Апр 23

Л. А. Казарьян, Ю. А. Кукушкин

Скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) является важным параметром гемодинамики, характеризующим модуль упругости артериальных сосудов. Последний определяется двумя факторами: степенью напряжения мышечного слоя стенок артерии и степенью растяжения их под действием давления крови. Чем выше тоническое напряжение мышечного слоя, тем больше модуль упругости и выше скорость движения пульсовой волны в них. Таким образом, измеряя скорость распространения пульсовой волны, можно судить о модуле упругости стенок артерии, что весьма важно при изучении динамики кровообращения.

Кафедрой факультетской терапии Горьковского мединститута и кафедрой колебаний Горьковского университета был разработан электронный прибор для определения скорости распространения пульсовой волны. Этот прибор позволяет также автоматически измерять время ее распространения. Показания регистрируются стрелочным прибором. Однако прибор имеет ряд недостатков. Он не может непрерывно регистрировать изменение СРПВ, так как после каждого замера необходимо вручную устанавливать схему в исходное состояние, не приспособлен для ввода данных в ЦВМ и имеет малую точность измерения.

Предлагаемый нами прибор разработан для автоматического измерения временных интервалов с высокой точностью. Принцип действия его основан на том, что измеряемый интервал заполняется импульсами, следующими со строго определенной частотой. Число импульсов, пропорциональное времени распространения пульсовой волны, автоматически подсчитывается с помощью двоичного счетчика, управление работой которого осуществляется старт — и стоп-импульсами. Старт-импульс формируется от первого датчика, стоп-импульс–от второго. На выходе прибора выдаются сигналы, характеризующие время распространения пульсовой волны между двумя точками. Они выражены числом в двоичном коде либо в виде уровня напряжения.

Второе .назначение прибора состоит в автоматическом измерении частоты пульса, являющемся важным контрольным параметром в условиях любого наземного или летного эксперимента. Прибор автоматически подсчитывает число пульсовых сигналов, в качестве которых используются биотоки сердца (ЭКГ). Он включает в себя следующие основные узлы: генератор, двенадцатиразрядный триггерный счетчик 1, шестиразрядный триггерный счетчик 2, распределитель импульсов, триггер управления, датчики и усилители старт- и стоп-импульсов (усилитель 1 и усилитель 2), формирователи старт-импульсов и стоп-импульсов, два преобразователя код-аналог с коммутаторами и вентили переписи (рис. 2).

При измерении времени распространения пульсовой волны переключатели П1 и П2устанавливаются в положение 1.

Старт-импульс, роль которого выполняет сигнал, поступающий с усилителя 1, отмечает начало временного интервала и ставит триггер управления ТгУ в положение, обеспечивающее открытое состояние вентиля В2. Через этот вентиль на счетчик 1 подаются импульсы от камертонного генератора импульсов, имеющего высокостабильную частоту. С момента открытия вентиля счетчик начинает счет импульсов генератора.

В качестве импульса, отмечающего конец временного интервала, используется сигнал с усилителя 2, который поступает на вход распределения импульсов (РИ). Последний имеет 4 выхода, с которых снимаются 4 импульса. Передним фронтом первого импульса РИ формируется стоп-импульс, который устанавливает триггер управления в исходное положение и отмечает конец временного интервала. Вентиль В2 при этом закрывается, прекращая поступление импульсов генератора на счетчик, показания которого пропорциональны величине временного интервала между старт — и стоп-импульсами.

Записанный в счетчике 1 цифровой код с помощью преобразователя код-аналог преобразуется в напряжение, подаваемое на коммутатор.

Первый импульс РИ, кроме отмеченной операции, закрывает вентиль В1 до окончания полного цикла измерения. Это вызвано тем, что следующий старт-импульс может прийти до окончания обработки результата предыдущего измерения. В этом случае возобновится поступление на счетчик импульсов от РИ и нарушится нормальная работа прибора.

