Устройство для измерения r - r-интервалов

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и тоиарным знакам (21) 5013848/1 4 (22) 08.08.91 (46) 15.12.93 Бюл. t4 45-46 (71) Самарский государственный аэрокосмический университет (72) Калакутский Л.И„Конюхов В.Н. (73) Самарский государственный аэрокосмический университет (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И вЂ” В— (ю) КЦ (и) 2004198 Cl (51) 5 А6185 024

ИНТЕРВАЛОВ (57) Устройство для измерения R — - В интервалов относится к медицинской технике и содержит частотный фильтр 1, пиковый детектор 2, инвертор 3, коммутатор 4, компаратор 5, одновибратор 6, активный фильтр 7 нижних частот, триггер 8, генератор 9 прямоугольных импульсов, триггер 10, счетчики 11 и 12, цифровой сумматор 13. 2 ил

2004190

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам анализа электрокардиосигналов, и может быть использовано в ритмокардиоанализаторах, предназначенных для автоматизированной диагностики состояния человека.

Известны устройства, являющиеся составной частью ритмокардиоанализаторов, измерителей частоты сердечных сокращений, включающие в себя усилитель кардиосигналов, фильтр, компаратор, схему формирования порога, частотомер. Однако они обладают низкой точностью измерения

R-R интервалов при значительных изменениях амплитуды R-зубцов и длительности

R-Rинтервалов,,обусловленных как физиологическими так и электромеханическими причинами (например, изменение оси сердца при движении, изменение сопротивления электродов и т.д,).

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому является устройство для выделения QRS-комплексов. Зто известное устройство содержит последовательно соединенные частотный фильтр, компаратор, одновибратор, активный фильтр ни>кних частот и пиковый детектор, второй вход которого соединен с частотным фильтром, а выход со вторым входом компаратора.

R-зубец электрокардиосигнала с выхода частотного фильтра поступает на первый вход компаратора, на второй вход которого с выхода пикового детектора подается напряжение порога сравнения, сформированное в предыдущем цикле работы устройства. За счет управления нагрузкой пикового детектора напряжение порога сравнения поддерживается постоянным (0,7-0,0 от амплитуды R-зубца) при изменении длительности R-R интервалов, чем обеспечивается повышение точности измерений.

Недостатком данного устройства является снижение точности при значительных изменениях амплитуды R-зубца и длительности R-R интервала. Снижение точности происходит из-за того, что управление нагрузкой пикового детектора осуществляется посредством усреднения напряжения, несущего информацию о длительности R-R интервалов, за несколько циклов, что не позволяет отслеживать быстрые изменения длительности. Кроме того, известное устройство не позволяет отслеживать быстрые изменения в амплитуде R-зубца; что также приводит к снижению точности.

Целью изобретения является повышение точности измерения длительности R-R интервалов при быстрых изменениях параметров электрокардиосигнала. указанная цель достигается тем, что в известное устройство для выделения QRSкомплексов, содержащее последовательно соединенные частотный фильтр, компаратор, одновибратор, пиковый детектор, фильтр нижних частот дополнительно введены последовательно соединенные инвер"0. тор, коммутатор последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, первый триггер, первый счетчик, второй счетчик, цифровой сумматор, а также второй триггер, причем вход инвертора сое"5 динен с выходом пикового детектора, выход инвертора соединен с первым информационным входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом пикового детектора, а выход с вторым входом компаратора, при этом адресный вход коммутатора соединен с неинвертирующим выходом второго триггера, вход которого соединен с выходом одновибратора, инвертирующий выход второго

25 триггера соединен с управляющим входом второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход с вторым входом цифрового сумматора и входом начальной установки первого счет 0 чика, выход которого соединен с первым входом цифрового сумматора, счетный вход соединен с выходом генератора и входом первого триггера, а управляющий вход с неинвертирующим выходом второго триггера.

Предлагаемое устройство для измерения R-R интервалов за счет введения новых элементов и их взаимосвязей обеспечивает формирование корректирующего сигнала связанного с амплитудой R-зубцов и дли40 тельностью R-R интервалов.

Корректирующий сигнал представляет собой прямоугольный импульс и формируется следующим образом. Передний фронт импульса соответствует моменту времени, при котором достигается равенство напряжения положительной полуволны отклика частотного фильтра и напряжения на опорном входе компаратора, а задний фронт импульса — моменту времени при котором

50 достигается равенство напря>кения отрицательной полуволны и инвертированного напряжения на опорном входе компаратора. Б момент времени, равный половине длительности корректирующего сигнала, напряжение с выхода частотного фильтра пересекает нулевую линию, что соответствует вершине R-зубца, Таким образом, независимо от длительности R-R интервалов и амплитуды R-зубца вершина R-зубца всегда соответствует половине длительности кор2004190

15 предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена структурная схема 20 ректирующего сигнала, Половина длительности корректирующего сигнала определяется посредством подачи на счетный вход счетчика в момент действия корректирующего сигнала прямоугольных импульсов от генератора с частотой равной половине частотьi подаваемой на счетный вход в момент отсутствия корректирующего сигнала. Это позволяет измерять R-R интервал между строго определенными точками R-зубцов, а именно вершинами R-зубцов, что повышает точность измерения.

