專利名稱：心臟導(dǎo)管數(shù)據(jù)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本儀器主要用于對(duì)心導(dǎo)管檢查的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，是心臟病尤其是先心病的重要診斷儀器。
心臟導(dǎo)管資料中數(shù)據(jù)較多，病例與病例之間的情況千變?nèi)f化，計(jì)算中使用的公式繁瑣復(fù)雜難于記憶，通常用人工處理這些數(shù)據(jù)即使是有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員也需幾小時(shí)，還常因公式使用不當(dāng)，計(jì)算錯(cuò)誤而影響資料的準(zhǔn)確分析。目前，在國(guó)內(nèi)外還沒有專門處理心臟導(dǎo)管資料這一類儀器。誠(chéng)然解決以上資料分析可以編制軟件在微機(jī)上處理，但由于微機(jī)的成本高，使用操作技術(shù)要求高，并需備用專門軟件，如采用單板機(jī)功能又滿足不了要求，且需要作較大的改造。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種適合于心導(dǎo)管數(shù)據(jù)分析處理的專用機(jī)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低、重量輕、體積小、操作簡(jiǎn)易、不需要微機(jī)的予備知識(shí)，非專業(yè)人員也可使用，只要把四十多個(gè)原始數(shù)據(jù)從鍵盤輸入機(jī)內(nèi)，可在幾分鐘之內(nèi)自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確地將原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)以及最后的分析計(jì)算結(jié)果以表格形式打印出來，歸入病例檔案。
本儀器是采用硬件和軟件相結(jié)合來完成特定功能的儀器。硬件由主機(jī)板、電源、打印機(jī)、鍵盤及顯示器組成。軟件包括監(jiān)控程序、專用醫(yī)療程序和打印程序。鑒于導(dǎo)管資料的分析主要是計(jì)算、邏輯分析、標(biāo)準(zhǔn)制定及公式的選擇等，因此采用了中央處理器Z－80CPU的智能部件，以中央處理器為核心配置上Z－80系列的其他部件，數(shù)據(jù)輸入通過3×8陣列鍵盤電路，顯示器采用8個(gè)七段顯示數(shù)碼管組成，輸出采用PP－40四色小型描繪儀，其接口電路由一片雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、電容、電阻組成的觸發(fā)脈沖發(fā)生器及一片八緩存器組成。
輸入心導(dǎo)管數(shù)據(jù)分析儀的數(shù)據(jù)資料主要分為血氧、壓力兩大部分，共四十多個(gè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)資料的分析計(jì)算可測(cè)定心腔間大血管間異常分流的部位和方向，計(jì)算心排血量，心排血指數(shù)，全肺阻力，肺小動(dòng)脈阻力，二尖瓣口面積等參數(shù)，可對(duì)心肺功能得出正確的估價(jià)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本儀器作進(jìn)一步說明
圖1 電源原理圖圖2 主機(jī)板方框圖圖3 主機(jī)板電路圖圖4 鍵盤布置圖本儀器由主機(jī)板、電源、打印機(jī)、鍵盤及顯示器組成。打印機(jī)采用PP－40四色小型描繪儀。
電源電路(
