Устройство для выделения R-зубцов в электрокардиосигнале Советский патент 1993 года по МПК A61B5/456 

Л

СО

о

00

со

о

о

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам анализа ЭКГ, и может быть использовано для измерения показателей сердечных сокращений.

Целью изобретения является повышение точности измерения временного интервала между R-зубцами электрокар- диосигнала, восстановление нормальной работы при выпадении импульса после прохождения следующего импульса R-зубца и расширение функциональных возможностей (передача величин временных интервалов в цифровом виде в ЭВМ для последующей обработки),

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для выделения R-зубцов в ЭКГ содержит генератор тактовых импульсов .1, счетчик 2, элемент памяти 3, схему сравнения кодов 4, пороговую схему 5, формирователь импульсов 6, формирователь входного сигнала 7, три Р5-тригг.ера°8, 9,1.0, дешифратор допуска в диапазоне 11, дешифратор страницы диапазона 12, регистр- защелка 13, два элемента.И 14, 15, один элемент ИЛИ-НЕ 16 и регистр 17, причем прямой выход пороговой схемы 5 соединен с первым входом первого элемента И 14, входом формирователя импульсов 6 и R входом второго RS-триггера 9, выход первого элемента И 14 соединен с R входом первого RS-триггера 8 и.триггера 10, а также с первым входом Сброс счетчика 2, выход первого RS-триггера 8 соединен со вторым входом первого элемента И 14, выход триггера 10 соединен с первым входом регистра-защелки 13, второй вход регистра- защелки 13 соединен с выходом дешифратора страницы диапазона 12, выход регистра-защелки 13 соединен с управляющим входом дешифратора допуска в диапазоне 11, выход дешифратора допуска в диапазоне 11 соединен с информационным входом элемента памяти 3, вход дешифратора допуска в диапазоне 11 соединен со входом дешифратора страницы диапазона 12, информационным входом регистра 17, первым входом схемы сравнения кодов 4, и первым выходом счетчика 2, второй вход схемы сравнения кодов 4 соединен с выходом элемента памяти 3, второй выход счетчика 2 соединен-с S входом первого RS-триггера 8, S-вход триггера 10 соединен с выходом схемы сравнения кодов 4, входом формирователя выходного сигнала 7 и тактовым входом регистра 17, выход формирователя выходного сигнала 7 соединен с входом второго RS-триггера 9, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 15. выход которого соединен со

вторым входом сброс счетчика 2. второй вход второго элемента И 15 соединен с выходом формирователя импульсов 6, инверс-- ный выход пороговой схемы 5 соединен с

первым входом элемента ИЛИ-НЕ 16. выход которого соединен со входом записи элемента памяти 3, второй вход элемента ИЛИ-НЕ 16соединенс выходом генератора тактовых импульсов 1 и счетным входом

счетчика 2, выход регистра 17 подключается к параллельному интерфейсу ЭВМ.

Пороговая схема 5 служит для формирования прямоугольных импульсов заданной длительности из входных импульсов R-зубцов и помех:

} Tr (1,5-2)Tt

где Тг - длительность импульсов, формиру- емая из входных импульсов R-зубцов и помех,

Tt - период импульсов тактового генератора.

Формирователь импульсов 6 служит для формирования коротких импульсов по заднему фронту входных импульсов R-зубцов и помех.

Формирователь выходного сигнала 7 служит для формирования импульсов R-зуб- цов по заднему фронту импульсов, поступающих с выхода схемы сравнения с длительностью равной

35

Tr Tf-Ts,

где Tf - длительность импульсов, формируемая пороговой схемой 5, .

Ts -длительность импульсов, формируемая схемой сравнения кодов 4.

0 Первый элемент И 14 и первый RS-триг- гер 8 служат для формирования импульсов Сброс 1 при отсутствии кардиосигнала или экстрасистолии.

Второй элемент И 15 и второй RS-триг5 гер 9 служат для формирования импульсов

Сброс 2 только при прохождении R-зубца.

