SU1296113A1 - Устройство дл измерени длительности кардиоцикла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике и может быть использовано дл  измерени  временных интервалов между сердечными сокращени ми ttt 1 flr. при услови х помех, вызванных интенсивной мышечной и двигательной де тельностью . Импульсы с генератора 1 тактовых импульсов поступают на блок - 8 управлени , где вырабатываютс  три неперекрывающихс  синхроимпульса. Измерение текущего интервала ритмо- граммы осуществл етс  счетчиком 2. Определение модул  разности двух смежных кардиоинтервалов ЛТ; производитс  реверсивным счетчиком (PC) 3 и коммутатором 10. Пороговое значение &i формируетс  блоком 9 контрольной уставки по измеренной дли- .тельности Т; . Компаратор 4 производит сравнение значени  ЛТ; с пороговым уровнем Ai, сигнал с компаратора 4 поступает в счетньй блок 5. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. iS |ч Х

Description

1

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к устройствам дл  определени  ритма сокращений сердца.

Цель изобретени  - повьппение помехозащищенности .

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства; на фиг.2 и 3 - структурные электрические схемы соответственно блока управлени  и счетного блока в предпочтительном варианте выполнени  устройства; на фиг. 4 - - принципиальна  электрическа  схема генератора импульсов , блока управлени  и их св зей; на фиг. 5 - то же, первого счетчика импульсов, реверсивного счетчика , регистра, блока, контрольной уставки, коммутатора и их св зей; на фиг. 6 - то же, компаратора; на фиг. 7 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства; на фиг. 8 - пример участка ритмограммы с импульсными помехами.

Устройство дл  измерени  длитель- ности кардиоцикла (фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, первый счетчик 2 импульсов, реверсивный счетчик. 3 импульсов , компаратор 4, счетный блок 5, регистр 6 и блок 7 индикации,блок 8 управлени , первый вход которого подключен к второму выходу генератора 1 импульсов, второй вход - к входной шине устройства, первый выход - к второму входу реверсивного счетчика 3 импульсов, второй выход - к второму входу первого счетчика 2

12

импульсов, а третий выход - к второ- 40 схемах типа 564ИЕ11 (элементы ДЦб, му входу счетного блока 5, третий ДЦ7 и ДД8 на фиг. 5), регистр 6 - вход которого соединен с вторым выхо- на микросхеме типа 564ИР9 (элемент дом Ko iinapaTopa 4, блок 9 кбнтроль- ной уставки, выход которого соединен с вторым входом компаратора 4, а вход г с вторым входом регистра 6 и

ДЦЗ.О на фиг. 5), компаратор 4 - rfa микросхеме типа 564ЛЕ5 (элементы 45 ДД9, ДЦ10 и дан на фиг. 6).

Принцип работы устройства основан на том, что последовательность нормированных импульсов, синхронных с сокращени ми сердца (ритмограмма), ра 1 импульсов, и коммутатор 10,пер- 50  вл етс  квазипериодическим процесс первым входов реверсивного счетчика 3 импульсов, третий вход которого подключен к первому выходу генератовьй вход которого соединен с вторым выходом реверсивного счетчика 3 импульсов , второй вход - с вторым выходом блока & управлени , а выход - с четвертым входом реверсивного счетчика 3 импульсов. При этом блок 8 управлени  (фиг.2) содержит последовательно соединенные триггер 11, второй счетчик 12 импульсов, второй

10

961132

вход которого  вл етс  первым входом блока 8 управлени , и дешифратор 13, первый, второй и третий выходы которого  вл ютс  соответственно первым вторым и третьим выходами блока 8 управлени , а четвертый выход подключен к первому входу триггера 11, второй вход которого  вл етс  вторым входом блока 8 управлени . Кроме того , счетньш блок 5 (фиг.З) содержит последовательно соединенные первый элемент И 14 и третий счетчик 15 импульсов , выход которого  вл етс  выходом счетного блока 5, и второй элемент И 16, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика 15 импульсов, первьй вход  вл етс  первым входом счетного блока 3, а второй вход  вл етс  вторым входом счетного блока 5 и соединен с первым входом первого элемента И 14, второй вход которого  вл етс  третьим входом счетного блока 5.

В предпочтительном варианте вьтол- нени  устройства генератор 1 импульсов (фиг.4) содержит дйа инвертора (элементы ДЦ1.1 и ДЦ1.2), резистор, кварцевьй резонатор ZQ и двоичный счетчик импульсов (элемент ДЦ4.1).

