Цифровой измеритель частоты сердечных сокращений

 

()563162

ОП ИСАНИ Е

ИЗОЬЕВтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.01.76 (21) 2319219,13 с присоединением заявки No— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.77. Бюллетень М 24 (45) Дата опубликования описания 15.12.77 (51) М.Кл.- А 61 В 5, 02

Государственный комитет

Совета Мипкстров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 616.12-008. .31:616.12-073-71 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Л. Ноткин, П. А. Берлов и В. С. Слюсарь (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к цифровому измерителю частоты сердечных сокращений, который предназначен для использования в автоматических системах непрерывного наблюдения за больными.

Известно устройство, предназначенное для измерения частоты пульса путем регистрации временного интервала между R-зубцами электрокардиограммы (1).

В известном устройстве измерение частоты пульса осуществляют путем прямого преобразования временного интервала между R-зубцами в напряжение при помощи генератора пилообразного напряжения, амплитуда выход ного напряжения которого пропорциональна времени и «запоминается». Обратное преобразование напряжения в число импульсов осуществляется последовательным формированием ступенек напряжения, пропорциональных 20 запоминаемому напряжению генератора до фиксируемого уровня. За время этого преобразования на цифровой индикатор поступает пачка импульсов с тактового, генератора, количество .которых пропорционально мгновен- 25 ному значению частоты пульса.

Одна)ко такое устройство недостаточно измеряет частоту, пульса.

Известен цифровой измеритель пульса, содержащий селектор R-зубцов, устройство пре- 30 образования «время — напряжение», устройство преобразования «напряжение — число импульсов», генератор тактовых импульсов. цифровой индикатор (2).

В указанном устройстве преобразователь

«время — напряжение», генератор пилообразного напряжения и преобразователь «напряжение — число импульсов», составной частью которого является генератор ступенчатого напряжения,:представляют собой аналоговые устройства. Точность их преобразования зависит от линейности нарастания пилы, дрейфа запоминаемого напряжения, формирования пропорциональных ступенек, стабильности порогового уровня и т. д.

Кроме того, измерение значения частоты пульса, определяемого за один интервал Rзубцов, производят с большой статистической погрешностью, особенно при аритмип сердца.

Целью изобретения является повышение точности измерения частоты сердечных сокращений.

Для этого предлагаемый цифровой измеритель частоты сердечных сокращений, содержащий селектор R-зубцов, генератор тактои 1))$ 5ровой индикатор, снабжен устройством пересчета R-зубцов, счетчиком ","ð,ÿìîãо преобразования, регистром, счетчиком обратного преобразования и делителем частоты. При этом вход делителя частоты со563162 гегг.

îáð. у г!р. (4) ген

Foáë к

Рге„. Ч1 Y(R — R);

i— = !

F(R R)». =, Т(Р— R)i (1)

50 ггр ге!! iQ» (21

Л ер = ггр Т()с — -Ъ. единен с генератором и со счетным входом счетчика обратного преобразования, а его выход — со счетным входом счетчика прямого

7реооразования, выходы которого подсоединены через регистр к инверсным входам счетчика обратного преобразования, причем выход етчика обратного преобразования соедин.".! со своим управляющим входом и входом дп(ррового индикатора, выход уст)ойства пересчета R-зубцов подключен к входу сброса счетчика прямого преобразования управ.7я(ощ".,(у входу регистра и его пхо,. соединен с выходом селекrop R-зуоцов.

На чертеже пзоб!эажеп=:. с.;.ема прс„", »i;.е-! яого цифрового измерителя частоты сердечных сокращений.

Цифровой из,cpHTQ;Ib - астоты сердечных сокраще (пй состоит из селектора 1 Л-зубцов электрокардпограммы, соединенного с устрой ством 2 пересчета Я-зубцов, выход которого подключен к входу сброса счетчика 8 пря»ого преобразования и управляющему входу ре;..истра 4. Выходы счетчика 8 прямого преобэазования подсоединены к входам регистра 1, выходы которого подключены к инверсным 25 .; .одам счетчика 5 обратного преобразования, зыход которого подключен к своему управля:ощему входу и выходу цифрового индикатора б. Генератор 7 тактовых импульсов соедипен с входом делителя 8 частоты п счетным з0 входом счетчика 5 обратного преобразования.

Выход делителя 8 частоты, подключен .к счетпому входу счетчика 8 прямого преобразования.

Цифровой измеритель частоты сердечных сокращений работает следующим образом.

