Устройство для моделирования электрокардиограммы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Соцналнстнчесинн

Уес ублни

< 942065 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 19.06.80(21) 2943125118-24 с присоединением заявки J4 (23 }.Приоритет(5! )М. Кл.

606 G 7/60

ВВанрстнвнныб комнтет

CCCP

No делан нэюбретеннй н юткрытнЯ

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (53.) УДК 681.333 (.088.8) Дата опубликования описания 07.07„82 (72) Автор изобретения

В.Л. Кузьменко 1

Львовский государственный медицинский инст (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭХ ЕКТРОКАРДИОГРАММЫ

° Изобретение относится к бионике и .предназначено для моделирования электрокардиограммы (ЭКГ) Л

Известно устройство для моделирования веретенообразной биоэлектрической актйв- ности монга, содержащее генераторы дискретных импульсов и генераторы синусо-. идальных импульсов (1 .

Однако известное устройство не мо10 жет быть использовано для моделирования

ЭКГ .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устрой ство для моделирования нейсмерного ней115 рона, содержащее блоки сравнения, источник напряжения, преобразователи частоты в напряжение, сумматоры, преобраэователй напряжения в частоту, интегратор. Иэвест ное устройство моделирует функпию нейо-,, о мерного нейрона путем формирования на его выходе управляемой и перестрниваемой дискретной импульсной последователь . ности (2).

Однако его использование для моделирования не позволяет получить достаточ= ную точность.

Цель изобретения — повышение тоу ноо ти моделирования электрокардиограммы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два сумматора, два интегратора, источник напряжения, два блока сравнения и ключ, дополнительно введены источники напряжения, сумматоры, интеграторы, ключи, блоки сравнения, развязывающие диоды и усилители, причем выход первого интегратора соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, выход первого ключа соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к первым Входам второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих источников напряжения. выход второго блока сравнения подхлючен к управляющему входу че1

3 9420 вертого ключа, выход которого соединен с информационным входом пятого ключа

it информационным входом третьего интег ратора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому входу четвертого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами второго, третьего и четвертого интегра торов, выход четвертого интегратора под» ключен к второму входу четвертого блока iO сравнения и второму входу первого сум матора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход I которого подключен к выходу соответствую- щего источника напряжения, выход третье-,15 го интегратора соединен с первым входом

",: пятого блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу пятого ключа, выход которого соединен с информационным входом четвертого интегратора, выход третьего блока сравнения подключен к управляющему входу шестого ключа, выход которого соединен с информационными входами седьмого ключа и пятого интегратора, выход которого подключен к первым входам шестого и седьмого блоков сравнения и первому входу третьего сумматора, выход которогс соединен с третьим входом второго. сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выхрду шестого интегратора и второму входу шестого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами пятого интегратора и шестого интегратора, информационный вход которо

35 го подключен к выходу седьмого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом седьмого блока сравнения и через первый развязывающий диод с инфор- мационными входами второго ключа, вы 40 ход которого подключен к управляющему входу восьмого ключа и через второй развязывающий . диод к информационному входу второго ключа, выход восьмого ключа соединен с управляющим входом

45 девятого ключа, выход которого подключен к информационному входу седьмого интегратора, выход которого сое. динен с первыми входами восьмого и девятого блоков сравнения, выход восьмого

50 блока сравнения подключен к управляющему входу десятого ключа, выход котогого соединен с информационным вхс дом восьмого интегратора, выход кото- . рого подключен к первому входу четвертого сумматора и десятого блока срав55 нения, выход которого соединен с управляюшими входами первого и восьмого интегратора, выход девятого блока сравнения подключен к управляющим входам одиннадцатого и двенадцатого ключей и через третий развязывающий диод к управляющему входу тринадцатого ключа, выход одиннадцатого ключа соединен, с информационным входом девятого интегратора, выход которого подключен к перво-. му входу одиннадцатого блока сравнения и второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым

-входом второго сумматора, выход одиннадцатого блока сравнения подключен к управляющему входу девятого интегратора, через четвертый развязывающий диод к управляющему входу седьмого интегратора и через пятый развязываюший диод к управляющему входу десятого интегратора, выход которого соединен с первым входом двенадцатого блока сравнения и информационным входом четырнадцатого ключа, выход которого подключен к выходу седьмого интегратора, выход одиннадцатого интегратора соединен с первым входом пятого сумматора, выход которого подключен к второму входу двенадцатого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами одиннадцатого интегратора и четырнадцатого ключа и чеоез шестой развязываюший диод с управляющим входом седьмого интегратора, выход третьего ключа через седьмой развязываюший диод подключен к управляющему входу десятого интегратора, выход тринадцатого ключа соединен с информационным входом двенадцатого интегратора, выход которого подключен к первым входам тринадцатого и четырнад цатого блоков сравнения, шестого сумматора и через первый усилитель и восьмой развязываюший диод к управляющему входу тринадцатого ключа, управляющий вход двенадцатого интегратора соединен с выходом четырнадцатого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу соответствующего источника напряжения и первому входу пятнадцатого блока сравнения, выход которого соеди.-. нен с управляющими входами тринадцатого интегратора и пятнадцатого ключа, выход тринадцатого блока сравнения через девятый развязываюший диод подключен к управляющему входу шестнадцатого ключа, выход которого соединен с информационным входж тринадцатого интегратора, выход которого подключен к вторым входам пятнадцатого блока сравнения и шестого сумматора и через второй усилитель и десятый развязываюший диод к управляющему входу шестнадцатого ключа, с 5 6