Дешифратор страницы диапазона 13,

регистр-защелка 12 и триггер 10 служат для

автоматического выбора диапазона дли0 тельности между R-зубцами.

Дешифратор допуска в диапазоне 11 служит для формирования постоянного кода в соответствующем диапазоне допуска R- зубца. Он имеет страничную организацию,

5 каждая страница которого работает в определенном диапазоне длительности между R-зубцами, а выбор соответствующей страницы осуществляется при помощи дешифратора страницы диапазона 13, регистра-защелки 12 и триггера 10.

Дешифратор допуска в диапазоне 11 перекрывает весь диапазон длительности между R-зубцами и реализован на постоянном запоминающем устройстве, которое программируется на этапе разработки устройства.

Регистр 17 служит для запоминания кода, соответствующего длительности интервала между R-зубцами, который передается для дальнейшей обработки в ЭВМ.

Работает устройство следующим образом.

При отсутствии электрокардиоимпуль- сов счетчик 2 считает импульсы, приходящие от генератора тактовых импульсов 1. Досчитав до старшего разряда, счетчик устанавливает логическую 1, которая в свою очередь, устанавливает первый RS-триггер 8 в 1, что разрешает прохождение импульсов R-зубцов и помех через первый элемент И 14. Пришедший кардиоимпульс сформируется в пороговой схеме Бис прямого выхода, пройдя через первый элемент И 14, передним фронтом сбросит счетчик 2, первый RS-триггер 8 и триггер 10 в О, тем самым осуществится прозрачный режим работы регистра-защелки 13 и запретится прохождение импульсов через первый зле- мент И 14. Из прямоугольного импульса с инверсного выхода пороговой схемы-5 и импульса генератора тактовых импульсов 1 на элементе ИЛИ-НЕ 16 сформируется им- пульс записи в элемент памяти 3. Этот импульс записи в элемент памяти 3 будет синхронизирован с задним фронтом импульса генератора тактовых импульсов 1, что необходимо для того, чтобы в элемент памяти 3 произошла запись установившегося кода из дешифратора допуска диапазо- на 11, так ка-к по переднему фронту происходит смена кода счетчика 2, а следовательно и адреса дешифратора в диапазоне 11, т.е. в элемент памяти 3 запишется код из дешифратора допуска в диапазоне 11, соответствующий адресу 00, взятому из счетчика 2. Но поскольку код по нулевому адресу не соответствует ни одному из запрограммированных в дешифраторе допуска в диапазоне 11 диапазону, из него в элемент памяти 3 запишется код FF, то есть тот код, который никогда не может быть получен со счетчика 2, тем самым никогда не осуществится совпадение при сравнении на схеме сравнения кодов 4. Передний фронт с прямого выхода пороговой схемы 5 установит второй RS-триггер 9 в О, что запретит прохождение импульсов через второй элемент И 15. По заднему фронту импульса, пришедшего с прямого выхода

пороговой схемы б ормирователь импульсов б сформирует короткий импульс Сброс 2, который не пройдет через второй элемент И 15, После прихода второго импульса

R-зубца в элемент памяти 3 запишется код из дешифратора допуска в диапазоне 11, соответствующий определенному диапазону с соответствующим ему допуском, так как счетчик 2 продолжает счет импульсов, поэ0 тому он обязательно выдаст код равный коду из дешифратора допуска в диапазоне 11, который был последним записан в элемент памяти 3, после чего произойдет сравнение. Схема сравнения кодов 4 выдаст положи5 тельный импульс, передний фронт которого установит триггер 10 в 1, которая зафиксирует на выходе регистра-защелки 13 код, соответствующий данному диапазону. По заднему фронту импульса формирователь

0 выходного сигнала 7 сформирует выходной импульс, который установит второй RS- триггер 9 в 1, что разрешит прохождение импульса Сброс 2, сформированного по . заднему фронту входного импульса R-зубца

5 формирователя импульса 6 через второй элемент И 15, который сбросит счетчик в О, после чего начнется новый подсчет импульсов счетчиком.

