Устройство для измерения длительности кардиоцикла

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения временных интервалов между сердечными сокращениями ttt 1 flr. при условиях помех, вызванных интенсивной мышечной и двигательной деятельностью . Импульсы с генератора 1 тактовых импульсов поступают на блок - 8 управления, где вырабатываются три неперекрывающихся синхроимпульса. Измерение текущего интервала ритмограммы осуществляется счетчиком 2. Определение модуля разности двух смежных кардиоинтервалов ЛТ; производится реверсивным счетчиком (PC) 3 и коммутатором 10. Пороговое значение &i формируется блоком 9 контрольной уставки по измеренной дли- .тельности Т; . Компаратор 4 производит сравнение значения ЛТ; с пороговым уровнем Ai, сигнал с компаратора 4 поступает в счетньй блок 5. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. iS |ч Х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (so 4 А 61 В 5/02

ОПИСАНИК ИЗОБРКТ НИЯ

К ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3899482/28-14 (22) 17.05.85 (46) 15.03.87. Бюл. Р 10 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) А.В.Бородин и Ю.Д.Ульяницкий (53) .615.47 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР У 805996, кл. А 61 В 5/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

В 651785, кл. А 61 В 5/02, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ КАРДИОЦИКЛА (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения временных интервалов между сердечными сокращениями.ЗФ 12М1И А 1 при условиях помех, вызванных интенсивной мышечной и двигательной деятельностью. Импульсы с генератора тактовых импульсов поступают на блок

8 управления, где вырабатываются три неперекрывающихся синхроимпульса.

Измерение текущего интервала ритмограммы осуществляется счетчиком 2.

Определение модуля разности двух смежных кардиоинтервалов dT; производится реверсивным счетчиком (PC)

3 и коммутатором 10. Пороговое значение di формируется блоком 9 контрольной уставки по измеренной дли.тельности Т; . Компаратор 4 производит сравнение значения аТ; с пороговым уровнем di, сигнал с компаратора 4 поступает в счетный блок 5.

3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1296113

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для определения ритма сокращений сердца.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг,2 и 3 — структурные электрические схемы соответственно блока управлеf0 ния и счетного блока в предпочтительном варианте выполнения устройства; на фиг. 4 — — принципиальная электрическая схема генератора имf5 пульсов, блока управления и их связей; на фиг. 5 — то же, первого счетчика импульсов, реверсивного счетчика, регистра, блока, контрольной уставки коммутатора и их связей;

Э

20 на фиг. 6 — то же, компаратора; на фиг. 7 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 8 пример участка ритмограммы с импульсными помехами.

75 (Устройство для измерения длительности кардиоцикла (фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, первый счетчик 2 импульсов, реверсивный счетчик. 3 им- 30 пульсов, компаратор 4, счетный блок

5, регистр 6 и блок 7 индикации, блок

8 управления, первый вход которого прдключен 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 импульсов, а третий выход — к второ- 40 му входу счетного блока 5, третий вход которого соединен с вторым выходом компаратора 4, блок 9 контрольной уставки, выход которого соединен с вторым входом компаратора 4, а

45 вход вЂ, с вторым входом регистра 6 и с первым входо> реверсивного счетчика 3 импульсов, третий вход которого подключен к первому выходу генератора 1 импульсов, и коммутатор 10,пер- 50 вый вход которого соединен с вторым выходом реверсивного счетчика 3 импульсов, второй вход — с вторым выходом блока 8 управления, а выход— с четвертым входом реверсивного счетчика 3 импульсов. При этом блок

8 управления (фиг.2) содержит последовательно соединенные триггер 11, второй счетчик 12 импульсов, второй вход которого является первым входом блока 8 управления, и дешифратор 13, первый, второй и третий выходы которого являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока 8 управления, а четвертый выход подключен к первому входу трйггера 11, второй вход которого является вторым входом блока 8 управления. Кроме того, счетный блок 5 (фиг.3) содержит последовательно соединенные первый элемент И 14 и третий счетчик 15 импульсов, выход которого является выходом счетного блока 5, и второй элемент И 16, выход которого подключен к второму входу третьего счетчика 15 импульсов, первый вход является первым входом счетного блока 5, а второй вход является вторым входом счетного блока 5 и соединен с первым входом первого элемента И 14, второй вход которого является третьим входом счетного блока 5.