5 94206 выход шестого сумматора соединен с Ин формационным входом двенадцатого ключа, выход которого подключен к пятому .входу второго сумматора, выход пятнадцатого ключа соединен с информационными входами семнадцатого ключа и четырнадцатого интегратора, выход которого подключен к первому входу шестнадцатого блока сравнения и через третий усилитель и десятый развязываюший диод к о управляющему входу пятнадцатого ключа, выход шестнадцатого блока сравнения соединен с управляющим входом семнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному входу пятнадцатого

15 интегратора, выход которого соединен с первыми входами семнадцатого и восемнадцатого блоков сравнения и седьмого сумматора, выход которого подключен к шестому входу второго сумматора, выход семнадцатого блока сравнения через одиннадцатый развязываюший диод соединен с управляющим входом восемнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному входу шестнад25 цатого интегратора, выход которого соединен с вторым входом седьмого сумма.тора, первым входом девятнадцатого блока сравнения и через четвертый усилитель и двенадцатый раэвязывающий диод с уп- 30 р авляющим входом восемнадцатого ключа, управляющий вход шестнадцатого интегратора подключен к выходу девятнадцатого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом соответствующего зз источника напряжения и вторым входам .восемнадцатого блока сравнения, выход которого подключен к управляющим входам четырнадцатого и пятнадцатого интегратора, второй вход первого блока сравне- 4о ния соединен с выходом восьмого сумматора, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого ключа, информационный вход которого соединен с первыми входами двадцатого и двадцать пер-4 вого блоков сравнения и выходом семнадцатого интегратора, управляющий вход которого подключен к выходу двадцать пер вого блока сравнения, выход двадцатого блока сравнения соединен с управляю.щим входом девятнадцатого ключа, информационные входы первого, десятого, одиннадцатого и семнадпатого интеграторов, первого, четвертого, шестого, восьмого, десятого, одиннадцатого, тринадцатого, пят надцатого, шестнадцатого и восемнадцатого ключей, вторые входы пятого и вось» мого сумматоров, седылого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, три-надцатого, шестнадцатого, семнадцатого, двадцатого и двадцать первого блоков сравнения подключены к выходам соответствующих источников напряжения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источники 1 напряжения, сумматор 2, блок 3 моделирования ритма синоатриального узла, блок 4 моделирования влияния ритма дыхания иа ритм ЭКГ, блок 5 моделирования зубца, PЭКГ,,блок 6 моделирования зубпа 1 блок 7 моделирования автоматии желудочков сердца, блок 8 моделирования зубца Я, блок 9 моделирования зубца Т.

Блок 3 моделирования ритма синоат риального узла содержит интегратор 10, блок 11 сравнения, ключ 12 и интегратор 13.

Блвк 4 моделирования влияния ритма дыхания на ритм ЭКГ содержит интегратор 14, блок 15 сравнения, ключ 16, сую матор 17 и блок 18 сравнения.

Блок 5 моделирования зубца P соде жит блок 19 сравнения, ключ 20, интеко ратор 21, блоки 22 и 23 сравнения, ключи 24, интегратор 25, сумматор 26, блок 27 сравнения, ключ 28, интегратор 29, блоки 30 и 31 сравнения, ключ

32, интегратор 33, .:"умматор 34, ключ 35, раэвязываюшие диоды 36 и 37, ключ 38.

Блок 6 моделирования зубца R со-. " держит интегратор 39, блок 40 сравнения, ключ 41, интегратор 42, сумматор 43, блоки 44 и 45 сравнения, ключ 46, интегратор 47, блок 48 сравнения, развязываюший диод 49, ключи 50 и 51, раэ-. вязывающий- диод 52.

Блок 7 моделирования, автоматики желудоч ков сердца содержит интеграторы

53 и 54, сумматор 55, блок 56 сравнения, ключ 57, развязываюшие диоды 58 и 59. ,Блок 8 моделирования зубца 5 содержит диод 60, ключ 61, интегратор 62,, усилитель 63, развязываюший диод 64, блок 65 сравнения, развязываюший диод 66, ключ 67, интегратор 68, усилитель 69, диод 70, сумматор 71, ключ 72, блоки

73 и 74 сравнения.