Импульсы R-зубцов с селектора 1 поступают на устройства 2 пересчета R-зубцов .На выходе устройства каждьш импульс появля- 40 ется через время

f где T(R р)! — интервал между — 1 и i R-зубцом;

К вЂ” коэффициент пересчета устройства 2 пересчета R-зубцов.

За это время счетчик 8 прямого преобразования заполняется частотой

55 где Р„„. — частота импульсов тактового генератора 7;

Q — коэффициент пересчета делителя частоты 8; и просчитывает импульсов, т. е. в счетчике прямого преобразования за интервал времени T(R>, образует- 55 ся двоичный код, пропорциональный этому интервалу.

Импульс с устройства 2 пересчета R-зубцов, поступающий на управляющий вход регистра 4, переписывает в него код со счетчика

», прямого преобразования и сбрасывает этот счетчик в нуль. Затем в счетчик 8 прямо"0 преобразования начинает набираться код, пропорциональный интервал между следующими Р,-зубцами. На счетный вход счстчпка

5 ооратного преобразования поступают импульсы с генератора 7 тактовых импульсов, и в каждый момент переполнения счетчика 5

05j33TH0I 0 IIP200P230BBHH)I !i05IB;i)I!0!I(IIÉ0)I выходе импульс воздействует на свой управляющий вход. В счетчик 5 обратного пр. образования по его инверсным входам пере";.:;сываетоя с рег)(стра 4 кОд » .„,с — Л „„, где

N,,„, — емкость счетчика.

Таким образом, счетчик 5 обратного преобразования просчитывает импульсы не от нуля, а от кода Л,„„,,— V,„до !V„„„„, и коэф())пцпецт пересчета этого счетчика равен

1 1:гикс (1)1.»»с!!!с. Nnp) N»»p

Следовательно, частота импульсов на выходе счетчика 5 обратного преобразования

Подставляя в (4) выражения (1), (2) и (3), получим или при введении новой переменной Р=—

Я

К и постановке где T(R R)„R-зубцами, усредненный за К периодов, уравнение (5) примет вид: т. е. частота следования импульсов на выходе счетчика 5 обратного преобразования пропорциональна частоте следования R-зубцов, усредненной за К интервалов. Эта частота поступает на .цифровой индикатор б и накапли563162 (7) == 60 F(R p)cp.!

60 вается за время Т„„д, — — — сек. То; ".à

У;,.э. = — Р,б . т„ь= P F(R — Р)„,. где Л „„д — количество импульсов, накопленных цифровым индикатором б и равное числу

R-зубцов за минуту.

Так, если выбрать К = 10, Q = 1000, Р,др — — 100 Р(р р)„, и Т„„, = 0,6 с, то на выходе счетчика обратного преобразования Rзубцов, усредненных за 10 интервалов, время накопления импульсов в цифровом индикаторе, необходимое для получения результата в импульсах в минуту, равно 0,6 с.

Построение цифрового измерителя частоты сердечных сокращений путем регистрации временного интервала между R-зубцами электрокардиограммы на чисто дискрет Iblx элементах увеличивает точность измерения по сравнению с известным устройством того же назначения.

Погрешность устройства согласно изобретению определяется только погрешностью квантования временного интервала, которую можно сделать как угодно малой, увеличивая частоту генератора тактовых импульсов и емкость счетчиков и регистра. Применение устройства .пересчета R-зубцов позволяет измерять частоту сердечных сокращений, усредненную за К интервалов, что особенно важно прп аритмпп сердца. Использование цифровых элементов дает возможность создания устройства полностью на интегральных схе .: а. ;.

Формула изобретения

Цифровой измеритель частоты сердечных сокращений, содержащий селектор R-зубцов, генератор тактовых импульсов и цифровой индикатор, о тл и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен устройством пересчета R-зубцов, счетчиком прямого преобразования, регистром, счетчиком обратного преобразования и делителем частоты, прп этом вход делителя частоты соединен с генератором TBKTQBbIx импульсов II со счетным входо vI счетчика обратного преобразования, а его выход — со счетным входом счетчика прямого, преобразования, выходы которого подсоединены через регистр и инверсным входам счетчика обратного преобразования, причем выход счетчика обратного преобразования соединен с своим управляющим входом и входом цифрового индикатора, выход устройства пересчета R-зубцов подключен к входу сброса счетчика прямого преобразования и управляющему входу регистра и

его вход соединен с выходом селектора R-зуб30 цов

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

З5 ¹ 464304, кл. А 61 B 5!02, 1971.

2. Вопросы радиоэлектроники. Серия общетехническая, 1971, вып. 20, с. 63.