Устройство выделения -зубцов экг

 

б

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ 111 659 I45

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.07.75 (21) 2159739/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл. А 61В 5/04

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (53) УДК 615471 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Автор изобретения

А. И. В ас ил ьев (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники (54) УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ R-ЗУБЦОВ ЭКГ

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для выделения

К-зубцов ЭКГ.

Известно устройство выделения R-зубцов

ЭКГ, содержащее последовательно соеди- 5 ненные фильтр, двухполупериодный детектор, управляемый ограничитель, измеритель амплитуды, схему сравнения, а также временной селектор и реле времени (1).

Однако известное устройство не обладает lo высокой помехозащищенностью и надежностью выделения R-зубцов ЭКГ.

Целью изобретения является повышение надежности выделения R-зубцов ЭКГ.

Указананая цель достигается тем, что 15 устройство имеет схему задержки, схему запрета, формирователь строба помехи и пороговую схему, причем вход пороговой схемы соединен с входом двухполупериодного детектора, а выход через формирова- 20 тель строба помехи — с измерителем амплитуды и схемой запрета, схема сравнения через последовательно соединенные схему задержки, схему запрета, временной селектор и реле времени связана с измерителем амплитуды. Причем измеритель амплитуды выполнен в виде двух полевых транзисторов и последовательно соединенных пикового детектора, интегрирующей цепочки, усилителя и делителя напряжения, а порого- 30 вая схема выполнена в виде двух диодов, через резисторы подключенных к источникам питания, двух делителей напряжения и дифференциального усилителя.

Формирователь строба помехи выполнен в виде делителя напряжения, верхнее плечо которого состоит из параллельно соединенных резистора и диода, а нижнее — из конденсатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства выделения R-зубцов ЭКГ; на фиг. 2— принципиальные схемы отдельных блоков.

Устройство содержит последовательно соединенные фильтр 1, двухполупериодный детектор 2, управляемый ограничитель 3, измеритель 4 амплитуды, схему 5 сравнения, схему 6 задержки, схему 7 запрета, временной селектор 8. Кроме того, выход фильтра 1 соединен с входом пороговой схемы 9, выход которой подключен к входу формирователя 10 строба помехи, выход которого связан с вторыми входами измерителя 4 амплитуды и схемы 7 запрета.

Выход временного селектора 8 через реле

11 времени соединен с третьим входом измерителя 4 амплитуды, управляющий вход управляемого ограничителя 3 связан с выходом измерителя 4 амплитуды, второй вход схемы 5 сравнения — с выходом управляемого ограничителя 3, а выходной

659 45 сигнал снимается с выхода врсменного селектора 8.

Причем измеритель 4 амплитуды выполнен в виде двух полевых транзисторов 12 и 13 и последовательно соединенных пикового детектора 14, интегрирующей цепочки

15, усилителя 16 и делителя 17 напряжения; пороговая схема 9 состоит из двух диодов 18 и 19, через резисторы 20 и 21 подключенных к источникам питания, двух делителей 22 и 23 напряжения и дифференциального усилителя 24; формирователь 10 строба помехи содсржит дслитель напряжения, верхнее плечо которого состои" из параллельно соединенных резистора 25 и диода 26, а нижнее — из конденсатора 27.

Работа устройства происходит следующим образом.

На вход фильтра 1 поступает электрокардиографический сигнал, состоящий из

ORS-комплексов, Т- и R-зубцов и помех П.

В качестве фильтра 1 может быть использован активный RC-фильтр с резонансной частотой 10 — 15 Гц и крутизной склонов около 12 дб на октаву, обеспечивающий улучшение отношения амплитуды R-зубцов к амплитуде R- и Т-зубцов и других помех.

С выхода фильтра 1 сигнал направляется на вход пороговой схомы 9, Как известно, амплитуда R-зубцов при отведениях с поверхности тела человека не превышает 4—

5 мВ, поэтому пороговое напряжение схемы 9 выбрано таким образом, чтобы R-зубцы не вызывали срабатывания пороговой схемы, а сигнал на ее выходе появлялся только при наличии на входе усгройства помехи, амплитуда которой превышает 4—

5 мВ. С выхода пороговой схемы 9 сигнал поступает на формирователь 10 строба помехи, импульс на выходе которого возникает при первом срабатывании пороговой схемы 9 и заканчивается через определенное время, например через 70 мс, после последнего срабатывания.