Блок 9 моделирования зубца Т со— держит ключ 75, интегратор 76, ус1цти— тель 77, развязывающий диод 78, блок

79 сравнения, ключ 80, интегратор 81, блок 82 сравнения, раэвяэываюший диод

83, ключ 84, интегратор 85, усилитель

86, развязываюший диод 87, блоки 88 и 89 сравнения, сумматор 90.

7 9420

Устройство работает следующим образсм.

В блоке 3 моделирования ритма синоатриального узла, образуется ритм, моделирующий ритм активности синоатри-, ь ального узла. Частота ритма блока 3 и степень влияния на него ритма блока 4 определяется напряжениями, которые подаются на их входы с выходов источников напряжения. Сигналы,. поступающие с выхода блока 3 на первый вход блока 5, определяют время включения этого блока в работу. Сигналы на внешних входах блока 5 формируют модель зубца Р и его вариации, сигнал с первого выхода бло- 15 ка 5 прекращает доступ сигналов с выхода блока 3 на вход блока 5. Сигналы с выходов блока 5 поступают на соответствующие входы сумматора 26 в той вре-, менной последовательности, которая определяется сигналами на входах блока 5, Сигнал с второго выхода блока 5, поступая на первый вход блока 6, включает этот блок в работу, дальнейшая активность блока 6 зависит от поступления сигнала . 5 на его второй вход с выхода блока 3.

В блоке 6 происходит формирование моде лей зубцов правого и левого желудочков.

При синхронной работе узлов блока на выходе его формируется сигнал, модели-. рующий зубец R ЭКГ. Синхронизация работы блока 6 обусловлена нормальным режимом поступления сигналов йа его внешние входы. Однако при изменении нормального режима поступления этих зз сигналов происходит модификация модели зубца P в приближении к той или иной патологии его образования. Сигнал с первого выхода блока 6, поступая на третий вход блока 3, вызывает образование 40 паузы в его активности. Время паузы определяется конструкцией блока 3 и сщ: налами на его внешних входах. При нормальном режиме работы устройства конец паузы в блоке 3 является началом 45 нового ритма активности блока 5 и все го устройства, однако, если вследствие внеочередного возбуждения блока 6 (модель экстрасистолы желудочков), сигнал с первого его выхода поступает на третий вход блока 3 в период паузы, то он удлиняет eel (модель компенсаторной паузы после экстрасистолы). В нормальном режиме сигналы с выхода блока

3 и блока 4 подавляют активность бло55 ка 7 моделирования автоматии желудочков. Если же сигналы подавления (модель блокады проводимости) не поступают, то блок 7 начинает вырабатывать свой

8 собственный ритм. В результате после продолжительной паузы восстанавливается активность блока 6, однако эта активность. имеет уже другой ритм, свойственный собственной автоматии желудочков сердца.

Сигнал с выхода блока 6 поступает на вход, блока 8 моделирования зубца 5. и включает его в работу. Величина зуб ца,5 и его временной интервал зависит от сигналов на внешних входах этого блока. Сигнал с выхода блока 8„поступая на вход блока 9 моделирования Т, включает этот блок в работу, В дальнейшем формировании зубца Т ЭКГ сигналы с выхода блока 8 не участвуют. Сигналы с выходов блоков 5, 6, 8 и 9 поступают на входы сумматора 2 в строгой последовательности за исключением тех случаев, когда цели моделирования ЭКГ заключа ются в моделировании последовательностей ЭКГ, свойственных патологическим процессам и состояниям. B этих случаях интервалы между зубцами P, R, S и Т могут изменяться, отражая соответствующие изменения ЭКГ в патологических процессах. Также могут меняться величины и форма зубцов ЭКГ в соответствии с моделируемым процессом. Напряжение., которое поступает с источника 1 напря» жения на соответствующий вход сумматора 2, моделирует изоэлектрическую линию ЭКГ. Изменением этого напряжения и записью в соответствующий момент напряжения на выходе сумматора можно калибровать зубцы модели ЭКГ.

Ритм работы блока 3 является задающим :ритмом для работы всего устройства. На первый вход интегратора 10 поступает напряжение, которое интегрируется во времени и поступает на первый вход блока 11 сравнения. Начиная с момента, когда напряжение на первом входе блока

11 сравнения сравняется с напряжением на ее втором входе, на ее выходе появ-. ляется напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 12 и 35, нор-.

\ мальные положения которых закрытое.

Открытие ключа 12 открывает доступ напряжения на первый вход интеграто . ра 13. Интегратор 13 интегрирует входное напряжение по времени и подает его на входы блоков 19 и 27 сравнения.

Срыв работы интегратора 13 происходит

s момент подачи напряжения на его второй вход с выхода блока 5, а срыв работы интегратора 10 - после подачи напряжения на его вход с выхода блока 6.

