КАРДИОСТИМУЛЯТОР Советский патент 1970 года по МПК A61N1/362 

Изобретение относится к биологическим электростимулирующим устройствам, в частности к кардиостимуляторам, предназначенным для снижения повышенной частоты сердечных сокращений человека или животного с одновременным усилением этих сокращений в условиях клиники или физиологического эксперимента.

Известнь кардиостимуляторы, содержащие задающий генератор частоты следования пар импульсов, генератор временного сдвига мелсду импульсами в паре, выходной каскад н схему индикации. Однако у таких кардиостимуляторов максимальный временной сдвиг между импульсами в паре не зависит от периода следования пары импульса, в результате чего возможно случайное совиадепие длительности сдвига с ноловиной нериода, что приводит к удвоению частоты сердцебиения. Кроме того, эксплуатационный контроль подачи стнмулирующнх импульсов у них неудобен.

Предлагаемый кардиостимулятор отличается от известных тем, что в генераторе временного сдвига, выполненном, например, в виде мультивибратора с магнитно-резистивной связью, база одного полупроводникового триода подключена через дифференцирующую цепь к выходу генератора частоты следования пар импульсов, выполненного, например, в виде мультивибратора с магнитно-резистивной

связью. Такое выполнение кардиостимулятора обеспечивает автоматическое ограничение временного сдвига между имиульсами при проведении экспериментов н исключает возможность стимулирования удвоенной частоты, сердечных сокращений.

В кардиостимуляторе установлен также триггер, нагруженный на электромагнитные реле, коммутирующие сигнальные лампочки, присоединенный к нагрузке выходного каскада, что делает удобной регулировку и эксплуатационный контроль подачи стимулирующих импульсов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого кардиостимулятора; на фиг. 2 - временная диаграмма.

Предлагаемый кардиостимулятор содержит силовой трансформатор /, который с помопхью ключа 2 через предохранитель 3 подключается к сети иеремеиного тока. Силовой трансформатор имеет одну первнчную обмотку Wj четыре вторичные обмотки W:, , 1F4 и W:,.

Обмотка служит для питания выпрямителя опорного нанряження, собранного на полунроводниковом диоде 4. Выпрямленное напряжение подается на фильтр, состояи1,нй из конденсаторов 5, 6 и резистора 7. После фнльтра напряженне поступает на стабилизатор напряжения, собранный на стабилитроне S с балластным резистором Р. Стабилизированное опорное напряжение со стабилнтрона 8 через регулировочные резисторы 10 и )/ иоступает на етабнлизаторы с регулируемым стабилизированным напряжением.

Обмотка Ws служит для н ггания выпрямителя 12, собранного но мостовой схеме на полупроводниковых диодах. Этот выпрямитель нагружен на конденсатор 13, с которого снимается нанряжение на два Г-образных фильтра, состоящих нз резисторов 14 и 15 н конденсаторов 16 и 17. После фнльтра наиряження иостуиают на стабилизаторы с регулируемым стабнлнзированным напряженней. Стабилизаторы собраны ио cxeiMe с иоследовательными регулирующими элементами, в качестве которых исиользуются транзисторы 18 н 19, н с двухкаекадными усилителями чностоянного тока. Первые каскады собраны на транзнеторах 20 и 21 но схеме с коллекторной нагрузкой, в качестве которой нснользуются резисторы 22 н 23. Вторые каскады собраны на транзисторах 24 и 25 ио схеме с эмиттерной нагрузкой, в качестве которой используются резисторы 26 н 27. Ыаиряжение обратной связи на усилитель иостоянного тока иостуиает через конденсаторы 28 н 29 н регулировочные резисторы 30 н 31. Для изменения выходного стабилизированного наиряжения служат нотенцнометры 32 и 33. Для фильтрации выходного нанряження нснользуются конденеаторы 34 н 35.

Обмотка W4 для интания выирямителя 36, собранного ио мостовой схеме на нолунроводниковых диодах. Этот вынрямнтель нагружен на конденсатор 37, с которого напряжение снимается на стабилизатор наиряжения. Стабилизатор напряжения собран ио такой же схеме, как и описанные выще, на транзисторах 38, 39, 40, резисторах 41 и 42 и конденсаторе 43. Опорное напряжение снимается со стабилизатора, собранного на стабилитроне 44 и резисторе 45. Для установления необходимого стабнлизированного напряжения на выходе этого стабилизатора служит делитель из резисторов 46 н 47, один из которых является регулировочным. Для фильтрации выходного напряжения имеется конденсатор 48.

