Устройство для индикации ритма сердца Советский патент 1985 года по МПК A61B5/02 

S Изобретение относится к устройствам для исследования и контроля ритма, сердца пациента в условиях повьпиенного уровня помех, вызванны активной мьшечной и двигательной деятельностью. Цель изобретения - вьщеление UR5-комплекса в условиях помех. На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - электрическая схема варианта вьтолнения системы логическ обработки сигналов в случае трехка нальной реализации устройства; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит N+1 детекторов 1 QR5 -комплекса, каяздый из к торых состоит из последовательно с единенных датчика 2, усилителя 3 и селектора 4 импульсов и детектора 5 электродного контакта, вход которого соединен с выходом датчика 2, N+1 элементов 6 совпадения, последовательно соединенные первый комбинационный сумматор 7, цифрово компаратор 8 и индикатор 9, последовательно соединенные второй ком бинационный сумматор 10 и. преобразователь 11 кода, выход которого подключен к второму входу цифрового компаратора Sj причем выход каж дого селектора 4 импульсов соединен с первым входом соответствующи элементов 6 совпадения, выход каждого детектора 5 электродного коцтакта соединен с вторым входом соответствующих элементов 6 совпадения и с соответствующим входом вто рого комбинационного сумматора 10, а выход каждого элемента совпадени 6 соединен с соответствующим входо первого комбинационного сумматора 7. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим работу устройства,в состав которого входят N каналов обработки сигналов. Датчики 2 (электроды для съема биопотендаало закрепляются на различных участках поверхности тела испытуемого. В каждом детекторе 1 ак5-комш1екса сигйал с выхода датчика 2 усюшвается усилителем 3. Ограниченная по лоса пропускания и хорошее подавле ние синфазного сигнала усилителей приводит к снижению электрических 4 наводок и некоторых других нежелательных сигналов. Усиленный и отфильтрованный сигнал подается далее на вход селектора 4 импульсов, на выходе которого формируется нормированный по амплитуде и длительности импульс, привязанный к некоторой характерной точке (например, к максимуму) входного сигнала,уровень которого .превьшает заданное пороговое значение. Для осуществления контроля за качеством контакта датчиков 2 с поверхностью тела испытуемого в каждом детекторе 1 QRS -комплекса имеется детектор 5 электродного контакта, вход которого подключен к выходу датчика 2. При любом нарушении контакта, т.е. при увеличении переходного сопротивления между датчиком 2 и кожей испытуемого, входной сигяал детектора 5 электродного контакта изменяет свой уровень. Если это изменение пре1 ышает некоторое пороговое ЭначГение, то на выходе детектора 5 электродного контакта формируется логический сигнал, свидетельствующий о неработоспособности канала. В этом случае запрещается прохождение сигналов с выхода селектора 4 импульсов этого детектбра t QR5 -комплекса для дальнейшей обработки. Эту операщоо осуществляет элемент 6 совпадения, на входы которого подаются импульсы с селектора 4 импульсов и логический сигнал с выхода детектора 5 электродного контакта, который управляет работой элемента 6 совпадения. В результате на выходе элемента 6 совпадения появляются нормированные импульсы, соответствующие сигналам исправного датчика 2. В связи с тем, что детекторы 1 SR5-комплекса имеют независимые датчики 2, которые пространствеийо разнесены на поверхности тела испытуемого, нормированные импульсы с выходов элементов 6 совпадения различных каналов обработки сигналов вызванные действием определенной категории помех (движение электродов, миографические помехи), можяо считать независимьми по времени их появления. В то же время нормированные сигналы, соответствующие (JR5-комплексу, появляются на выходак элементов 6 совпадения одновременно.j

31

Этот эффект используется для вьщеления fits -комплекса в условиях помех с помощью следующего алгоритма логической обработки нормированных сигналов с выходов элементов 6 совпадения. В системе логической обработки сигналов принимается решение о наличии QR5- комплекса, если выполняется следующее условие

(1)

т7/К(М),

m - количество совпадающих

где

по времени прихода импулсов с выходов элементов совпадения-,

АЛ - количество работоспособных каналов обработки сигналовi

K( пороговый уровень, зависящий от требуемой надежности индикации и R5-комплекса и числа работоспособных каналов. В устройстве данньй алгоритм р.еализован следующим образом. Формирование числа пл осуществляется первьм комбинационным сумматором 7, имеющим N входов, к которым подключены выходы N элементов 6 совпадения. Код на выходе комбинационного сумматора 7 соответствует числу совпадающих импульсов в каждый момент времени. Аналогичным образом вторым комбинационным сумматором 10, имеющим N входов, к которым подключены выходы N детекторов 5 электродного контакта, формиpyiBTCH код, соответствующий числу М работоспособных каналов. Код м с выхода второго комбинащюнного сумматора 10 поступает на вход преобразователя t1 кода, на выходе ко торого формируется код, соответст&у1сяф{й числу К(м).