Таким образом, в ритме подачи напряже9 94206 ния с выхода интегратора 13 ооразуется пауза, обусловленная вр женем, необходимым для достижения равенства напряже— ний на обоих входах блока ll сравнения.

Благодаря работе блока 4 на втором 5 входе блока 11 .сравнения напряжение меняется в определенном ритме, обусловленном ритмом включения ключа 16, нормальное положение которого закрытое.

Ключ 16 переходит в открытое состоя- 40 ние после того, как напряжение на первом входе блока 15 сравнения достигнет напряжения на ее втором входе, что зависит от характеристики интегратора 14 и того напряжения, которое поступает на 15 его первый вход. Время нахождения ключа 16 в открытом состоянии зависит от разности напряжений, поступающих на входы блоков 15 и 18 сравнения. Следовательно, напряжение с выхода интегра- 2о тора 14 начинает поступать на второй вход сумматора 17 с момента достижения этого напряжения значения напряжения на втором входе блока сравнения 1 5 и прекращает поступать в момент дости- 25 жения значения напряжения на втором входе блока 1 8 сравнения. В этот период времени напряжение интегратора 14 добавляется к напряжению на входе сумматора 17, вследствие чего пауза в ритме 5о включения ключа 12 удлиняется. Так как скорость роста напряжения на выходе интегратора 10 превышает скорость роста напряжения на выходе интегратора

l4, что обусловлено соответствующими характеристиками этих интеграторов, то подключение блока- 4 к входу блока 3 не приводит к полной зависимости ритма включения ключа 12 от работы блока 4.

Характеристики интеграторов 10 и 14, ао а также напряжения на входах блоков 3 и 5 подбираются таким образом, чтобы в нормальном режиме работы устройства на четыре переключения ключа 12 приходилось одно переключения ключа 16.

Таким образом, два акта переключения ключа 1 2 приходится в режиме влияния блока 4 и два переключения « в режиме отсутствия этого влияния. Этим достигается моделирование дыхательной аритмии сердечной деятельности. Естественно степень дыхательной аритмии можно легко изменять путем изменений величин напряжения, подаваемого на внешние входы блоков 3 и 4

Модель синусовой брадикардии, т. е. урежения числа синусэвых импульсов и соответственно сердечных сокрашений

5 10 до 60 и меньше, легко моделируется на устройстве путем снижения напряжения на внешних входах блоков 3. В противоположность этому синусовая тахикардия, учащение ритма раооты сердца, может легко .моделироваться соответственным увеличением напряжения на внешних входах блока 3.

Работа блока 5 в нормальном режиме заключается в следующем. При достижении на выходе интегратора 13 напряжения, равного напряжению на втором входе блока 19 сравнения (также блока 27 сравнения), открывается ключ 20, нормальное положение которого закрытое. Напряжение с внешнего входа поступает на первый вход интегратора 21. Напряжение с выхода интегратора 21 поступает,на первый вход сумматора 26 и формирует восходящую часть модели зубца P ЭКГ.

Как только напряжение на выходе интегра тора 21 достигнет напряжения на втором входе блока 23 сравнения, напряжение на ее входе открывает ключ 24, нормальное положение которого закрытое, и напряжение с внешнего входа блока 5 пос-тупает на первый вход интегратора 25.

Напряжение с выхода интегратора 25 поступает на инвертируюший вход сумматора 26 и вычитается из напряжения, лоступаюшего в эти интервалы времени с выхода интегратора 21. Характеристики интеграторов 21 .и 25 выбраны таким образом, чтобы скорость нарастания напряжения на выходе интегратора 25 была больше нарастания напряжения на выходе сумматора 26 (напряжение будет вначале нарастать в замедляющемся темпе, а затем снижаться). Таким образом формируется зубец P. Через некоторое время, характеризующее ширину зубца Р, напряжение на выходе интегратора 25 превысит напряжение на выходе интегратора 21 и на выходе сумматора 26 создается небольшое напряжение противоположной полярности. Этим самым формируется зубец Q ЭКГ.

Величина зубца P определяется напряжением на входе ключа 20, напряжением на втором входе блока 23 сравнения.

Ширина зубца P определяется характериотиками интеграторов 21 и 25. Величина зубца определяется соотношением весов

:.ервого и второго входов блока 22 cpas нения. Как только величина напряжения чм втором входе превысит напряжение на ее первом входе, на выходе блока 22 сравнения появляется напряжение, которое, поступая на вторые входы интегра12

11 9420 т.оров 21 и 25„срывает их работу. На интервал времени между зубцами Т и

P:. КГ оказывает влияние напряжения на втором входе блока 19 сравнения.