Это обеспечивается введением инвертора, коммутатора, первого и второго триггера, первого и второго счетчика, цифрового сумматора, Технических решений со сходными признаками не было обнаружено. Следовательно предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работуустройства. где V> — сигнал на первом входе компаратора; Чг — сигнал на втором входе компаратора; Чз и Ч4 — сигналы на выходе компаратора; Vg — сигнал на выходе одновибратора; Че — сигнал на инвертирующем выходе второго триггера; VT — сигнал на неинвертирующем выходе второго триггера; Чв — сигналы на счетных входах первого и второго счетчика.

Устройство содержит последовательно соединенные частотный фильтр 1, пиковый детектор 2, инвертор 3, коммутатор 4, компаратор 5, одновибратор 6 и активный фильтр нижних частот 7, выход которого соединен с управляющим входом пикового детектора 2, выход которого также соединен с вторым информационным входом коммутатора 4, Выход частотного фильтра 1 подключен к первому входу компаратора 5, выход одновибратора 6 — к входу второго триггера

8, выход генератора прямоугольных импульсов 9 соединен с первым триггером 10 и со счетным входом первого счетчика 11, управляющий вход которого соединен с неинвертирующим выходом второго триггера 8, а вход начальной установки — с выходом второго счетчика 12 и с вторым входом цифрового сумматора 13, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика 11.

Выход первого триггера 10 подключен к счетному входу второго счетчика 12, управляющий вход которого подключен к инвертирующему выходу второго триггера 8, неинвентирующий выход которого соединен с адресным входом коммутатора 4.

Входом устройства является вход частотного фильтра 1, а выходом — выход цифрового сумматора 13

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Электрокардиогигнал с выхода усилителя (не показан) поступает на вход частотного фильтра 1. Параметры фильтра выбираются из условия согласования с R-зубцом электрокардиосигнэла. Напряжение с выхода частотного фильтра 1 (U > на фиг, 2) поступает на первый вход компаратора 5, на второй вход которого через инвертор 3 и коммутатор 4 подается напряжение положительной полярности (U2) с пикового детектора 2. При превышении напряжением U> напряжения Ug на выходе компаратора 5 образуется импульс напряжения Оз, который поступает на вход одновибратора 6, По заднему фронту импульса напряжения U3 одновибратор 6 формирует короткий импульс напряжения Us, поступающий далее на входы активного фильтра нижних частот 7 и второго триггера 8. При этом состояние второго триггера 8 меняется на противоположное. Сигнал с неинвертирующего выхода второго триггера 8 (От на фиг.2) поступает на управляющий вход первого счетчика 11, останавливая его. Этот же сигнал (Оу на фиг.2) поступает на адресный вход коммутатора 4 переключая его инфор-мационные входы. В результате этого напряжение О2 на входе компаратора 5 скачком меняет знак на противоположный и напряжение U> на первом входе компаратора 5 становится больше напряжения Uz (момент времени t2).

На выходе компаратора образуется прямоугольный импульс напряжения О4. В то же время. сигнал с инвертирующего выхода второго триггера 8 (Ое) поступает на управляющий вход второго счетчика 12 разрешая счет. На счетный вход второго счетчика 12 поступают импульсы с первого триггера 10 частотой fz = f>/2 (Us на фиг.2).

В момент времени з напряжение на втором входе компаратора 5 Ог становится равным

Ог и компаратор 5 переключается в другое состояние. Соответственно переключается второй триггер 8, Напряжение с неинвертирующего выхода второго триггера 8 От поступает на управляющий вход второго счетчика 12, останавливая счет. Одновременно напряжение с инвертирующего выхода триггера 8 поступает на управляющий вход первого счетчика 11, записывая в него содержимое второго счетчика 12 и разрешая счет. В момент времени t5 напряжение

О1 на первом входе компаратора 5 превысит напряжение Ог на втором входе компаратора, в результате чего на выходе компаратора образуется импульс напряжения Оз, который, поступая далее через одновибратор 6 на вход второго триггера 8. задним фронтом

2004190 (56) Авторское свидетельство СССР

N 1409219, кл. А 61 В 5/02, 1988, 10 довательно соединенные первый триггер, вход которого соединен с выходом одновибратора, первый счетчик и цифровой сумматор. также последовательно соеди"5 ненные генератор прямоугольных импульсов, второй триггер, вход которого подключен также к второму входу первого счетчика, и второй счетчик, второй вход которого подключен к инверсному выходу

nepBoro триггера, а выходы - к второй группе входов цифрового сумматора и к третьей группе входов первого счетчика, первый вход которого также соединен с

25 третьим входом коммутатора.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ R - КИНТЕРВАЛОВ, содержащее последовательно соединенные частотный фильтр, компаратор, одновибратор, активный фильтр нижних частот, пиковый детектор, вход которого соединен с выходом частотного фильтра, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные инвертор и коммутатор, выход которого соединен с вторым входом компаратора, а второй вход — с входом инвертора и вторым выходом пикового детектора, также послеавиа, 2

Составитель Л. Калакутский

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Е Папп

Редактор А,Зробок

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3359

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 изменит состояние триггера на противоположное. Вследствие этого первый счетчик 11 и рекратит счет, сохраняя на выходе код, соответствующий длительности тз-tz/2 + t6-Q, Одновременно начнет счет второй счетчик 12. В момент времени t7 код на выходе сумматора

13 будет равен 4- +И6/2+ t6-тз, что соответствует временному интервалу между двумя соседними вершинами R-зубцов.

Таким образом независимо от амплитуды R-зубцов, длительности R-зубцов, напряжения порога Ог, на выходе сумматора 13 получается код, соответствующий времен5 ному интервалу между вершинами R-зубцов, что повышает точность измерения.