Электрокардиостимулятор Советский патент 1983 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицине а именно к электрокардиостимуляторам.

Известен э-лектрокардиостимулятор содержащий генератор, блок задержки выходной каскад и электрод l

Недостатком известного устройств является низкая физнологичность стимуляции.

Известен электрокардиостимулятор содержащий датчик, блок вьвделения биосигналовj генератор, блок задержки, модулятор, интегратор, выходной каскад и электрод С2.

Недостатком известного устройства является высокая травматичность стимуляции.

Цель изобретения - снижение травматичности стимуляции.

Для достижения поставленной цели в электрокардиостимулятор, содержащий последовательно соединенные генератор, блок задержки, модулятор выходной каскад и электрод, связанные между собой датчик и блок выделения биосигналов, а также интегратор, подключенный к модулятору, введены последовательно соединенные формирователь, соединенный с электрдом и триггер, вход которого связа с генератором, а выход - с интегратором, при этом блок выделения биосигналов подключен к генератору, а выходной каскад содержит сумматор несимметричный интегратор и дифференцирующую цепь, связанные между собой.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 -схема выходного каскада.

Устройство содержит датчик 1, блок 2 выделения биосигналов, генератор 3, блок 4 задержки, модулятор 5, выходной каскад 6, формирователь 7, триггер 8, интегратор 9, электрод 10.

Выходной каскад б состоит иэ дифференцирующей цепи 11 и неоиммет ричного интегратора 12, выходы которих соединены с входами сумматора 13. Дифференцирующая цепь 11 представляет собой цепочку 14, 15, подключенную к входу сумматора 13 через полупроводниковый диод 16. Несимметричный интегратор реализован на резисторах 17 и 18, конденсаторе 19 и полупроводниковых диодах 20 и 21.

Постоянная времени заряда конденсатора 19 выбрана в 5-10 раз меньшей постоянной времени разряда конденсатора 19 и равна постоянной времени дифференцирующей цепи 11.

Модулятор 5 (фиг. 1) выполнен таким образом, что сигнал на его выходе пропорционален произведению сигигшов на его входах.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме.

Блок 2 вьщеления биосигналов усиливает биопотенциал, например, синусового узла сердца, снимаемый

с датчика 1 биоритмов сердца (ш-тлантированного таким образом, например, в синусовый узел сердца/ и формирует на своем выходе остроконечные импульсы, синхронизирующие

0 работу генератора 3, так что каждому остроконечному импульсу на выходе блока 2 ВЕЗделения сигналов соответствует прямоугольный импульс, выработанный генератором 3. Этот прямоугольный импульс подается на импульсный fi-вход триггера 8, реагирующий на его передний фронт, и устанавли. этот триггер в исходное состояние (в состояние логического

0 нуля ;.

Генератор .3 является водителем ритма сердца и при отсутствии синхронизирующих импульсов может работать в автоколебательном режиме. С

5 его выхода прямоугольные импульсы подаются через блок 4 задержки, моделирующий время прохождения возбуждения от синусового узла, например, к правому желудочку сердца на модулятор 5 и далее на вход

выходного каскада 6 (фиг. 2), который формирует прямоугольный импульс с острым крутым выбросом в момент переднего фронта, плоской крышей и плавным спадом заднего фронта. Этот

5 импульс подается через электрод 10 на правый желудочек сердца.

Выходной каскад работает следующим образом.

При подаче на его вход прямоугольного импульса положительной полярности на сопротивлении 15 выделяется остроконечный импульс, соответствующий переднему фронту входного напряжения., Этот импульс через диод

5 16 подается на один из входов суМ-матора 13 и оказывается на выходе. Это передний фронт физиологического и тульса. В это же время происходит заряд конденсатора 19 через последовательно соединенные диод 21 и резистор 18 (диод 20 в это время запертJ. Постоянная времени заряда, конденсатора 19 через цепочку 21 и 13 выбирае.тся настолько малой, чтобы заряд полностью заканчивался во время переднего фронта. Во время крыши входного импульса все его напряжение приложено к конденсатору 19 и подается на другой вход сумматора 13 На выходе последнего имеется крыша

0 физиологического импульса. При спаде до нуля входного напряжения конденсатор 19 начинает разряжаться через открывшийся диод 20 и сопротивление 17. При этом диод 21 заперт. Разряд конденсатора 19 через

сопротивление 17 происходит достаточно медленно, так что на выходе сумматора 13 задний фронт физиологи ческого импульса плавно спадает. Во время заднего фронта входного , импульса отрицательный остроконечный импульс, вьвделяющийся на сопротивлении 15, запирает диод 16. Модулятор 5 регулирует амплитуду прямоугольных импульсов, подаваемых . на вход выходного каскада б, и, следовательно, амплитуду импульсов стимуляции. При постоянном по амплитуде напряжении на выходе генератора 3 выходное стимулирующее напряжение предлагаемого устройства для электростимуляции сердца, возникающее на электроде 10, пропорционально сигналу на выходе интегратора 9 .