Второй импульс РИ сдвинут относительно переднего фронта первого импульса на время:

t = n τ = 12 мксек

где n – число разрядов в счетчике 1;

τ – время переброса одного триггера.

Этот импульс через вентили переписи осуществляет выдачу показаний счетчика в двоичном коде.

Третий импульс РИ открывает коммутатор 1. Результат измерения преобразователя код-аналог в виде уровня напряжения выдается на регистратор.

Четвертый импульс РИ устанавливает все разряды счетчика в нулевое положение, что обеспечивает подготовку счетчика к новому циклу измерений.

При измерении частоты пульса переключатели П1 П2 устанавливаются в положение 2, а формирователь стоп-импульсов отключается. Роль стоп-импульса выполняет отрицательный импульс, снимаемый с дифференцирующей цепочки, которая подключена к последнему разряду счетчика 1. На формирователь старт-импульсов подается сигнал от усилителя электрокардиограммы (ЭКГ). Из зубца R ЭКГ формируются прямоугольные импульсы, которые поступают на ТгУ и на счетчик 2. Первый импульс ЭКГ открывает В2, и счетчик 1 начинает счет времени. Этот импульс фиксируется счетчиком 2, который считает сигналы пульса до тех пор, пока не произойдет заполнение счетчика 1. Время заполнения счетчика 1 является эталонным интервалом, в котором укладывается то или иное число ударов пульса.

Распределитель импульсов выполняет те же операции, что и в режиме измерения времени распространения пульсовой волны, только теперь уже по отношению к обоим счетчикам.

Значения напряжения на преобразователе код-аналог через коммутатор 2 поступают на регистратор. Амплитуда импульса на выходе коммутатора пропорциональна количеству ударов пульса за время заполнения счетчика 1.

Для того чтобы ошибка из-за ухода частоты ГИ не превышала единицы младшего разряда, нестабильность генератора должна быть:

где α – коэффициент нестабильности частоты генератора;

Nмакс – число импульсов, умещающихся в максимальном временном интервале.

Коэффициент нестабильности частоты камертонного генератора равен 2,3•10-5, поэтому ошибкой при измерении временных интервалов из-за нестабильности генератора импульсов можно пренебречь.

При измерении частоты пульса счетчик 1 вместе с ГИ является датчиком временного интервала, за который подсчитывается число пульсовых ударов. Поскольку в процессе полета на летательных аппаратах возможны значительные колебания частоты пульса в течение минуты, целесообразно измерения производить за 15 сек, а диапазон изменения частоты пульса принять равным 30 – 180 уд/мин (за 15 сек – 7,5 – 45 уд/мин). Зная частоту генератора и интервал времени, за который производится подсчет пульсовых ударов, можно определить число разрядов счетчика из условия:

где К – число разрядов счетчика 1 в режиме измерения частоты пульса;

fn
– частота генератора в режиме измерения частоты пульса (fn = 300 гц);

Δt – интервал времени, за который производится подсчет пульсовых ударов (Δt = 15 сек).

Оно составит: К = 13

Однако в этом случае временной интервал Δt увеличивается до 27,3 сек, что, как было отмечено выше, является неприемлемым. Поэтому было принято решение ограничиться двенадцатью разрядами. Тогда при fn = 300 гц и К = 12 истинный временной интервал будет равен:

Максимальная ошибка в определении частоты пульса за минуту равна:

Максимальная ошибка измерения времени распространения пульсовой волны – 5%

Похожие статьи:

  1. Автоматический измеритель параметров артериального давления с помощью дистально-периметрического метода Л. А. Казарьян, Ю. А. Кукушкин Полеты на перспективные летательных...
  2. К вопросу об автоматическом измерении мгновенных значений интервалов R–R и регистрации частоты пульса В. В. Мосензов В настоящее время инженеры настойчиво работают над...
  3. Аппаратура и приборы для регистрации физиологических функций летчиков в условиях полета Ю. В. Никифоров Современная радиоэлектроника имеет три основных направления развития:...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.