В предпочтительном варианте выполнения устройства генератор 1 импульсов (фиг.4) содержит два инвертора (элементы ДД1.1 и ДЦ1.2), резистор, кварцевый резонатор ZQ и двоичный счетчик импульсов (элемент ДД4.1).

Блок 9 контрольной уставки выполнен, например, в виде преобразователя кодов на микросхеме К573РФ2 (элемент

ДЦЗ. 1 на фиг. 5). Коммутатор 10 выполнен в виде триггера (элемент ДД3.2 на фиг. 5). Первый счетчик 2 импульсов может быть выполнен на микросхемах типа 564ИЕ10 (элементы ДД4.2, ДД5. 1 и ДЦ5.2 на фиг. 5), реверсивный счетчик 3 импульсов — на микросхемах типа 564ИЕ11 (элементы ДД6, ДЦ7 и ДД8 на фиг. 5), регистр 6— на микросхеме типа 564ИР9 (элемент

ДДЗ.О на фиг. 5), компаратор 4 — йа микросхеме типа 564ЛЕ5 (элементы

ДД9, ДД10 и ДЦ11 на фиг. 6).

Принцип работы устройства основан на том, что последовательность нормированных импульсов, синхронных с сокращениями сердца (ритмограмма), является квазипериодическим процессом, в котором временные интервалы

Т между смежными импульсами (дли1 тельности кардиоцикла), удовлетворяют условию где Ь,, — максимально возможное изменение соседних кардиоинтервалов

1296113

Т;, и Т; ритмограммы, которое при нормальном типе сердечного ритма не превышает 10Х от длительности Т кардиоцикла. В реальных условиях регистрации ритмограммы помехи в виде 5 случайной последовательности импульсов поступают вместе с ритмограммой на вход устройства. Устройство производит вычисление абсолютного значения разности соседних интервалов рит10 мограммы: ьТ; =)Т,, -Т,! (2) которое сравнивается с пороговым

15 уровнем Ь;, т.е. проверяется условие (1). Далее проверяются по условию (1) кардиоинтервалы Т; и Т;

Т;, H Т;, H т.g. Если К следующих друг за другом кардиоинтервалов удовлетворяют условию (1), то принимается решение, что помехи отсутствуют и все К интервалов принадлежат ритмограмме. В этом случае значение последнего интервала принимается за длительность кардиоцикла и отображается на индикаторе. Если условие (1) для какой-либо пары из К смежных интервалов не выполняется, то процесс поиска К подряд следующих кардиоинтервалов, удовлетворяющих условию (1), начинается сначала.

Устройство для измерения длительности кардиоцикла работает следующим образом.

На второй вход блока 8 управления поступают импульсы ритмограммы (РГ), а на первый вход первого счетчика 2 и на третий вход реверсивного счетчи- 40 ка 3 подаются с первого выхода генератора 1 тактовые импульсы (ТИ) частотой, например 1 кГц (фиг.7,б). При поступлении очередного импульса ритмОграммы (фиг 7 а) кОторый посред 45 ством триггера 11 переводит второй счетчик 12 в режим счета (фиг.2)-, блок 8 управления формирует соответственно на своих третьем, первом и втором выходах три неперекрывающихся синхроимпульса (СИ) Ф1, Ф2 и ФЗ (фиг.7,в). причем эти синхронмпульсы формируются вторым счетчиком 12 и дешифратором 13 (фиг.2) в паузе между первым и вторым тактовыми импульсами по поступающим с второго выхода. генератора 1 на первый вход блока 8 управления импульсом, следующим с частотой, например, 16 кГц. Затем по сигналу с четвертого выхода дешифратора 13 триггер 11 возвращает второй счетчик 12 в исходное состояние.