Если на интервале между импульсами

0 возникнет помеха, то она не сформирует на выходе ложного кардиосигнала, так как передним фронтом второй RS-триггер 9 перебросится в ноль и запретит прохождение сигнала сброс 2, а код, записанный в

5 элемент памяти 3 не совпадает с кодом счетчика, так как помеха не лежит в поле допуска интервала, определенном на предыдущем шаге и зафиксированном в регистре-защелке 13. При выпадении импульса R-зубца ус0 тройство повторит цикл настройки, как описано выше.

Устройство обеспечивает устойчивое выделение импульсов R-зубцов в условиях помех, превышающих полезный сигнал по

5 амплитуде, не допуская прохождения помехи, создавая предпосылки для достоверного измерения кардиоинтервала даже при наличии экстрасистолических сигналов. Слабая зависимость от питающего напряжения по0 зволяет достичь высокой точности измерения кардиоинтервалов, что особенно важно при кардиоинтервалографии у новорожденных и недоношенных детей. Способность устройства быстро восстанавливаться, по5 еле сбоев позволяет существенно повысить точность расчета показателей кардиоинтервалографии, особенно при автоматизированном анализе кардиограмм. Наличие на выходе устройства регистра 17 позволяет осуществить непосредственную передачу в

цифровом виде величин кардиоинтервалов в ЭВМ.

Формула изобретения Устройство для выделения R-зубцов в электрокардиосигнале, содержащее поро- говую схему, формирователь выходного сигнала иRS-триггер,отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения временного интервала между R-зубца- ми электрокардиосигнала, восстановления нормальной работы при выпадении импульса после прохождения следующего импульса R-зубца и расширения функциональных возможностей, в него введены генератор тактовых импульсов, счетчик, элемент памя- ти, схема сравнения кодов, формирователь импульсов, два RS-триггера, дешифратор допуска диапазона, дешифратор страницы диапазона, регистр-защелка, два элемента И, элемент ИЛИ-НЕ и регистр, причем пря- мой выход пороговой схемы соединен с первым входом первого элемента И, входом формирователя импульсов и R-входом первого RS-триггера, выход первого элемента И соединен с R-входами второго и третьего RS-триггеров, а также с первым входом Сброс счетчика, выход второго RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход третьего RS-триггера соединен с первым входом регистра-защел- ки, второй вход регистра-защелки соединен

с выходом дешифратора страницы диапазона, выход регистра-защелки соединен с управляющим входом дешифратора допуска в диапазоне, выход дешифратора допуска в диапазоне - с информационным входом элемента памяти, вход дешифратора допуска в диапазоне соединен с входом дешифратора страницы диапазона, информационным входом регистра, первым входом схемы сравнения кодов и первым выходом счетчика, второй вход схемы сравнения кодов соединение выходом элемента памяти, второй выход счетчика соединен с S-входом второго RS-триггера, S-вход третьего RS-триггера соединен с выходом схемы сравнения кодов, входом формирователя выходного сигнала и тактовым входом регистра, выход формирователя выходного сигнала с оединен с S-входом первого RS-триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом Сброс счетчика, второй вход второго элемента И соединен с выходом формировате- лд импульсов, инверсный выход пороговой схемы соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом записи элемента памяти, второй вход элемента ИЛИ-НЕ соединен с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика,

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к электрокардиографии, и может быть использовано при и5ме- рении временных интервалов сердечных сокращений. С целью повышения точности измерения временного интервала между R- зубцами кардиосигнала, восстановление нормальной работы при выпадении импульса после прохождения следующего импульса R-зубца и расширение функциональных возможностей, устройство для выделения R-зубцов содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2, триггер 3 и схему 4 сравнения кодов, пороговую схему 5, формирователи 6, 7, два RS-триггера 8,9, постоянное запоминающее устройство 10 (ПЗУ), дешифратор 11 допуска диапазона, дешифратор 12 страницы диапазона, регистр-защелка 13, два элемента И 14, 15, элемент ИЛИ-НЕ 16 и регистр . 1 ил.