圖1)，220V的交流電壓經(jīng)變壓器T分兩路，分別經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓獲得一路為5V，1.5A的直流穩(wěn)壓電源，供主機(jī)板用；另一路為12V，1A的直流穩(wěn)壓電源，供打印機(jī)用。D1、D2為整流硅堆，C1、C4為整流濾波電容，7805和7812是集成電路穩(wěn)壓片，C2、C3、C5、C6為去耦電容，用來減小波紋系數(shù)。
主機(jī)板方框圖如圖2所示，Z80CPU為中央處理器，是本儀器的核心，用來完成軟件的執(zhí)行，數(shù)據(jù)的輸入輸出控制等功能；EPROM為8K字節(jié)的可擦去只讀存貯器，貯存(固化)所有軟件語句，包括監(jiān)控程序，心導(dǎo)管數(shù)據(jù)處理程序和打印程序；RAM為2K隨機(jī)存取存貯器，用來存放數(shù)據(jù)文件及程序；顯示及鍵盤掃描電路；PIO為并行輸入／輸出接口芯片；PIO和打印機(jī)接口用來完成與打印機(jī)的連接；主振時(shí)鐘電路產(chǎn)生2MHZ的時(shí)鐘信號(hào)，以協(xié)調(diào)中央處理器及并行輸入／輸出接口芯片的正常工作之用；地址譯碼器用來實(shí)現(xiàn)對(duì)8K可擦去只讀存貯器EPROM及2K隨機(jī)存取存貯器RAM的地址空間分配。
主機(jī)板電路如圖3所示，中央處理器Z－80CPU〔U1〕，有三組總線地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。全部功能是通過CPU在軟件的支配下完成的，各連線分別說明如下(1)中央處理器的地址總線A0－A15共16位，可直接尋址存貯單元64K，本儀器對(duì)前16K進(jìn)行譯碼輸出，地址空間為0000－3FFFH，用〔U8〕八中取一譯碼器(74LS138)作為存貯器的地址譯碼?！睻3、U4、U5、U6〕為可擦去只讀存貯器EPROM(2716)，〔U2〕為隨機(jī)存取存貯器RAM(6116)，〔U2－U6〕均為每片容量2K字節(jié)的存貯器芯片，每片的11根地址線A0－A10接至中央處理器〔U1〕，這樣每片可以尋址2K字節(jié)。然后對(duì)地址總線A11、A12和A13經(jīng)八中取一譯碼器〔U8〕進(jìn)行譯碼，譯碼器8根輸出線的每根對(duì)應(yīng)2K字節(jié)的內(nèi)存空間，本儀器使用5根順序接到可擦去只讀存貯器EPROM、隨機(jī)存取存貯器RAM〔U2〕的片選端CE和DE。當(dāng)中央處理器CPU查詢內(nèi)存單元時(shí)，在任一時(shí)刻，只讀出或?qū)懭胍粋€(gè)存貯單元，亦即當(dāng)CPU在前16K字節(jié)內(nèi)存空間0000－3FFFH間查詢存貯器時(shí)，八中取一譯碼器〔U8〕的8根輸出線中只有一根有效。地址總線A14、A15和CPU的存貯器請(qǐng)求信號(hào)MREQ三根線作為控制線，只有存貯器請(qǐng)求信號(hào)MREQ有效。A15＝A14＝0時(shí)，才允許對(duì)A11、A12、A13進(jìn)行譯碼輸出。由于譯碼器〔U8〕的三個(gè)控制端中只有兩個(gè)是低電平有效，一個(gè)為高電平有效。因此將地址總線的A15經(jīng)過〔U14〕六反相器反相才接到地址譯碼器〔U8〕的控制端。
本儀器的全部軟件約8K字節(jié)，固化在4片可擦去只讀存貯器IPROM〔U3、U4、U5、U6〕中，采用一片隨機(jī)存取存貯器〔U2〕作為數(shù)據(jù)文件的存放區(qū)。本儀器存貯器的地址空間分配為譯碼輸出地址器件y00000－07FFH U3(EPROM)y10800－0FFFH U4(EPROM)y21000－17FFH U5(EPROM)y31800－1FFFH U5(EPROM)y42000－27FFH 未使用y52800－2FFFH 未使用y63000－37FFH U2(RAM)y73800－3FFFH 未使用中央處理器的地址總線A0－A10，每一根都經(jīng)過一個(gè)10K電阻〔R11－R21〕接到＋5V電源上。八中取一譯碼器〔U9〕 (74LS138)為口地址譯碼器，用A5、A6、A7接到〔U9〕作為控制線(A5＝A6＝0、A7＝1時(shí)允許譯碼輸出)對(duì)接到〔U9〕的A2、A3、A4進(jìn)行譯碼，所以輸入／輸出(I／O)口地址占有空間是80－9FH，共32個(gè)口地址單元。