Блок 9 контрольной уставки выполнен, например, в виде преобразовател  кодов на микросхеме К573РФ2 (элемент ДЦ3.1 на фиг. 5). Коммутатор 10 выполнен в виде триггера (элемент ДЦ3.2

j на фиг. 5). Первый счетчик 2 импульсов может быть выполнен на микросхемах типа 564ИЕ10 (элементы ДД4.2, ДЦ5.1 и ДЦ5.2 на фиг. 5), реверсивный счетчик 3 импульсов - на микро20

5

сом, в котором временные интервалы Т; между смежными импульсами (длительности кардиоцикла), удовлетвор ют условию

Т;

1-f

- Т;

iui

где U,; - максимально возможное изменение соседних кардиоинтервалов

3 12961

Т-, и Т; ритмограммы, которое при нормальном типе сердечного ритма не превьшзает 10% от длительности Т; кардиоцикла. В реальных услови х регистрации ритмограммы помехи в виде 5 случайной последовательности импульсов поступают вместе с ритмограммой на вход устройства. Устройство производит вычисление абсолютного значени  разности соседних интервалов рит- мограммы:

йТ;

Т;., - Т;

которое сравниваетс  с пороговым уровнем Л; , т.е. провер етс  условие (1) . Далее провер ютс  по условию (1) кардиоинтервалы Т- и Т- Т;4.| и и т.д. Если К следующих друг за другом кардиоинтервалов удовлетвор ют условию (1), то принимаетс  решение, что помехи отсутствуют и все К интервалов принадлежат ритме- грамме. В этом случае значение пос- леднего интервала принимаетс  за длительность кардиоцикла и отображаетс  на индикаторе. Если условие (1) дл  какой-либо пары из К смежных интервалов не выполн етс , то про- цесс поиска К подр д следующих кардиоинтервалов , удовлетвор ющих условию (1), начинаетс  сначала.

Устройство дл  измерени  длительности кардиоцикла работает следующим

образом.

На второй вход блока 8 управлени  поступают импульсы ритмограммы (РГ), а на первый вход первого счетчика 2 и на третий вход реверсивного счетчи- ка 3 подаютс  с первого выхода генератора 1 тактовые импульсы (ТИ) частотой , например 1 кГц (фиг.7,б). При поступлении очередного импульса рит- нограммы (фиг.7,а), который посред- ством триггера 11 переводит второй счетчик 12 в режим счета (фиг.2, блок 8 управлени  формирует соответственно на своих третьем, первом и втором выходах три неперекрывак цихс  синхроимпульса (СИ) Ф1, Ф2 и ФЗ (фиг.7,в), причем эти синхроимпульсы формируютс  вторым счетчиком 12 и дешифратором 13 (фигЛ) в.паузе между первым и вторым тактовыми импуль- сами по.поступаюпщм с второго выхода генератора 1 на первый вход блока 8 управлени  импульсом, следующим с частотой, например, 16 кГц. Затем

961

5 -

15

-

35

40 - Q «

134

по сигналу с четвертого выхода дешифратора 13 триггер 11 возвращает второй счетчик 12 в исходное состо ние.

Измерение текущего интервала Т ритмограммы осуществл етс  первым счетчиком 2 путем подсчета количества тактовых импульсов в течение интервала Т;. Определение модул  разности двух смежных кардиоинтервалов &Tj, в соответствии с выражением (2), производитс  реверсивным счетчиком 3 и коммутатором 10. Дл  этого по окончании предшествующего кардиоцикла длительностью Т;, синхроимпульсом Ф2 содержимое первого счетчика 2, соответствующее длительности Т, , переписываетс  в реверсивный счетчик 3. Затем синхроимпульс ФЗ сбрасывает первый счетчик 2 в нуль и переводит коммутатор 10 в состо ние, при котором его выходной сигнал устанавливает реверсивный счетчик 3 в режим вычитани . Первый счетчик 2 осуществл ет измерение текущего кар- диоинтервала Т; путем подсчета тактовых импульсов, а в реверсивном счетчике 3 производитс  вычитание количества поступивших тактовых импульсов из записанного в нем числа, соответствующего длительности Т;, . Если Т., Т , то. по окончании интервала Т содержимое реверсивного счетчика 3 будет соответствовать величине дТ-. Если Т, «iTj , то в момент переполнени  реверсивного счетчика 3, т.е. в данном случае, когда его содержимое становитс  равным нулю, сигналом с его второго выхода коммутатор 10 переводитс  в такое состо ние, при котором выходной сигнал коммутатора 10 устанавливает реверсивный счетчик 3 в режим суммировани . Поэтому и в случае Т,, с Т, по окончании текущего интервала в реверсивном счетчике 3 будет записано значение дТ в соответствии с выражением (2).