На вход формирователя 7 подается импульс с выходного каскада 6, а также сигнал отклика сердца на стимулирующий импульс, снимаемый с электрода 10. Каждый указанных импульсов формируется формирователем 7 и подается на счетный вход триггера 8.

Если амплитуда стимулирующего импульса больше порога усвояемости, то вконце каждого цикла работы устройства на выходе триггера 8 имеет место сигнал логического нуля поскольку формирователь 7 формирует за один цикл два импульса, соответствующих импульсу стимуляции и импульсу отклика сердца.

Интегратор 9 имеет ограничение выходного напряжения сверху на уровне и снизу на уровне U . Величина U,, определяется г аксимально допустимой амплитудой стимулирующих импульсов, а величина пгГп минимальным порогом напряжения стимуляции, усваиваемым серденой мышцей (порогом усвояемости). В частности, может быть нулевым

При подаче с выхода триггера 8 сигнала логической единицы на вход интегратора 9 на вхыоде последнего происходит рост напряжения (заряд/, например, по линейному закону. Если входное напряжение интегратора 9 равнонулю (сигнал логического нуля ) то Ън саморазряжается. Поскольку временной интервал f между стимулирующим импульсом и импульсом отклика меньше времени i расслабления сердечной мышцы, то время существования сигнала логической единицы на выходе триггера 8 в установившемся режиме меньше времени существования сигнала логического нуля. Соотношение скоростей заряда вд и саморазряда интегратора 9 выбрано таким, что в установившемся режиме работы предлагаемого устрййства средняя скорость интегрирова0ния мала и отрицательна, а среднее значение выходного напряжения интегратора 9 медленно уменьшается та,, что его уменьшение от происходит за 10 - 10 циклов сердечных сокращений в установившемся

5 режиме.

Таким образом, необходимо, чтобы

вд fsept причем«ор

10,... 1оЧер -9зГ)..

0

Пусть в установившемся режиме напряжение на выходе интегратора 9 снизилось до пороговой величины и, присущей данному больному. В этом случае при приходе очередного

5 стимулирующего импульса, с выходного каскада 6 сердце не отвечает на него электрическим сигналоЗм (происходит выпадение одного сокращения желудочков и триггер 8, будучи

0 переведен стимулирующим импульсом в состояние логической единицу, остается в нем до конца цикла, т.е. на время Т -ь t. За это время происходит увеличение выходного напряже5ния, интегратора 9 до величины U

+ Г + t е.

Акт литуда следующего импульса стимуляции превышает порог усвояемости. В дальнейшем амплитуда

0 вновь начинает медленно уменьшаться. Когда она достигает значения (это случается через 10 - Ю циклов ), процесс повторяется. Если по каким-либо причинам порог усвояемости сердца резко за один цикл по5вышается, то происходит не одно, а 2-3 последовательных выпадений сокращений желудочков, и затем амплитуда стимулируквдих импульсов вновь превышает порог. При включе0нии предлагаемого устройства начальное напряжение на выходе интеграто« ра должно составлять ,4.

Использование изобретения позволяет снизить травматичность стимуляsции сердца.

I F I

.I

fpttz.2

ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОР, содержащий последовательно соединенные генератор, блок задержки, модулятору выходной каскад и электрод, связанные между собой датчик rf блок выделения биосигналов, а также интегратор, подключенный к модулятору, отличающийся тем, что, с целью снижения травматической стимуляции, в него введены . последовательно соединенные формирователь, соединенный с электродом, и триггер, вход которого связан с генераторсм, а выход - с интегратог реял, при этом блок выделения биосигнсшрв подключен к генератору, а выходной каскад содержит сумматор, несимметричный интегратор и дифференцирующую цепь, связанные между собой.