32個(gè)口地址分成8組，每組占有4個(gè)口地址單元，任一時(shí)刻譯碼器〔U9〕的輸出都只選中一組，中央處理器的地址總線A0，A1組成4種編碼，可以將每一組中的4個(gè)口地址單元加以區(qū)分，口地址分配如表1。
(2)中央處理器〔U1〕的數(shù)據(jù)總線共8位D0－D7，是一組雙向總線，用于中央處理器輸入／輸出接口、存貯器之間進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)和命令。并行輸入／輸出接口芯片〔U7〕(280－PIO)用來實(shí)現(xiàn)與打印機(jī)連接?！睻7〕的片選端 CE接到譯碼器〔U9〕的輸出。A、 B口選擇B／A端接到地址總線A0上；控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器選擇C／D端接到地址總線A1上，這樣接口片〔U7〕的4個(gè)口地址為80H－83H(見表1)?！睻7〕芯片的數(shù)據(jù)總線直接掛在中央處理器CPU的數(shù)據(jù)總線上，〔U7〕的A口工作在輸出方式。A口的數(shù)據(jù)總線PA7－PA0經(jīng)過八緩存器〔U22〕(74LS244)接到打印機(jī)的數(shù)據(jù)總線上。由于〔U22〕的兩個(gè)片選端CE1和CE2接到低電位上(接地)，因此〔U22〕總是處在選通狀態(tài)，打印機(jī)準(zhǔn)備好信號(hào)ACK接到〔U7〕的A口選通端ASTB，當(dāng)打印機(jī)的準(zhǔn)備好信號(hào)ACK端輸出一個(gè)“低”電平時(shí)，打印機(jī)可以從八緩存器〔U7〕的A口數(shù)據(jù)輸出寄存器中取走數(shù)據(jù)。打印機(jī)的“忙”信號(hào)BUSy線接到〔U7〕B口的數(shù)據(jù)線PB6上。B口的數(shù)據(jù)寄存器工作在輸入方式，當(dāng)打印機(jī)的忙信號(hào)BUSy為高電平時(shí)，打印機(jī)處在“忙”狀態(tài)，不接受數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)打印機(jī)處在“不忙”狀態(tài)時(shí)，BUSy向PB6送一個(gè)“低”電平，在軟件的管理下就可打印一次數(shù)據(jù)(打印接口采用程控方式)?！睻23〕雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CD4538)電容C10、電阻R20組成的觸發(fā)脈沖發(fā)生器和一片八緩存器〔U22〕組成打印機(jī)接口電路?！睻22〕產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，其脈沖寬度由C10、R30決定，以便協(xié)調(diào)打印機(jī)的工作。
DG1－DG8是八個(gè)七段顯示數(shù)碼管組成的顯示器，可以顯示十進(jìn)制數(shù)，小數(shù)點(diǎn)和由程序設(shè)定的字符。八D鎖存器〔U16〕 (74LS273)是字形鎖存器，即令顯示器的字形代碼通過數(shù)據(jù)總線送入〔U16〕并鎖存起來。八D鎖存器〔U17〕(74LS273)是字位鎖存器，即將要顯示的字位數(shù)碼通過數(shù)據(jù)總線寫入〔U17〕并鎖存起來，當(dāng)字形鎖存器和字位鎖存器被選通后(字形鎖存器的口地址是88H，字位鎖存器的口地址是8CH)，鎖存在鎖存器內(nèi)的數(shù)據(jù)就可以送出，并通過六驅(qū)動(dòng)器〔U18、U19、U20〕將電流放大后點(diǎn)亮顯示器相應(yīng)的位和相應(yīng)段上的發(fā)光二極管，從而在所需的位置上顯示出所需的字形。R22－R29是數(shù)碼管內(nèi)的發(fā)光二極管的分壓限流電阻。