Измерение текущего интервала Т„ ритмограммы осуществляется первым счетчиком 2 путем подсчета количества тактовых импульсов в течение интервала Т;. Определение модуля разности двух смежных кардиоинтервалов

6Т;, в соответствии с выражением (2), производится реверсивным счетчиком 3 и коммутатором 10. Для этого по окончании предшествующего кардиоцикла длительностью Т;, синхроимпульсом

Ф2 содержимое первого счетчика 2, соответствующее длительности Т,,, переписывается в реверсивный счетчик

3. Затем синхроимпульс ФЗ сбрасывает первый счетчик 2 в нуль и переводит коммутатор 10 в состояние, при котором его выходной сигнал устанавливает реверсивный счетчик 3 в режим вычитания. Первый счетчик 2 осуществляет измерение текущего кардиоинтервала Т; путем подсчета тактовых импульсов, а в реверсивном счетчике 3 производится 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;,c T то в момент переполнения реверсивного счетчика 3, т.е. в данном случае, когда его содержимое становится равным нулю, сигналом с его второго выхода коммутатор 10 переводится в такое состояние, при котором выходной сигнал коммутатора 10 устанавливает реверсивный счетчик 3 в режим суммирования. Поэтому и в случае Т;,с Т; по окончании текущего интервала Т; в реверсивном счетчике

3 будет записано значение g T; в соответствии с выражением (2).

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

5 129б1 быть задана такая зависимость, при которой минимальному значению Т;

250 мс (частота сердечных сокращений 240 ударов .за минуту) соответствует пороговое значение Ь;:= 10 мс, а максимальному значению Т

= 2000 мс (30 ударов за минуту) соответствует Д; = 200 мс. Количество . проверок К, которое определяется емкостью третьего счетчика 15 (фиг.3), 1о может быть выбрано равным, например, пяти.

Компаратор 4 производит сравнение значения hT; с пороговым уровнем и результат этого сравнения пода- 15

1 ется в счетный блок 5. В начале следующего кардиоцикла по синхроимпульсу Ф1, поступающему на второй вход счетного блока 5, происходит или увеличение содержимого третьего счет- 20 чика 15 (фиг.З) на единицу, если

6Т; < Ь;, или третий счетчик 15 устанавливается в исходное (нулевое) состояние, если 6Т; ) ; . Если в те;чение К смежных кардиоинтервалов 25 удовлетворяется условие (1), то третий счетчик 15 переполняется и его выходной сигнал производит запись длительности последнего измерения кардиоинтервала из первого счетчика 30

2 в регистр б, содержимое которого отображается блоком 7 индикации, и затем снова начИнается процесс измерения длительности кардиоцикла.

Повьнпение помехозащищенности устройства по сравнению с прототипом можно продемонстрировать на примере участка ритмограммы, представленной на фиг. 8. Предположим, что на вход устройства поступает импульсная по- 4g следовательность (фиг.8,в), состоящая из>восьми кардиоимпульсов (фиг.8,а) и двух импульсов помехи (фиг.8,б), причем разность межимпульсных интервалов на искаженном помехами участке С ритмограммы не превышает пороговых значений Ь;

В такой ситуации прототип даст три искаженных результата (Т,, Т и Тз) и четыре истинных результата (Т, Т@, Т1, и Тв ), а УстРойство (при задании величины К, равной пяти) зафиксирует хотя и единственный, но истинный результат измерения длительности кардиоцикла. 55

Таким образом, устройство. обеспечивает достоверное измерение длительности кардиоцикла при оценке состояния сердечно-сосудистой системы на фоне повышенного уровня помех, вызванных интенсивной мьппечной деятельностью или другими экстремальными условиями.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения длительности кардиоцикла, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, первый счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов, компаратор и счетный блок, блок управления, 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 второму 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 первому выходу генератора импульсов, ° о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности,,в 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 управления, 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, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в нем блок управления содержит последовательно соединенные триггер, второй счетчик импульсов, второй вход которого является первым входом блока управления, и дешифратор, первый, второй и третий выходы которого являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, а четвертый выход подключен к первому входу триггера, второй вход которого является вторым входом блока управления.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в нем счетный

7 1296113 8 блок содержит последовательно соеди- ется первым входом счетного блока, а ненные первый элемент И и третий второй вход является вторым входом счетчик импульсов, выход которого . счетного блока и соединен с пер— является выходом счетного блока, и вым входом первого элемента И, второй элемент И, выход которого 5 второй вход которого является подключен к второму входу третьего третьим входом счетного блосчетчика импульсов, первый вход явля- ка

Ою генератора 3

Фиг. 2

1296113

Л

2

Я

РИ

84

82

8>

S4

Af а у

А2 38f0

А3

Nj

Af

42 ЛД/1

1296113

0) о б 5 у 6 6 д) Составитель Э. Балуев

Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Редактор 3.Слиган т

Заказ 644/5 Тираж 596 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4