С выхода фильтра 1 сигнал подается на вход двухполупериодного детектора 2, в котором происходит превращение двухполярного сигнала в однополярный. С выхода двухполупериодного детектора 2 через управляемый ограничитель 3 сигнал поступает на измеритель 4 амплитуды, в котором происходит измерение среднего значения амплитуды поступающего на его вход сигнала. С выхода измерителя амплитуды сигнал, соответствующий 130 от средней амплитуды кардиоимпульсов, подается на управляющий вход управляемого ограничителя 3, вызывая ограничение сигнала на этом уровне, и соответствующий 40 — 80О/о— на вход схемы 5 сравнения.

На входы схемы 5 сравнения поступают сигналы с выходов управляемого ограничителя 3 и измерителя 4 амплитуды.

При появлении на входе устройства

ORS-комплекса сигнал на выходе управ5

)О

20 ц

65 лясмого ограничителя 3 превысит сигнал с выхода измерителя 4 амплитуды, и на выходе схемы 5 сравнения формируются импульсы, которые через схему 6 задержки и схему 7 запрета поступают на вход временного селектора 8. В качестве временного селектора 8 может быть использован одновибратор, формирующий импульсы длительностью 250 — 300 мс. Применение временного селектора позволяет исключить многократное срабатывание выделителя

R-зубцов от одного ORS-комплекса и срабатывание от помех, непосредственно следующих за R-зубцами.

Как у кс отмечалось, при возникновении на входс известных устройств помех достаточно большой амплитуды на выходе схемы сравнения и на выходе временного селектора формируются импульсы, ложно сигнализирующие о приходс R-зубцов и, кроме того, происходит увеличение напряжения на выходе измерителя амплитуды, в результате чего несколько последующих

R-зубцов могут нс выдсляться.

При возникновении помехи на входе данного устройства на выходе формирователя

l0 строба помехи формируется сигнал, поступающий на вход схсмы 7 запрета, который запрсщаст формирование выходного сигнала. Поскольку уровень срабатывания схемы 5 сравнения ниже уровня срабатывания пороговой схемы 9, сигнал на ес выходе при возникновении помехи мохкет возникнуть раньше, чем на выходе пороговой

exesû 9, и закончиться позже. Для обесп-..чения полного «вырезания» сигнала помехи импульсы с выхода схемы 5 сравнения на вход схемы 7 запрета поступают через схсму 6 задержки, величина задержки которой составляст около 25 мс, а сигнал на выходе формироватсля 10 строба помехи заканчивастся на 70 Мс позже сигнала на выходе пороговой схемы 9. В качестве схемы 6 задержки может быть использован одновибратор.

При появлении помехи на выход измерителя 4 амплитуды подается сигнал с выхода управляемого ограничителя 3, на 130 /о превышающий среднюю амплитуду кардиоимпульсов. Чтобы напряжение на выходе измерителя 4 амплитуды нс изменилось в результате воздействия помехи, на его второй вход поступает сигнал с выхода формирователя строба помехи, который и возвращает сигнал на выходе измерителя амплитуды к прс>кнсму уровню.

Таким образом, в предлагаемом устройстве сигнал помехи нс вызывает формирования выходных импульсов и увеличения напряжения измерителя амплитуды.

Сигнал на выходе реле 11 времени формируется через 3 — 5 с после прекращения выделения R-зубцов в результате резкого уменьшения амплитуды R-зубцов, например после переключения отведений. Этот сигнал

659145

15 поступает на третий вход измерителя 4 амплитуды и ускоряет уменьшение его выходного напряжения.