八D鎖存器〔U17〕除字位鎖存外還配合監(jiān)控程序掃描鍵盤以確定哪一列上有按鍵按下，八緩存器〔U21〕的作用是讀鍵值，其口地址是90H。
圖4虛線框內(nèi)是3×8陣列，由24個(gè)按鍵組成。各鍵的功能將在圖5中說明。R31－R33為限流電阻。
4兆赫的晶振XTAL與電阻R9、R10，電容C8、C9及六反相器〔U15〕(74LSO4)中的二個(gè)反相器組成振蕩電路產(chǎn)生4兆赫的振蕩頻率。然后經(jīng)雙D鎖存器〔U10〕(74LS74)進(jìn)行二分頻產(chǎn)生2兆赫的振蕩信號(hào)，再經(jīng)〔U15〕的另兩個(gè)反相器對(duì)其反相，分別加到中央處理器的時(shí)鐘輸入CLK和并行輸入／輸出接口PIO〔U7〕的時(shí)鐘輸入CLK，來協(xié)調(diào)其正常工作。
電容C7、電阻R6、R7及復(fù)位鍵RESET和〔U15〕中的二個(gè)反相器一起組成復(fù)位電路。
各芯片的動(dòng)作都是在中央處理器的控制下進(jìn)行的。
電阻R1，二極管D3接至六反相器〔U14〕輸出組成暫停狀態(tài)電路，在執(zhí)行－HALT指令時(shí)，HALT輸出低電平，這時(shí)CPU進(jìn)入暫停狀態(tài)。
(3)中央處理器CPU控制總線共13條。電阻R2－R5接至5V電源上，以保持工作狀態(tài)。存貯器請(qǐng)求MREQ和存貯器寫信號(hào)WR經(jīng)過四或門〔U11〕(74LS74)中的一個(gè)或門加到存取存貯器〔U2〕的WR，控制〔U2〕的寫操作。寫信號(hào)WR和輸入／輸出請(qǐng)求信號(hào)IORQ經(jīng)過四或門〔U11〕中的一個(gè)或門后通過四或門〔U12〕(74LS32)分別與〔U9〕八一取中譯碼器(74LS138)(口地址譯碼)的輸出或作用后，分別控制字形鎖存器〔U16〕的CP端和字位鎖存器〔U17〕的CP端。控制總線讀信號(hào)RD和輸入／輸出請(qǐng)求信號(hào)IORQ經(jīng)過〔U11〕中的或門后再與八中取一譯碼器〔U9〕的輸出通過〔U12〕或門后來控制〔U21〕八緩存器(74LS244)讀鍵值。取指令機(jī)器周期信號(hào)M1和復(fù)位信號(hào)RESET經(jīng)六反相器〔U24〕反相后再經(jīng)過或非門〔U28〕后加到〔U7〕的M1。
本儀器的各種特定功能及各芯片的動(dòng)作都是在軟件的管理下進(jìn)行的。當(dāng)電源接通后，首先執(zhí)行從OOOOH開始的監(jiān)控程序(固化在U3中)，原始數(shù)據(jù)從鍵盤上向機(jī)內(nèi)送入，被送數(shù)據(jù)首先在顯示器上顯示出來。當(dāng)按下數(shù)據(jù)有效(
)命令鍵時(shí)，就會(huì)通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)送到〔U2〕雖的數(shù)據(jù)文件專用寄存器中去(若做四則運(yùn)算就送到運(yùn)算區(qū)寄存器中去，地址是3045－305FH)。當(dāng)運(yùn)算完醫(yī)療專用程序(固化在U4、U5中)后，其分析處理的結(jié)果也將存放到〔U2〕中，并將計(jì)算結(jié)果中的第一個(gè)數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示出來，若使用NEXT鍵，可以查此數(shù)據(jù)之后的數(shù)據(jù)。若需要硬考貝輸出，只要按下PINT鍵，固化在〔U6〕中的打印程序就開始運(yùn)行。同時(shí)把存放在〔U2〕數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)的取出，并通過〔U7〕及〔U22〕將數(shù)據(jù)送入打印機(jī)，進(jìn)而由打印機(jī)按軟件指定的表格形式打印出分析處理報(bào)告。
圖4為3×8陣列鍵盤，說明如下
數(shù)字鍵