Пороговое значение Д; формируетс  блоком 9 контрольной уставки по измеренной длительности Т; текущего кардиоинтервала. При этом закон формировани  выходного кода блока 9 контрольной уставки в зависимости от величины 1- также, как и количество К проверок смежных кардиоинтервалов по условию (1), устанавливаютс  в зависимости от условий эксплуатации устройства. Например, может

51

быть задана така  зависимость, при которой минимальному значению 250 мс (частота сердечных сокращений .240 ударов -за минуту) соответствует пороговое значение Д; 10 мс, а максимальному значению 2000 мс (30 ударов за минуту) соответствует Л; 200 мс. Количество проверок К, которое определ етс  емкостью третьего счетчика 15 (фиг.З), может быть выбрано равным, например, п ти.

Компаратор 4 производит сравнение значени  Т; с пороговым уровнем &; и результат этого сравнени  пода- етс  в счетный блок 5. В начале следующего кардиоцикла по синхроимпульсу Ф1, поступающему на второй вход счетного блока 5, происходит или увеличение содержимого третьего счет чика 15 (фиг.З) на единицу, если ЬТ; &&;; или третий счетчик 15 устанавливаетс  в исходное (нулевое) состо ние , если йТ; uj Если в те- ;чение К смежных кардиоинтервалов удовлетвор етс  условие ( 1) , то третий счетчик 15 переполн етс  и его выходной сигнал производит запись длительности последнего измерени  кардиоинтервала из первого счетчика 2 в регист р 6, содержимое которого отображаетс  блоком 7 индикации, и затем снова начинаетс  процесс измерени  длительности кардиоцикла.

Повьшение помехозащищенности уст- ройства по сравнению с прототипом можно продемонстрировать на примере участка ритмогрйммы, представленной на фиг. 8. Предположим, что на вход устройства поступает импульсна  по- следовательность (фиг.8,в), состо ща  Иаэ восьми кардиоимпульсрв (фиг.8,а) и двух импульсов помехи (фит.8,6), причем разность межимпульсных интервалрз на искаженном помехами участке t ритмограммы не превышает пороговых значений и; . В такой ситуации прототип даст три искаженных результата (Т,, Т, и Тд) и четыре истинных результата (Tj, Tg, Т и Tg), а устройство (при задании величины К, равной п ти) за- фиксирует хот  и единственный, но истинный результат измерени  длительности кардиоцикла.

Таким образом, устройство обеспечивает достоверное измерение дли- тельности кардиоцикла при оценке

136

состо ни  сердечно-сосудистой системы на фоне повышенного уровн  помех вызванньк интенсивной мышечной де тельностью или другими экстремаль- ными услови ми.

Claims (3)

1.Устройство дл  измерени  длительности кардиоцикла, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, первый счетчик импульсов , реверсивный счетчик импульсов, компаратор и счетный блок, блок управлени , первый вход которого подключен к второму выходу генератора импульсов, второй вход - к входной шине устройства, первый выход - к второму входу реверсивного счетчика импульсов, а второй выход - к втором входу первого счетчика импульсов, и блок контрольной уставки, выход которого соединен с вторым входом компаратора , а вход - с первым входом реверсивного счетчика импульсов,третий вход которого подключен к пер- вому выходу генератора импульсов,, отличающеес  тем, что,

с целью повышени  помехозащищенности , сР него введены последовательно соединенные регистр и блок индикации , и коммутатор, выход и первый вход которого подключены соответственно к четвертому входу и второму выходу реверсивного счетчика импульсов , а второй вход - к второму выходу блока управлени , третий выход которого соединен с вторым входом счетного блока, третий вход которого подключен к второму выходу компаратора , а выход - к первому входу регистра, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов.

2.Устройство по П.-1, отличающеес  тем, что в нем блок управлени  содержит последовательно соединенные триггер, второй счетчик импульсов, второй вход которого  вл етс  первым входом блока управлени , и дешифратор, первьй, второй и третий выходы которого  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим выxoдa &I блока управлени , а четвертый выход подключен к первому входу триггера, второй вход которого  вл етс  вторым входом блока управлени .

3.Устройство по п.1, отличающее с   тем, что в нем счетный

блок содержит последовательно соединенные первый элемент И и третий слетчик импульсов, выход которого  вл етс  выходом счетного блока, и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика импульсов, первый вход  вл От генератора 1

етс  первым входом счетного блока, а второй вход  вл етс  вторым входом счетного блока и соединен с пер вым входом первого элемента И, второй вход которого  вл етс  третьим входом счетного блока .

Фиг. 2.

фиг.З

) I II I II I t

S) I

.; jWlVlllVL

Фиг.7

Фиг.8