импульсов (ГТИ) (Д1, кварцевый резонатор В), поступают на счетчик адреса (Д2, ДЗ, Д5-Д9), на формирователь импульсов считывания блока ЦАП 7 (Д28, ДЗ0, ДЗ1, ДЗ2, Д40, Д41) и на вход записи младших разрядов блока ОЗУ 6.

Счетчик адреса вырабатывает сигналы выборки для блока ОЗУ 6. В схемах Д1.3, Д10-Д12, R2 сигнал, поступающий со счетчика адреса, формируются в сигналы записи в блок ОЗУ 6, а также через схему Д14-Д9 определяет восьмиразрядный адрес, поступающий в ОЗУ 6. Со счетчика адреса трехразрядная информация поступает на формирователь импульсов выборки блока АЦП 4 (Д29) и на формирователь импульсов блока ЦАП 7 (Д28, ДЗ0, ДЗ2).

Блок управления 5 циклически опрашивает АЦП всех каналов. При этом в момент выборки информация из магистрали записывается в блок ОЗУ 6 и блок ЦАП 7 (фиг.3). В блоке ЦАП 7 информация из восьмиразрядной цифровой формы преобразуется в аналоговую, поступает на блок выходных усилителей и далее на вход регистрирующего устройства.

В режиме 2 переключатель "Запись/Воспроизведение" переводится в положение "Воспроизведение" в блоке управления 5. По сигналу с этого переключателя прекращается выборка блока АЦП 4, выходы АЦП отключаются от магистрали переводом микросхем в 3 состояние. По сигналу, формируемому схемой Д10 в блоке управления 5, блок ОЗУ 6 переводится в режим считывания. Пo сигналу блока управления 5 осуществляется считывание информации, записанной в блок ОЗУ 6 со скоростью в 5-10 раз меньшей, чем в режиме 1. Далее эта информация в блоке ЦАП 7 преобразуется из цифровой формы в аналоговую и через блок согласующих усилителей 8 поступает на выход устройства, далее на регистрирующее устройство.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет записывать информацию о фонокардиограмме в цифровом виде в реальном масштабе времени, хранить ее, затем выводить информацию на регистрирующее устройство в аналоговой форме с замедлением в N раз, при одновременном замедлении скорости движения носителя записи на регистраторе в n раз по сравнению со стандартной, принятой для записи этого процесса. В качестве регистрирующих устройств можно ислользовать относительно дешевые низкочастотные перьевые регистрирующие устройства или серийные отечественные электрокардиографы, что позволяет значительно увеличить экономическую эффективность процесса снятия фонокардиограммы.