Электрокардиостимулятор

 

ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные генератор, блок задержки, модулятору выходной каскад и электрод , связанные между собой датчик rf блок выделения биосигналов, а также интегратор, подключенный к модулятору , отличающийся тем, что, с целью снижения травматической стимуляции, в него введены . последовательно соединенные формирователь , соединенный с электродом, и триггер, вход которого связан с генераторсм, а выход - с интегратог реял, при этом блок выделения биосигнсшрв подключен к генератору, а выходной каскад содержит сумматор, несимметричный интегратор и дифференцирующую цепь, связанные между собой.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ А 61 N 1 36

С

:I ;,"OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTOPCHOIVIY. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ (21) 3283642/28-13 (22) 25.02.81 (46) 07.09.83. Бюл. В 33 (72) И.С.Гильмар, Н.И.Яблучанский н A.A.Áåëîöåðêîâñêèé (71) Донецкий медицинский институт

me. М.Горького (53) 615.471(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

В 1496273, кл. A 61 N 1/36, 1977.

2. Патент США У 3669120, кл. A 61 N 1/36, 1972. (54)(57) ЭЛЕ тРО РДИОСТИИУЛЯТОР содержащий последовательно соединенные генератор, блок задержки, модулятор, выходной каскад и элект„Л0., 10 А род, связанные между собой датчик и блок выделения биосигналов, а также интегратор, подключенный к модулятору, отличающийся. тем, что, с целью снижения травматической стимуляции, в него введены последовательно соединенные формирователь, соединенный с электродом, и триггер, вход которого связан с генератором, а выход — с интеграто-. ром, при этом блок выделения биосигналов подключен к генератору, а выходной каскад содержит сумматор, несимметричный интегратор и дифференцирукщую цепь, связанные между собой.

1039505

Изобретение относится к медицине, а именно к электрокардиостимуляторам.

Известен электрокардиостимулятор, содержащий генератор, блок задержки, выходной. каскад и электрод (1 j.

Недостатком известного устройства является низкая физиологичность стимуляции.

Известен электрокардиостимулятор, содержащий датчик, блок выделения 10 биосигналов, генератор, блок задержки, модулятор, интегратор, выходной каскад и электрод f2).

Недостатком известного устройства является высокая травматичность i5 стимуляции.

Цель изобретения - снижение травматичности стимуляции.

Для достижения поставленной цели в электрокардиостимулятор, содержа- 20 щий последовательно соединенные генератор, блок задержки, модулятор, выходной каскад и электрод, связанные между собой датчик и блок вьщеления биосигналов, а также интегратор, подключенный к модулятору, введены последовательно соединенные формирователь, соединенный с электродом, и триггер, вход которого связан с генератором, а выход — с интегратором, при этом блок выделения биосигналов подключен к генератору, а выходной каскад содержит сумматор, несимметричный интегратор и дифференцирующую цепь, связанные между собой. 35

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 схема выходного каскада.

Устройство содержит датчик 1, блок 2 выделения биосигналов, гене- 40 ратор 3, блок 4 задержки, модулятор 5, выходной каскад 6, формирователь 7, триггер 8, интегратор 9, электрод 10.

45

55

65

Выходной каскад б состоит нз дифференцирующей цепи 11 и несимметричного интегратора 12, выходы которых соединены с входами сумматора 13. Дифференцирующая цепь 11 представляет собой цепочку 14,. 15, подключенную к входу сумматора 13 через полупроводниковый диод 16 °

Несимметричный интегратор реализован на резисторах 17 и 18, конденсаторе 19 и полупроводниковых диодах 20 и 21.

Постоянная времени заряда конден. сатора 19 выбрана в 5-10 раз меньшей постоянной времени разряда конденсатора 19 и равна постоянной времени дифференцирующей цепи 11.

Модулятор 5 (фиг. 1 ) выполнен таким образом, что сигнал на его выходе пропорционален произведению сигналов на его входах.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме °

Блок 2 выделения биосигналов усиливает биопотенциал, например, синусового узла сердца, снимаемый с датчика 1 биоритмов сердца (имплан.— тированного таким образом, например, в синусовый узел сердца ) и формирует на своем выходе остроконечные импульсы, синхронизирующие работу генератора 3, так что каждому остроконечному импульсу на выходе блока 2 выделения сигналов соответствует прямоугольный импульс, выработанный генератором 3. Этот прямоугольный импульс подается на импульсный R-вход триггера 8, реагирующий на его передний фронт, и устанавливает этот триггер в исходное состояние (в состояние логического нуля ) °

Генератор .3 является водителем ритма сердца и при отсутствии синхронизирующих импульсов может работать в автоколебательном режиме. С

его выхода прямоугольные импульсы подаются через блок 4 задержки, моделирующий время прохождения возбуждения от синусового узла, на пример, к правому желудочку сердца на модулятор 5 и далее на вход выходного каскада б (фиг. 2 ), который формирует прямоугольный импульс с острым крутым выбросом в момент переднего фронта, плоской крышей и плавным спадом заднего фронта. Этот импульс подается через электрод 10 на правый желудочек сердца.

