Имитатор электрокардиосигнала Советский патент 1986 года по МПК A61B5/04 G06G7/48 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к электрокардиографическим устройствам.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем имитации мерцательной аритмии, благодаря возмож- ности произвольного моделирования по задаваемой программе временных и амплитудных параметров, формируемых электро- кардиосигналом.

На фиг. 1 изображена структурная схе- ю ма имитатора электрокардиосигнала; па фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу имитатора.

Имитатор электрокардиосигнала, содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 импульсов, соединенный с первым входом блока 4 формирования электрокардиосигнала, выполненный в виде последовательно соединенных блока 5 памяти и преобразователя 6 код-напряжение, блок 7 управления, коммутатор 8 и генератор 9 случайных чисел. Выход последнего соединен со входом параллельной записи информации счетчика 3 импульсов, а вход - с первым выходом блока 7 управления и входом синхронизации записи счетчика 3 им5

20

Каждой фазе формирования соответствует состояние дополнительного счетчика 10. Очередной цикл работы имитатора начинается с фазы формирования случайной составляющей паузы после перехода дополнительного счетчика 10 в нулевое состояние и выработки на выходе формирователя 11 импульса, по которому в счетчик 3 импульсов записывается код случайного числа с выхода генератора 9 случайных чисел, а генератор 9 случайных чисел включается на формирование нового случайного числа. При нулевом состоянии дополнительного счетчика 10 разрешается прохождение через коммутатор 8 на второй вход управления коэффициентом пересчета делителя 2 частоты кода Ki с первого входа коммутатора 8. Предположим, что счетчик 3 импульсов реверсивного типа. При этом по каждому импульсу с выхода 2 делителя частоты состояние счетчика 3 импульсов последовательно уменьщается до нулевого, после чего очередным импульсом счетчик 3 переводится из нулевого состояния в максимальное, а на первом выходе вырабатывается сигнал переполнения, по которому состояние дополнительного счетчика 10 увеличивается на

пульсов. Счетный вход счетчика 3 импуль- 25 единицу, начинается фаза формирования

сов подключен к выходу делителя 2 частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора 1 импульса, а второй вход - с выходом коммутатора 8. Первый и второй входы коммутатора 8 подключены соответственно к второму и третьему выходам блока 7 управления, вход которого соединен с выходом счетчика 3 импульсов, а второй выход - со вторым входом блока 4 формирования электрокардиосигнала. Адресный вход блока 5 памяти является перпостоянной составляющей паузы.

По коду единицы с выхода дополнительного счетчика 10 через коммутатор 8 разрешается прохождение кода К2 с его второго входа. По импульсам с выхода дели- 30 теля 2 частоты, следующих с частотой, определяемой кодом К2, состояние счетчика 3 последовательно умег1ьшается от максимального до нулевого, после чего на выходе счетчика 3 вырабатывается импульс переполнения, по которому состояние дополнительновым входом блока 4 формирования электро- - го счетчика 10 увеличивается на единицу

кардиосигнала, управляющий вход преобразователя 6 код-напряжение является вторым входом блока 4 формирования электрокардиосигнала.

Блок 7 управления содержит последова- о тельно соединенные дополнительный счетчик 10 импульсов и формирователь 11 импульсов управления, вход которого является вторым выходом блока 7 управления, а выход - первым выходом блока 7 управления. Второй выход дополнительного счет- 45 чика 10 импульсов является третьим выходом блока 7 управления.

Устройство работает следующим образом.

Имитатор формирует последовательность кардиоциклов, включаюи их имитируемые комплексы PQRST и паузы между ними (фиг. 2). Пауза состоит из двух составляющих постоянной (0„с) и случайной (вел), величина которой изменяется от цикла к циклу. Имитируемый кардиоцикл состоит из трех фаз: формирование случайной составляющей паузы (вел), формирование постоянной составляющей паузы (впс) формирование имитируемого сигнала PQRST.

50

55

счетчик 3 переходит в максимальное состояние и начинается фаза формирования комплекса PQRST.

При коде двойки с выход,а дополнительного счетчика 10 разрешается прохождение через коммутатор 8 кода Кз с его третьего входа, причем единица с выхода второго разряда счетчика разрешает работу преобразователя 6 код-напряжение. По импульсам с выхода делителя 2 частоты, следующие с частотой, определяемой Кз, состояние счетчика 3 последовательно уменьшается от максимального до нулевого, при этом из блока 5 памяти по адресам, определяемым состояниями счетчика 3, считывается последовательность кодов, по которой на выходе преобразователя 6 код-напряжение формируется комплекс PQRST. После перехода счетчика 3 через нулевое состояние по импульсу переполнения с его первого выхода дополнительный счетчик 10 (с коэффициентом пересчета 3) переходит в нулевое состояние. Цикл работы устройства закончен.