Харйктеристики нарастания напряжения в

1 интеграторах 21 и 25 в несколько-раз цревышают соответствующую характеристику интегратора 13. Таким образом, при снижении напряжения на первом входе блока 19 сравнения можно добиться формирования нескольких, следующих друг за другом зубцов P за один цикл актив- ности блока 3. Подбором напряжения на втором входе блока 19 сравнения можно поучить ряд моделей нарушения предсерд 15 ного ритма. Повышением напряжения на втором входе блока 19 сравнения с одновременным снижением напряжения на втором входе блока 31" сравнения можно получить модель предсердной асистолии, 20 редко наблюдающееся нарушение ритма, когда на ЭКГ зубец Р отсутствует. В этом случае модель зубца P не успевает сформироваться до начала формирования модели желудочкового комплекса С),R$25 и Т в блоках 6-9.

Нарушение синхронности сокращений предсердий, появление зазубренных зуб цов P в модели ЭКГ моделируется раосогласованием напряжений на вторых зо входах блоков 19 и 27 сравнен%я. В этом случае фоувсирование модели зубца

P на выходе сумматора 26 опережает формирование модели зубца Р на сумма-. ! торе 34; что приводит к несовпадению во времени их вершин.

ЭКГ при тяжелой патологии - мерцании предсердий, когда предсердия в целом не сокращаются, а происходит лишь "подергивание (фибрилляция) отдельных мы- 40 шечных пучков, моделируется на устройстве тем, что снижается до минимума

0 напряжение на вторых входах блоков 19 и 29 сравнения. В результате снижения напряжения на вторых входах блоков 23 4 и 31 сравнения в интеграторах 21 и

25 не успевает создаться достаточный уровень напряжения для формирования воо ходящих частей зубца Р, так как бысч рое уравнение напряжений на входах бло-,, ков 22 и 30 сравнения приводит к срыву работы блока 5.

Работа блока 5 в нормальном режиме заключается в следующем. После подачи сигнала с выхода блока 5 на управляющий вход ключа 36, нормальное положение которого закрытое, ключ 35 пропускает сигналы с выхода блока 3 на управляющий вход ключа 38, нормаль| ное положение которого закрытое, и через диод 37 на свой собственный управляющий вход. Таким образом доста" точно появления напряжения на выходе блока 31 сравнения, чтобы ключи 35 и

38 перешли в открытое состояние и про должали быть открытыми до тех пор, пока на выходе блока 11 сравнения будет существовать напряжение. Сигнал с вхоi да блока 6 через ключ 38 и через ключ

50, нормальное положение которого открытое, поступает на вход интегратора

39, Время достижения на выходе интегратора значения напряжения, равного напряжению вторых входов блоков 40 и 45 сравнения моделирует интервал Р— Ц,.

В нормальном режиме работы устройства напряжение, подаваемое на второй вход блока 40 сравнения, равно напряжению на втором входе блока 45 сравнения, что обеспечивает синхронную работу узлов, моделирующих электрическую активность правого и,левого желудочков сердца. При моделировании некоторых патологических процессах напряжения, подаваемые на вторые входы этих блоков сравнения, будут отлучаться друг от друга. При этом на выходе сумматора 43 будет иметь место сигНал, моделирующий расщепление зубца Р, Появление напряжения на выходе блока

40 сравнения и блока 45 сравнения сопровождается открытием ключа 41 (46), нормальное положение которого закрытое.

Напряжение с внешнего входа поступает через открытый ключ 41 на первый вход интегратора 42, напряжение на выходе которого моделирует формирование зубца К ЭКГ. Крутизна зубца и электр рокардиограммы моделируется напряже— нием, подаваемым на вход ключа 41.

Величина зубца R моделируется напряже, нием, подаваемым на второй гход блока 44 сравнения (48 в модели левого желудочка сердца) Напряжение с выходов интеграторов 47 и 42 суммируется в сумматоре 43 и поступает на сигнальный выход блока 6. Как только напряжение на выходах интеграторов 42 и 47 достит нет напряжений на вторых входах схем сравнения 44 и 48, соответственно, происходит разрядка конденсаторов интеграторов, напряжение на выходе сумматора 43 соответствеинопадает. При этом в нормальном режиме на вторые входы блоков сравнения

44 и 48 подаются равные значения напряжения, При моделях патологических изменений зубца напря>кения, поступающие на вторые входы схем 44 и 48 срэв13 942065 14