Коды чисел m и К(ЛЛ) подаются на входы 1ЩФРОВОГО компаратора 8, реализующего условие (1). Сигнал на выходе цифрового компаратора 8, появляющийся при выполнении условия (1) и свидетельствующий о наличии GIRS -комплекса ЭКС, подается на инда катор 9.

Рассмотрим пример конкретной реа;а1за1щи устройства, включающего три канала обработки сигналов.

В качестве датчиков 2 используются электроды для съема биопотенциалоа обычного типа, закрепляемые.

66344.

по одному в различных точках грудной клетки испытуемого. Возможен и другой вариант закрепления, состоящий в том, что все электроды крепятся на растяжимом поясе равномерно по всей длине, а пояс размещается по окружности грудной клетки или На талии испытуемого. Электроды разбиваются на группы и каждая группа

0 подключается к отдельному детектору 1 Q RS-комплекса.

Блоки каждого детектора 1 QRS-комплекса - усилитель 3, селек.тор 4 импульсов и детектор 5 электродного контакта - вьтолнены по известньм схемам. На временных диаграммах, поя сняющиг работу устройства в трехканальном его исполнении (фиг.З), и , и , - сигналы с

0 выходов датчиков 2 (at-ОЙЗ-комплекс ЭКС /i- помеха), и U сигналы с выходов элементов 6 совпадения, Ug - выходной сигнал цифрового компаратора 8, который подается на индикатор..

Повьппение помехоустойчивости предлагаемого устройства для индикации сердечного ритма по сравнению с известными, имеющими один канал

Q обработки сигналов, можно продемонстрировать на следующем примере. В каявдом канале N-канального устройства после селектора 4 импульсов помеха превращается в случайный импульсный процесс, характеризуемый длительностью импульса и средней частотой следования импульсов. Количественно уровни помех в калздом канале можно оценить через средние частоты следования импульсов. Примем нх одинаковьми для всех каналов и обозначим через . Длительность импульсов на выходах селекторов 4 импульсов также одинакова и равна t. Решающее правило (1) системы логической обработки сигналов устройства, записанное в следующем виде:

(2)

П1 К

показывает, что при совпадении К импульсов на выходах N селекторов 4 импульсов принимается решение о .наличии QRS-комплекса ЭКС.

5 Выигрыщ в помехоустойчивости тогда можно определить через отношение средней частоты следования импульсов помех в каждом канале fi (что характеризует помехоустойчивость известного устройства, включающего один канал) к средней частоте совпадения к импульсов в N каналах Д-цц (что характеризует помехоустойчивость устройства для индикации ритма сердца). Обозначим это отношение через Q. GS - В1 гчиелнть значение/t( к можно,используя следующее выражение: , ( Р- ( о-р) ле .. Подставляя (4) в (3-) получим ..(. . N.(N-2K).} Для конкретного; примера причем .2j Г 10 с. Для. задания значения предположим, что в каждый интервал мелщу сердечными сокр щениями Т попадает оди импульс помехи (такая модель предполагает полную неработоспособиость извест ного устройства) .. Тогда ( Значение Т возьмем из условия максимально возможной реальной частоты сердечных сокращений, равной 240 уд./мин. Отсюда/ 4 с, Подставляя конкретные значения /u,V, К;Г в формулу (5), получаем в 125. Следовательно, введение лишь двухканальяой обработки сигналов при заданных р. и ч уменьшает ; среднюю частоту индикации импульсов, вызванных помехами, в 125 раз или, что то же самое, в среднем только одно из 125 регистрируемых сердечных сокращений будет искажено действием помехи. Следует отметить, что максимизировать выигрыш в помехоустойчивости можно также оптимизацией значения Си выборем значе- , ния к для N 2. Таким образом использование многоканальной обработки сигналов увеличивает П(4ехоустой4ивость устройства для индикац ритма сердца, что обеспечивает повышение достовер нести индйкащш filRS -комплекса ЭКС и, следовательно, будет содействовать повьшению эффективности уче&но-тренировочного процесса подготовки спортсменов.

о I

ai

e

«i

iW

ЦГ|

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ РИТМА СЕРДЦА, содержащее детектор йК5-комплекса, состояпщй из последовательно соединенных датчика, усилителя и селектора импульсов и Детектора электродного контакта, вход которого соединен с выходом датчика, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью вьщеления GIRS -комплекса в условиях ров QRS -комплекса, N+1 элементов совпадения, последовательно соединенные первый комбинационнь1й сумматор и цифровой компаратор, выход; которого соединен с входом индикатора, и последовательно соединенные второй комбинационный сумматор и преобразователь кода, выход котогрого подключен к второму входу цифрового компаратора, причем выход каждо го селектора импульсов соединен с первым входом соответствующих элементов совпадения, выход каждого детектора электродного Контакта соединен с вторым входом соответствукгар1х элементов совпадения и с СП соответствующим вхрдом второго комбинационного сумматора , а выход с каждого элемента совпадения соединен с соответствующим входом первого комбинационного сумматора. ЕШ Эд Э) 9 1

л

%:1

h

H П