При переходе на выходе второго разряда дополнительного счетчика 10 сигнала из

Каждой фазе формирования соответствует состояние дополнительного счетчика 10. Очередной цикл работы имитатора начинается с фазы формирования случайной составляющей паузы после перехода дополнительного счетчика 10 в нулевое состояние и выработки на выходе формирователя 11 импульса, по которому в счетчик 3 импульсов записывается код случайного числа с выхода генератора 9 случайных чисел, а генератор 9 случайных чисел включается на формирование нового случайного числа. При нулевом состоянии дополнительного счетчика 10 разрешается прохождение через коммутатор 8 на второй вход управления коэффициентом пересчета делителя 2 частоты кода Ki с первого входа коммутатора 8. Предположим, что счетчик 3 импульсов реверсивного типа. При этом по каждому импульсу с выхода 2 делителя частоты состояние счетчика 3 импульсов последовательно уменьщается до нулевого, после чего очередным импульсом счетчик 3 переводится из нулевого состояния в максимальное, а на первом выходе вырабатывается сигнал переполнения, по которому состояние дополнительного счетчика 10 увеличивается на

постоянной составляющей паузы.

По коду единицы с выхода дополнительного счетчика 10 через коммутатор 8 разрешается прохождение кода К2 с его второго входа. По импульсам с выхода дели- теля 2 частоты, следующих с частотой, определяемой кодом К2, состояние счетчика 3 последовательно умег1ьшается от максимального до нулевого, после чего на выходе счетчика 3 вырабатывается импульс переполнения, по которому состояние дополнительного счетчика 10 увеличивается на единицу

счетчик 3 переходит в максимальное состояние и начинается фаза формирования комплекса PQRST.

При коде двойки с выход,а дополнительного счетчика 10 разрешается прохождение через коммутатор 8 кода Кз с его третьего входа, причем единица с выхода второго разряда счетчика разрешает работу преобразователя 6 код-напряжение. По импульсам с выхода делителя 2 частоты, следующие с частотой, определяемой Кз, состояние счетчика 3 последовательно уменьшается от максимального до нулевого, при этом из блока 5 памяти по адресам, определяемым состояниями счетчика 3, считывается последовательность кодов, по которой на выходе преобразователя 6 код-напряжение формируется комплекс PQRST. После перехода счетчика 3 через нулевое состояние по импульсу переполнения с его первого выхода дополнительный счетчик 10 (с коэффициентом пересчета 3) переходит в нулевое состояние. Цикл работы устройства закончен.

При переходе на выходе второго разряда дополнительного счетчика 10 сигнала из

единицы в нуль, формирователь 11 вырабатывает импульс, по которому в счетчик 3 записывается новое случайное число, а генератор 9 случайных чисел включается на формирование следующего кода. Начинается новый цикл работы устройства.

Последовательность описанных циклов периодически повторяется и на выходе устройства формируется последовательность кардиоциклов. Длительность (т) сигнала имитируемого комплекса PQRST равна

т Ггек-Л:з-2 ,

где Тпи - период следования импульсов генератора 1 импульсов; Кз - код управления длительностью комплекса PQRST, подаваемый на третий вход коммутатора 8; т - разрядность счетчика 3 импульсов. Длительность постоянной составляющей паузы, между соседними комплексами PQRST определяется соотношением

влс Гген 2 ,

где - код управления длительностью паузы, подаваемый на второй вход коммутатора 8. Длительность случайной составляющей

паузы, формируемой на /-том цикле равна

вел, f ген -/(i -Ai,

где K.i - код управления длительностью интервалов дискретизации случайной составляющей, подаваемый на первый вход коммутатора 8;

./ /4, - случайные числа, записываемые на

i-тых циклах в счетчик 3 импульсов.

5

5

0

Математическое ожидание периода следования имитируемых кардиоциклов определяется соотношением т + в„. + 0с.1,- т 4- в„, +

+ Гген -/(, Л,

где ; - символ математического ожидания.

Среднее число имитируемых интервалов сердечных сокращений в минуту равно .

Таким образом, параметры имитируемого процесса сердечной деятельности управляются значениями кодов Ki, К2, Кз. Закон распределения случайной составляющей паузы определяется законом распределения формируемых генератором случайных чисел, форма сигнала имитации комплекса PQRST определяется записанной в блок 5 памяти последовательностью кодов.

Таким образом, имитатор обеспечивает возможность авто.матически имитировать ЭКС в виде последовательности комплексов PQRST необходимой формы, следующих с задаваемыми временными интервалами.

Имитатор позволяет формировать любые аритмии и обеспечивает возможность произвольного моделирования временных и амплитудных параметров электрокардиосигна- лов по задаваемой программе. Имитатор кардиосигналов значительно повьгщает точность контроля работы приборов для измерения, регистрации и анализа нарушений ритма сердца и расширяет диапазон имитируе- .мых аритмий.

i/г. 2