/ нения отличаются друг от друга, чем доо- пирает блок 56 сравнения. В случае ма тигается моделирование расщепления и делирования блокады атривентрикулярной сглаженности зубца R ЭКГ, наблюдаемо- и роводимости, напряжение подается на

ro при некоторых формах инфаркта. входы ключей 50 ч 51, нормальное полоНапряжение с выхода блока 44 срав- 5 жение которых открытое. Закрытие этих нения поступает на второй вход интегра- ключей приводит к следующему. После тора 10. Срыв работы интегратора 10 очередного формирования зубца P и срыпРиводит к возникновению паУзы в подаче ва работы интегратора 39, активность сигналов с выходов блока 3. В ноРмаль- блока 6 прекращается на некоторое, боР ном Режиме поЯвление сигналов на выхо- 10 лее продолжительное время, чем в обычдах блока 3 совпадает с окончанием работы блока 9 формирования зубца, Т. В случае же внеочередного возбуждения блока 6 (модель экстрасистолы желудочном режиме, так как на вход интегратора 39 больше не поступает напряжение, . Эта пауза соответствует наблюдаемому в естественных условиях временному прекращению активности желудочков при об— разовании блока атривентрикулярного узла. ков) сигнал с выхода блока 44. сравнения 15 поступает на второй вход интегратора 10 внеочередно. В результате интервал .

Закрытие ключа 51 и прекращение активности блока 6 приводит к тому, что

Т-P ЭКГ увеличивается, что соответствует модели компенсаторной паузы в работе сердца после внеочередного сокращения щ на второй вход интегратора 53 не постужелудочков. пают сигналы. В результате на выходе

В момент .появления на выходе бло- интегратора 53 начинает расти напряжека 45 сравнения напряжения включается ние. Конструкция интегратора 53 позвс>в работу блок 8 моделирования зубца 5 ° ляет достичь на его выходе большего

В нормальном режиме работа блока 7 5 напряжения, чем сумма напряжений иа моделирования автоматии желудочков по- выходе интегратора 54 и первом входе давлена работой блока 3 модели синоат- сумматора 55, как только на выходе инриального узла и нормальной работой бло- тегратора 53 напряжение начинает прека 6. Такое подавление осуществляется вышать напряжение на втором входе блотем, что на второй вход интегратора 53 10 ка 56 сравнения, напряжение на его вы(вход срыва его работы) поступает нап- ходе поступает на управляющий вход клюряжение с выхода блока 3 и с выхода ча 57, нормальное положение которого блока 48 сравнения блока 6. В резуль- закрытое, и открывает доступ напряжению тате напряжение на выходе интегратора интегратора 53 на первые входы схем 45

53 поступающее на первый вход блока

35 и 40 сравнения. С этого момента ритм

56 сравнения, не достигает напряжения работы блока 6 подчиняется ритму рабона втором входе этого блока сравнения. ты блока 7 моделирования собственной

Напряжение на втором входе блока 56 автоматии желудочков. Напряжение с сравнения образуется в результате пода- выхода блока 56 сравнения поступает на чи напряжения на первый вход сумматора 40 второй вход интегратора 54 и срывает

55 с внешнего входа блока 7 и на вто- его работу. Срыв работы интегратора 53 рой вход сумматора 55 с выхода интег- происходит в результате подачи напряратора 54, на первый вход которого посг жения на его второй вход с выхода бло.тупает напряжение с внешнего входа бло- ка 48 сравнения через диод 59, вследка 7. При этом режимы работы.интегра- ствие срыва интегратора 54 пауза меж45 торов 53 и 54 составлены таким обра- ду активностями блока 7 в его работе зом, чтобы скорость нарастания напря- будет меньше начальной паузы жред его жения на выходе интегратора 53 значи- включением, что соответствует модели ретельно превышала скорость нарастания жима собственной автоматии желудочков напряжения на вых >де интегратора 54. при блокаде атривентрикулярного узла.

Разность скоростей нарастания напряже- Со времени включения блока 7 риг ний на выходах этих интеграторов pery- мы работы блока 6 и блока 5 взаимолируется, кроме того, напряжениями на независимые.. В естественных условиях

I их пеРвых входах. Но так как в ноРмаль- при блокаде атривентрикулярного узла на ном режиме работы устройства работа один желудочкавый комплекс может приинтегратора 53 периодически срывается, ходиться несколько зубцов р.

55 напРЯжение на его выходе не достигает . Работает,.блок 8 моделирования эубпорогового значения. Крсме того, раэ - ца 5,ЭКГ едующим образом. Сигнал,включенный в работу интегратор 54 эа- поступаюйвй с выхода блока 45 сравне

1 5 9420 ния блока 6 через диод 60, открывает ключ 61, нормальное положение которого закрытое, и одновременно .запирает ключ

72, нормальное положение которого открытое. Напряжение с входа ключа 61 поступает на первый вход интегратора 62 и с его выхода через усилитель 63 и диод 64 на управляющий вход ключа 61;

Таким образом открытие ключа 61 обус= ловлено сигналом с блока 6, а его закры- 0 тие - срывом интеграторе 62. Напряже —. ние с выхода интегратора 62 поступает на первый вход сумматора 71. но не поступает дальше, так как пока сохраняется активность блока 6, ключ 72 на- 15 ходится в закрытом состоянии.

