устройство телеметрического приема электрокардиосигнала

Формула изобретения

1. Устройство телеметрического приема электрокардиосигнала, содержащее последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов, формирователь сигнала определенной длительности, выполненный на частотном детекторе, и регистратор, отличающееся тем, что формирователь сигнала определенной длительности дополнительно содержит блок выборки и хранения детектированного сигнала, выход которого является выходом формирователя сигнала определенной длительности, и блок управления частотным детектором, вход которого является входом формирователя сигнала определенной длительности, а выход соединен с входом частотного детектора, выход которого подключен к входу блока выборки и хранения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно имеет включенный к выходу блока выборки и хранения аналого-цифровой преобразователь и преобразователь параллельного кода в последовательный для связи с персональным компьютером.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем частотный детектор выполнен в виде преобразователя частоты в напряжение в интегральном исполнении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для телеметрической передачи биоэлектрических сигналов.

Известны устройства для приема электрокардиосигналов, работающие по принципу частотной модуляции, основными элементами которых являются последовательно соединенные формирователь принятого сигнала, преобразователь частоты в напряжение и регистрирующее устройство [а.с. СССР N 733644, кл. A 61 b 5/04, 1975; а.с. СССР N 888934, кл. A 61 b 5/04, 1980; Халфен Э.Ш. Опыт работы дистанционного кардиологического консультативно-диагностического центра с телеметрической системой ЭКГ диагностики. - Кардиология, 1974, N 10, с. 26] . Однако эти системы для приема электрокардиосигналов либо не обеспечивают высокой точности и помехозащищенности передаваемой информации, либо конструктивно сложны и трудоемки в настройке.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является система передачи электрокардиограмм по телефону "Волна-1М", выпускаемая Борисоглебским приборостроительным заводом, разработанная объединением "Алмаз" г. Саратова [Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОММ 1.419.028 ТО, 1990 г] . Она состоит из формирователя прямоугольных импульсов, частотного детектора и регистратора. В частотном детекторе сигнал дифференцируется и из него формируются стабильные калиброванные по длительности импульсы. При изменении частоты меняется скважность этих импульсов и после интегрирования выделяется информационная составляющая сигнала в диапазоне 0,2^oC60 Гц. В качестве регистратора используется серийно выпускаемый прибор - быстродействующий самопишущий Н3031-1 (ТУ 25-0445.047-84).

Недостатком прототипа является то, что для получения калиброванных импульсов необходимо иметь высокоточный и стабильный источник тока, одновибратор, вырабатывающий импульсы строго определенной длительности, интегратор, характеристика которого не зависит от изменения условий работы прибора. В прототипе поставленная задача выделения низкочастотной составляющей информационного сигнала решается при помощи сложных технических решений, выполненных на дискретных элементах и микросхемах малой степени интеграции общего назначения, что влечет за собой невысокую надежность и большую потребляемую электрическую мощность, сложность в изготовлении, настройке и обслуживании.

Цель изобретения - повышение точности устройства при его упрощении.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство телеметрического приема электрокардиосигнала, включающее последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов, демодулятор, выполненный на частотном детекторе, и регистратор, введены блок выборки и хранения детектированного сигнала, выход которого является выходом демодулятора, и блок управления частотным детектором, вход которого является входом демодулятора, а выход соединен с входом частотного детектора, выход которого, в свою очередь, подключен к входу блока выборки и хранения.

Дополнительным вариантом является подключение к выходу блока выборки и хранения аналого-цифрового преобразователя и преобразователя параллельного кода в последовательный для связи с персональным компьютером.

Другим дополнением к основному варианту изобретения является выполнение частотного детектора в виде преобразователя частоты в напряжение и его интегральное исполнение.

Неочевидным является конструктивный прием, описанный в отличительной части формулы, обеспечивающий отсоединение выхода частотного детектора от запоминающей емкости блока выборки и хранения в момент преобразования демодулированного сигнала в цифровой код в аналого-цифровом преобразователе, запускаемом синхронно с частотным детектором. Это дает преимущества в точности и возможности подключения устройства к персональному компьютеру, а не только к самопишущему прибору.

На фиг. 1, 2, 3 представлено предлагаемое устройство, где: 1 - формирователь прямоугольных импульсов; 2 - формирователь сигнала определенной длительности, в частности демодулятор; 3 - блок управления демодулятора (БУ); 4 - частотный детектор (ЧД); 5 - блок выборки и хранения детектированного сигнала (БВХ); 6 - регистратор; 7 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 8 - преобразователь параллельного кода в последовательный; 9 - импульсный трансформатор (ИТ); 10 - операционный усилитель, включенный по схеме ограничения; 11 - полосовой фильтр с четырьмя каскадами (ПФ); 12 - операционный усилитель; 13 - формирователь коротких импульсов; 14 - операционный усилитель с нелинейной обратной связью; 15 - интегральный преобразователь напряжение-частота; 16 - управляемый аналоговый ключ; 17 - запоминающая емкость; 18 - буферный операционный усилитель-повторитель.