Выходной каскад работает следующим образом.

При подаче на его вход прямоугольного импульса положительной полярности на сопротивлении 15 выделяется остроконечный импульс, соответствующий переднему фронту входного напряжения.. Этот импульс через диод

16 подается на один из входов сум— матора 13 и оказывается на выходе.

Это передний фронт физиологического импульса. В это же время происходит заряд конденсатора 19 через последовательно соединенные диод 21 и резистор 18 (диод 20 в это время заперт). Постоянная времени заряда конденсатора 19 через цепочку 21 и

13 выбирается настолько малой, чтобы заряд полностью заканчивался во время переднего фронта. Во время крыши входного импульса все его напряжение приложено к конденсатору 19 и . подается на другой вход сумматора 13

На выходе последнего имеется крыша физиологического импульса. При спаде до нуля входного напряжения конденсатор 19 начинает разряжаться через открывшийся диод 20 и сопротивление 17. При этом диод 21 заперт. Разряд конденсатора 19 через

1039505 сопротивление 17 происходит достаточно медленно, так что на выходе сумматора 13 задний фронт физиологического импульса плавно спадает.

Во время заднего фронта входного, импульса отрицательный остроконечный импульс, выделяющийся на сопротивлении 15, запирает диод 16. Модулятор 5 регулирует амплитуду прямоугольных импульсов, подаваемых на вход выходного каскада б, и, следовательно, амплитуду импульсовстимуляции. При постоянном по амплитуде напряжении на выходе генератора 3 выходное стимулирующее нап.ряжение предлагаемого устройства для электростимуляции сердца, возникающее на электроде 10, пропорционально сигналу на выходе интегратора 9.

На вход формирователя 7 подается импульс с выходного каскада б, а также сигнал отклика сердца на стимулирующий импульс, снимаемый с электрода 10. Каждый из двух ука- занных импульсов формируется формирователем 7 и подается на счетный вход триггера 8.

Если амплитуда стимулирующего импульса больше порога усвояемости, то в конце каждого цикла работы устройства на выходе триггера 8 имеет место сигнал логического нуля, поскольку формирователь 7 формирует за один цикл два импульса, соответствующих импульсу стимуляции и импульсу отклика сердца.

Интегратор 9 имеет ограничение выходного напряжения сверху на уровне О„, „и снизу на уровне U""

ttli ll

Величина О,„ „определяется максимально допустимой амплитудой стимулирующих импульсов, а величина

U Ä - минимальным порогом напрялор женйя стимуляции, усваиваемым сердеч ной мышцей (порогом усвояемости ).:

В частности,0",. может быть нулевым.

При подаче с выхода триггера 8 сигнала логической единицы на вход интегратора 9 на вхыоде последнего происходит рост напряжения (заряд), например, по линейному закону. Если входное напряжение интегратора 9 равнонулю (сигнал логического нуля ), то он "самораэряжается". Поскольку временной интервал между стимулирующим импульсом и импульсом отклика меньше времени + расслабления сердечной мыацы, то время существования сигнала логической единицы на выходе триггера 8 в установившемся режиме меньше времени существования сигнала логического нуля. Соотношение скоростей заряда

8> и ."саморазряда" интегратора 9 выбрано таким, что в установившемся режиме работы предлагаемого устрбйства средняя скорость интегрирова10 ния мала и отрицательна, а среднее значение выходного напряжения интегратора 9 медленно уменьшается так, что его уменьшение от О до 0" . вах win происходит за 10 - 10 циклов сер)5 дечных сокращений в установившемся режиме .

Таким образом, необходимо, чтобы

3" "Р причем

2О 1 0, 4 ° ° 1 0 р = щ,,)(„.),р °

Пусть в установившемся режиме напряжение на выходе интегратора

9 снизилось до пороговой величины пор

U, присущей данному больному. В 5 этом случае при приходе очередного стимулирующего импульса с выходного каскада 6 сердце не отвечает на него электрическим сигналом (происходит "выпадение" одного сокращения желудочковf и триггер 8, будучи о переведен стимулирующим импульсом в состояние логической единицы, остается в нем до конца цикла, т.е. на время + . За это время происходит увеличение выходного напряжеÇ5 ния ийтегратора 9 до величины U =

=u + + e.

Амплитуда следующего импульса стимуляции превышает порог усвояемости. В дальнейшем амплитуда

gg вновь начинает медленно уменьшаться.

Когда она достигает значения 0" (это случается через 10 з - 104 циклов ), процесс повторяется. Если по каким-либо причинам порог усвояе45 мости сердца резко за один цикл повышается,. то происходит не одно, а

2-3 последовательных "выпадений" сокращений желудочков, и затем амплитуда стимулирующих импульсов о вновь пРевышает порог. При включении предлагаемого устройства начальное напряжение на выходе интеграто= ра должно составлять 0„„;„.

Использование изобретения позволяет снизить травматичность стимуляции сердца.

1039505

Составитель В. Попов

Редактор Л. Алексеенко Техред Т. Фанта КорректорА. Дэятко

if oa w i

Заказ 6772/3 Тирам 713 * Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

$13035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4