Достижение напряжения на выходе интегратора 62 уровня напряжения на вто ром входе блока 63 сравнения приводит к открытию ключа 67 и включению в щ0 работу интегратора 68. В этот момент времени происходит срабатывание блока

48 блока 6 и на вход ключа 70 перес» тает поступать запирающее напряжение, На выходе сумматора 71 появляется напряжение, моделирующее нисходящую часть зубца 5 . Напряжение на выходе интегратора 68 нарастает быстрее напряжения интегратора 62 и поступает на инвертирующий вход сумматора 71., В результате более раннего вйчючения в работу интегратора 62 напряжение на его выходе вначале будет превосходить

\ напряжение на выходе интегратора 68,,что моделирует нисходящую часть зуб ца Я. Затем разность напряжений, поступающих на входы сумматора 71, вслед« ствие большой скорости нарастания напряжения на выходе интегратора 68 начинает уменьшаться. В момент, когда на-, пряжение на выходе интегратора 68 начинает превышать напряжеиие на выходе интегратора 62 (формирование начала зу(ь. ца Т), появляются напряжения на выходах блоков 73 и 74 сравнения, которые поотупают на вторые входы интеграторов 62 и 68 и срывают их работу.

Одновременно напряжение выхода бло» ка 74 сравнения открывает ключ 75 блока 9. Напряжение с соответствующего

50 внешнего входа блока 9 через открытый ключ 75 поступает на первый вход ин.тегратора 76 и одновременно на вход ключа 80, нормальное положение которого закрытое.

Напряжение с выхода интегратора 6 усиливается в усилителе 77 и через диод 78 поступает на управляющий вход ключа 75, поддерживая его открытя соо

65 16 тояние после прекращения подачи напряжения с выхода блока 74 сравнения.

Напряжение с выхода интегратора 76 поступае т на первый вход блока 79 сравнения. В момент достижения на интегра» торе 76 напряжения, равного напряжению второго входа блока 79 сравнения, открывается ключ 80 и напряжение с внешнего входа блока 9 поступает на первый вход интегратора 81, формирующего восходящую часть зубца Т. Напряжение на втс ром входе .блока 79 сравнения обуславливает интервал Д-Т, который в нормальных условиях минимальный и может отсутствовать, но при некоторых формах патологии сердца увеличивается. Далее работа блока 9 не отличается от работы блока 8, данном случае напряжение интегратора 85 формирует нисходящую часть зубца Т. В момент уравнивания напряжений на выходах интеграторов 81 и 85 образуется напряжение на выходах блоков 88 и 89 сравнения, которое .поступает на вторые входы интеграторов 81 и 76 и соответственно на второй вход интегратора 85. На этом цикл работы устройства заканчивается и начинается формироваться второй его цикл.

Устройство позволяет моделировать как нормальные ЭКГ с соответствующими характеристиками, как форма и величина зубцов ЭКГ, интервалы между зубцами, так и ее изменения при различных патологиях сердечной деятельности, например блокады атривентрикулярного узла, инфаркт миокарда, стенокардия и т. д.

Формула из обре те ния

Устройство для моделирования электрокардиограммы, содержащее два сумматора, два интегратора, источник напряжения, два блока сравнения и ключ, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены источники напряжения, сумматоры, интеграторы, ключи, блоки сравнения, развязывающие диоды и усилители, причем выход первого интегратора соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к управляющюл входам первого, второго и третьего ключей, выход первого ключа соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих источников напряжения, выход второго блока сравнения подключ .н

17 94206 к управляющему входу четвертого ключа, выход которого соединен с информационным входом пятого ключа и информационным входом третьего интегратора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому входу четвертого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами второго, третьего и четвертого интеграторов, выход четвертого интегратора подключен 10

1 к второму входу четвертого блока сравнения и второму входу первого сумматора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу соотвеч ствуюшего источника напряжения, выход третьего интегратора соединен с первым входом пятого блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу пятого ключа, выход которого соединен с информационным входом четвертого интегратора, выход третьего блока сравнения подкЛочен к управляющему входу шестого ключа, выход которого соединен с. информационными входами седьмого ключа и пятого интегратора, выход которого подключен к первым входам шестого и седьмого блоков сравнения и первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выходу шестого интегратора и второму входу шестого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами пято35 го интегратора и шестого интегратора, информационный вход которого подключен к выходу седьмого ключа, управляю. ший вход которого соединен с выходом седьмого блока сравнения и через первый

40 развязываюший диод с информационными входами второго ключа, выход которого подключен к управляющему Входу aoc " мого ключа и через второй раэвязывающий диод к информационному входу второ45