В предлагаемом устройстве формирователь прямоугольных импульсов 1 выполнен аналогично формирователю в прототипе. Он предназначен для согласования с телефонной линией связи (ЛС), оптимальной фильтрации полезного частотно-модулированного сигнала и получения на выходе импульсов прямоугольной формы. Согласование с телефонной линией связи производится с помощью импульсного трансформатора 9 с достаточно большим коэффициентом трансформации и операционного усилителя, включенного по схеме ограничителя 10, с целью исключить состояние насыщения, вносящее недопустимые искажения и запаздывание сигнала [Ж. Марше. Операционные усилители и их применение. - Энергия, Ленинградское отделение, 1974, с. 68]. Для подавления акустических и электрических помех телефонной линии связи, не входящих в полосу входного частотно-модулированного сигнала, построен четырехзвеный активный полосовой фильтр, состоящий из последовательно включенных операционных усилителей с общей отрицательной обратной связью 11, каждый из которых настроен на соответствующую частоту для формирования полосы пропускания [Ж.Марше. Операционные усилители и их применение. - Энергия, Ленинградское отделение, 1974, с.190-195]. Выходные прямоугольные импульсы формируются при помощи операционного усилителя 12, включенного по схеме без обратной связи, и поступают в демодулятор 2. Блок управления демодулятора (БУ) 3 вырабатывает сигналы запуска частотного детектора (ЧД) 4 и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7, а также сигнал управления блоком выборки и хранения демодулированного сигнала (БВХ) 5 таким образом, чтобы зафиксировать потенциал с ЧД за 1-2 мкс до начала до его аналого-цифрового преобразования и следующего запуска ЧД. Для этого при помощи интегральной логической микросхемы КР561ЛА7 и RC-цепочки 13 формируют короткий импульс, который управляет БВХ 5 и одновременно запускает АЦП 7 и формирователь управляющего сигнала ЧД, представляющий из себя операционный усилитель 14 с нелинейной обратной связью. Частотный детектор выполнен на базе интегральной микросхемы КР1108ПП1 преобразователя напряжение-частота 15 включенного по схеме обратного преобразователя частота-напряжение [Федорков Б. Г. , Телей В.А. Микросхемы АЦП и ЦАП: функционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990, 257 с.]. Сигнал с ЧД 4 поступает в БВХ 5, который представляет собой управляемый аналоговый ключ 16, выполненный на микросхеме К590КН5 с очень большим сопротивлением в разомкнутом состоянии запоминающей емкости 17 с малыми токами утечки и буферного элемента с большим входным сопротивлением для согласования БВХ со следующими элементами схемы, выполненного на операционном усилителе КР190УД1408 (18). На время управляющего сигнала с БУ 3 аналоговый ключ 16 замыкается и запоминающая емкость 17 заряжается до уровня выхода частотного детектора 4 [Алексеенко А. Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. - М. : Радио и связь, 1981, с.178-185]. Этот уровень сигнала остается для следующего цикла записи и является результатом мгновенного измерения периода частотно-модулированного сигнала. Сигнал с выхода БВХ 5 записывается на регистратор 6 для получения результатов телеметрического приема ЭКГ на твердом носителе (фиг. 1). Для создания баз данных на основе современных безбумажных компьютерных технологий сигнал с выхода БВХ 5 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7, где преобразуется в параллельный цифровой код, поступающий на вход преобразователя в последовательный код 8 который можно в свою очередь ввести в персональный компьютер через последовательный порт RS232 для дальнейшей обработки и архивирования (фиг. 2).

Суть работы предлагаемого устройства заключается в отключении при помощи БВХ 5 измерительной части устройства от регистратора 6 (фиг. 1) или регистратора и АЦП 7 с преобразователем 8 (фиг. 2), причем запись в БВХ происходит в строго фиксированные моменты времени перед запуском ЧД 4 и АЦП 7. Таким образом полезный сигнал в момент регистрации (фиг.1), либо преобразования (фиг.2) фиксирован, т.е. изолирован от влияния измерительных цепей и наоборот, что существенно повышает точность устройства. Упрощение устройства, а следовательно повышение его надежности при снижении трудоемкости при изготовлении и потребляемой мощности, достигается за счет использования в качестве частотного детектора 4 микросхемы большой степени интеграции с хорошей линейностью преобразования в широком диапазоне частот.