小數(shù)點(diǎn)鍵
四則運(yùn)算鍵
開平方鍵
用來檢查當(dāng)前數(shù)據(jù)的上一個(gè)數(shù)據(jù)鍵
用來檢查當(dāng)前數(shù)據(jù)的下一個(gè)數(shù)據(jù)鍵
刪除一位數(shù)據(jù)鍵
打印鍵
運(yùn)行鍵
數(shù)據(jù)文件進(jìn)入鍵，按此鍵后就可以向機(jī)內(nèi)鍵入原始數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)有效鍵，按此鍵就可以把數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)送到內(nèi)存
等號(hào)鍵，四則運(yùn)算時(shí)，按此鍵就可以得到計(jì)算結(jié)果
恢復(fù)鍵，按此鍵恢復(fù)到原始狀態(tài)表2是本儀器對(duì)一份實(shí)際病案的處理報(bào)告，說明如下在作心臟導(dǎo)管檢查數(shù)據(jù)資料分析處理時(shí)，首先按一定順序輸入原始數(shù)據(jù)，它們是血色素(HB)、身高(H)、體重(W)、基礎(chǔ)熱卡(BC)、各部位血標(biāo)本 血氧飽和度17個(gè)(表中SAT列內(nèi))，各部位壓力21個(gè)，按收縮壓／舒張壓(平均壓)的順序輸入(表中PRESURE列內(nèi))。
POSITION列內(nèi)是體內(nèi)各部位位置。由原始數(shù)據(jù)可計(jì)算出體表面積(BSA)，氧消耗量(OCN)，最大含氧量(MAXOC)，各血樣的血氧含量(CONTENT列內(nèi))，表中VCM、RAM、RVM、PAM分別為計(jì)算出的腔靜脈、右房、右室、肺動(dòng)脈四個(gè)部位各自的平均血氧含量。
QS為計(jì)算出的體循環(huán)血流量，QP、QE是分別算出的肺循環(huán)血流量和有效肺循環(huán)血流量。
L－RS和L－RSP是計(jì)算出的左向右分流量和左向右分流量百分比。
R－LS、R－LSP是計(jì)算出的右向左分流量和右向左分流量百分比。
LCI、RCI、PVR、PAR、MOA分別是計(jì)算出的左心排血指數(shù)、右心排血指數(shù)、全肺阻力、肺小動(dòng)脈阻力和二尖瓣口面積。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，醫(yī)生可以對(duì)病人作出診斷。
表2
接前頁表權(quán)利要求1.一種用于心臟病尤其是先心病診斷的心導(dǎo)管數(shù)據(jù)分析儀，由主機(jī)板、電源、打印機(jī)、鍵盤及顯示器組成，其特征在于數(shù)據(jù)輸入通過3×8陣列鍵盤電路，顯示器采用8個(gè)七段顯示數(shù)碼管組成；打印接口采用一片雙單穩(wěn)觸發(fā)器(U23)、電容C10、電阻R30組成的觸發(fā)脈沖發(fā)生器和一片八緩存器(U22)組成的打印機(jī)接口電路。
專利摘要本實(shí)用新型是一種心導(dǎo)管數(shù)據(jù)分析儀，適用于心臟病尤其是先心病的診斷，它采用軟件和硬件相結(jié)合來完成特定功能，其硬件是由主機(jī)板、電源、打印機(jī)、鍵盤和顯示器組成。數(shù)據(jù)輸入通過3×8陣列鍵盤電路。顯示器采用8個(gè)七段顯示數(shù)碼管組成，并設(shè)有專用的打印接口電路。由于本儀器是智能儀器，因此不需要人工干預(yù)，根據(jù)輸入的病歷數(shù)據(jù)，就能作出正確的診斷結(jié)果，并能打印出表格形式的病歷報(bào)告。
文檔編號(hào)A61B5/02GK2036815SQ88208978
公開日1989年5月3日 申請(qǐng)日期1988年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月2日
發(fā)明者朱鐘霖, 胡旭東, 馬臨安, 李哲英, 陳同占 申請(qǐng)人:北方交通大學(xué), 北京市心血管醫(yī)療研究中心