ГО ключа, ВыхОд ВОсьмОГО ключа соединен с управляющим входом девятого

-ключа, выход которого подключен к информационному входу седьмого интегратора, выход которого соединен с первы50 ми входами восьмого и девятого блоков сравнения, выход восьмого блока сравнения подключен к управляющему входу десятого ключа, выход которого соединен с информационным входом восьмого интеко ратора, выход которого подключен к пер55 вому входу четвертого сумматора и де- сятого блока сравнения, выход которого соединен с управляюип ми входами перваго и восьмого интеграторов, выход девятого блока сравнения подклЮчен к управ ляюшим входам одиннадцатого и двенадцатого ключей и через третий развяэываюший диод к управляющему входу три надцатого кл1оча, выход одиннадцатого ключа соединен с информационным sxo дом девятого интегратора, выход которого подключен к первому входу одиннадцатого блока сравнения и второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом второго суьцсатора, выход одиннадцатого блока сравнения подключен к управляющему вхо ду девятого интегратора, через четвертый развязывающий диод к управляющему входу седьмого интегратора и через пятый развязываюший диод к управляющему входу десятого интегратора, выход которого соединен с первым входом двенадцатого блока сравнения и информационным входом четырнадцатого ключа, выход которого подключен к выходу седьмого интегратора, выход одиннадцатого интегратора соединен с первым входом пятого сумматора, выход которого подклк» чен к второму входу двенадцатого блока сравнения, выход которого соединен .с управляющими входами одиннадцатого интегратора и четырнадцатого ключа и через шестой раэвязывающий диод с управляющим входом седьмого интегратора, выход .третьего ключа через седьмой раэвяэывающий диод подключен к управляюн ему входу десятого интегратора, выход тринадцатого ключа соединен с информационным входом двенадцатого интегратора. выход которого подключен к первым вхо» дам тринадцатого и четырнадцатого блс»» ков сравнения, шестого сумматора и через первый усилитель и восьмой развязывающий диод к управляющему входу тр1ь надцатого ключа, управляющий вход двенадцатого интегратора соединен с выходом четырнадцатого блока сравнения, второй вход которого подключен к выха ду соответствующего источника напряжения и первому входу пятнадцатого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами тринадцатого интегратора и пятнадцатого ключа, выход тринадцатого блсжа сравнения через де вятый развяэывающий диод подключен к управляющему входу шестнадпа тога ключа, выход которого соединен с информационным входам тринадцатого интеграто» ра, выход которого подключен к вторым входам пятнадцатого 6aoza сравнения и шестого сувелатора и через второй уси

19 94206 литель и десятый развяэывающий диод к управляющему входу шестнадцатого ключа, выход шестого сумматора соеди нен с информационным входом двенадца:того ключа, выход которого подключен к пятому входу второго сумматора; выход пятнадцатого ключа соединен с ин формационными входами семнадцатого ключа и четырнадцатого интегратора, вы-

l ход которого подключен к перВому вх1ь 10 ду шестнадцатого блока сравнения и через третий усилитель и десятый развяэывающий диод к управляющему входу пятнадцатого ключа, выход шестнадцатого, бЛОКа СраВНЕНИя СОЕдиНЕН С уцраВЛяЮщИМ 15

@ходом семнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному вхс ду пятнадцатого интегратора, выход которого соединен с первыми входами сем надцатого и восемнадцатого 5локов сравнения и седьмого сумматора, выход которого подключен к шестому входу второго сумматора, выход семнадцатого блока сравнения через одиннадцатый развязывающий диод соединен с управляющим входом восемнадцатого ключа, выход кс . торого подключен к информационному входу шестнадцатого интегратора, выход которого соединен с вторым входом седьмого сумматора, первым входом де- 30 вятнадцатого блока сравнения иФчерез четвертый усилитель и двенадцатый развяэываюйий диод с управляющим вхо дом восемнадцатого ключа; управляющий вход шестнадцатого интегратора подклю

35 чен к выходу девятнадцатого блока срав- нения, второй вход которого соединен с

5, 20 выходом соответствующего источника напряжения и вторым входом восемнадцатого. блока сравнения, выход которого подключен к управляющим входам четыр-! надцатого и пятнадцатого интеграторов, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом восьмого сумматора, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого ключа, информационный вход которого соединен с первыми входами двадцатого и двадцать первого блоков сравнения и выходом семнадцатого интегратора, управляющий вход которого под-;: ключен к выходу двадцать первого блока сравнения выход двадцатого блока сравнения соединен с управляющим входом девятнадцатого ключа, информационные входы первого, десятого, одиннадцатого и семнадцатого интеграторов, первого, четвертого, шестого, восьмого, десятого, одиннадцатого, тринадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого и восемнадцатого ключей, вторые входы пятого и восьмого сумматоров, седьмого, восьмого, .девятого, десятого, одиннадцатого, тринад« того, шестнадцатого, семнадцатого, двадцатого и двадцать первого блоков сравнения подключены к выходам соответствующих источников напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 525128, кл. 606 6 7/60, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ыо заявке % 2873913/18-24, кл. G 06 5 7/60, 1 980 (прототип) .