При отсутствии помех кардиоимпульсы с выхода двухполупериодного детектора 2 через резистор 28 поступают на пиковый детектор 14 и заряжают конденсатор 29 до значения амплитуды кардиоимпульса. На конденсаторе 30 формируется напряжение, пропорциональное срсднему значению амплитуды кардиоим пульсов. Постоянные времени детектора 14 и интегрирующей цепочки 15 выбираются равными 5 — 7 с.

Коэффициент передачи усилителя 16, имеющего большое входное сопротивление, посредством резисторов 31 и 32 выбирается такой величины, чтобы на его выходе сигнал составлял около 130О/о от средней амплитуды кардиоимпульсов. Сигнал с BbIYQда усилителя подается на базу транзистора

33, ограничивающего амплитуду кардиоимпульсов, поступающих с выхода двухполупериодного детектора 2 через резистор 28.

С делителя 17 сигнал, равный 40 — 80О/о от средней амплитуды кардиоимпульсов, направляется на схему 5 сравнения.

При поступлении на вход устройства помех с достаточно большой амплитудой сигнал показательной полярности через диод

18 и делитель 22 подается на вход а усилителя 24, а сигнал отрицательной полярностичерездиод 19 иделитель23 — на входб этого же усилителя и вызывает переход дифференциального усилителя из режима насыщения при выходном сигнале положительной полярности в режим насыщения при выходном сигнале отрицательной полярности. Таким образом, усилитель используется как компаратор, и на его выходе при превышении сигналом помехи определенной величины формируются отрицательные импульсы. Импульсы с выхода усилителя 24 через диод 26 поступают на конденсатор 27 и заряжают его до максимального значения; отрицательный сигнал с конденсатора через диоды 34 и 35 подается на затворы транзисторов 12 и 36 и открывает их. В результате транзистор 36 препятствует прохождению сигнала на вход временного селектора 8, а с помощью транзистора 12 параллельно конденсатору 29 подключается резистор 37. После окончания сигнала помехи конденсатор 27 медленно перезаряжается через резистор 25, что обеспечивает задержку на 70 мс в запирании транзисторов 12 и 36. Резистор 37 выбирается такой величины, чтобы конден20

55 сатор 27, заряженный до напряжения, равного амплитуде импульсов на выходе управляемого ограничителя 3 (что составляет 130/о от средней амплитуды импульсов), за указанное время запаздывания запирания транзистора 12 успевал разрядиться до обычного значения амплитуды импульсов.

Таким образом, введение в устройство пороговой схемы, формирователя строба помехи, схемы задержки и схемы запрета, а также новых связей между блоками позволяет значительно повысить помехоустойчивость и тем самым надежность работы выделителя R-зубцов.

Формула изобретения

1. Устройство выделения R-зубцов ЭКГ, содержащее последовательно соединенныс фильтр, двухполупериодный детектор, управляемый ограничитель, измеритель амплитуды, схему сравнения, а также временной селектор и реле времени, отл и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности выделения R-зубцов ЭКГ, оно имеет схему задержки, схему запрета, формирователь строба помехи и пороговую схему, причем вход пороговой схемы соединен с входом двухполупериодного детектора, а выход через формирователь строба помехи — с измерителем амплитуды и схемой запрета, схема сравнения через последовательно соединенные схему задержки, схему запрета, временной селектор и реле времени связана с измерителем амплитуды.

2. Устройство по п, 1, отл ич а ю щееся тем, что измеритель амплитуды выполнен в виде двух полевых транзисторов и последовательно соединенных пикового детектора, интегрирующей цепочки, усилителя и делителя напряжения.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороговая схема выполнена в виде двух диодов, через резисторы подключенных к источникам питания, двух делителей напряжения и дифференциального усилителя.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь строба помехи выполнен в виде делителя напряжения, верхнее плечо которого состоит из параллельно соединенных резистора и диода, а нижнее — из конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 568435, кл. А 61В 5/02, 1975.

Составитель В. Остапчук

Редактор М. Дмитриева Техред А. Камышникова

Корректор А. Степанова

Заказ 677, 4 Изд. М 299 Тираж 680 Подписное

I II IO Государственного комитета СССР по делам изобретешш и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2