Обмотка W служит для питания индикаторных ла.мночек накаливания 49, 50, 51. С одного нз стабнлизаторов с регулируемым напряжением сннмается напряженне на задающий генератор частоты следовання парных импульсов. Ыапрял ение, подаваемое на этот генератор, измеряется вольтметром 52 с добавочным резистором 53. Шкала вольтметра ироградунрована в импульсах в минуту. Задающий генератор частоты следования парных импульсов собран ио схеме мультивибратора с магнитно-резистивной связью на транзисторах 54, 55 и тороидальном траисформаторе 56. Для установки ключевого режима работы транзисторов служат резисторы 57, 58.

днфференцнруюилую цепочку, состоящую из конденсаторов 59 и 60 и резисторов 61 и 62. С резистора 61 дифференцируюн;ей цепочки синмается имиульс для заиуска задающего генератора временного интервала между парой импульсов. Вот геператор питается от второго стабилизатора с регулируемым наирял ением н собран по схеме мультивибратора с магнитно-резистисной связью, работающего в ждущем режиме на транзисторах 63, 64 и тороидальном трансформаторе 65. Ждущий режим мультивибратора устанавливается с иомощью резисторов 66 и 67. Выходная обмотка трансформатора 65 нагружена на

дифференцирующую цепочку из конденсатора 68 и резистора 69.

Паиряжение, подаваемое на этот генератор, измеряется вольтметром 70 с добавочным резистором 71. Шкала вольтметра 70 проградуирована в миллисекуидах.

С резисторов 62 и 69 диффереицирующих цепочек импульсы снимаются на формирователи импульсов, собранные на транзисторах 72 и 73, нагрузкой когорых являются резисторы 74 и 75. С формирователей импульсы через развязывающие диоды 76, 77 и разделительный копденсатор 78 поступают на одновибратор. Одновибратор собраи ио схеме с эмиттерной связью на транзнеторах 79 н 80.

Исходное состояние одновибратора устанавливается резисторами S1, 82 и 83.

Резистор 84 является коллекторной нагрузкой транзистора 79, с коллектора этого транзистора на базу транзистора 80 связь осуществляется через конденсатор 85. Коллекторной нагрузкой транзистора 80 является резистор 86. Регулировка длительности имиульсов одновибратора осуплествляется с помощью резистора 87.

Необходимые пределы регулировки длительиоети импульсов подбираются регулировочным резистором 88. С одновибратора импульсы через разделительный конденсатор 89 поступают па выходной каскад.

Выходной каскад собран по схеме с эмиттерной нагрузкой на транзисторе 90. Эмиттерной нагрузкой этого транзистора является потенциометр 91, с которого снимается нанряжение на выход ирибора. Для уменьщения

постоянной времени разряда разделительного конденсатора 89 нспользуется резистор 92. Чтобы транзистор 90 работал в ключевом режиме, в цепь коллектора его включен резистор 93.

Усилители-ограничители, одновнбратор, выходной каскад п первые два каскада усилителей иоетояипого тока стабилизаторов с регулируемым напряжением питаются от стабилизатора с постоянным напряжением.

Для визуальной иидикании работы прибора в схеме имеется триггер, собранный на транзисторах 94 н 95 по схеме с автоматическим смеп;енпем, которое снимается с параллельноеоедииенных резистора 96 н конденсаи 99 прикладывается к базам транзисторов 94 и 95. Обратная связь в триггере осуществляется через цепочки соединенных параллел но резистора 100 и конденсатора 101 и резистора 102 и конденсатора 103. В цени коллекторов транзисторов 94 и 95 включены реле 104 п 105, которые своими контактами переключа/от ламиочки 50 и 51. Для ограничения тока через реле включаются резисторы 106 и 107. Запуск триггера (базовый, раздельный) производится через развязывающие диоды 108 и 109.

На одном илече триггера имнульс запуска снимается с дифференцирующей цепочки, состоящей из резисторов 110 и 111 и коиденсатора 112, нодсоединенной к нагрузке выходного каскада. На другое илечо трнггера импульс запуска снимается с усилителя ограничителя, собранного на транзисторе 73, через конденсатор 113. Диод 114 служит для разряда конденсатора в момент, когда транзистор 73 открывается.

Триггер питается от нестабилизированного напряжения, снимаемого с конденсатора 37, к которому он подключается с помощью ключа 115. Резистор 116 служит для развязки измерительного выхода нрибора от рабочего выхода.

Кардиостимулятор работает следующим образом.

Задающий генератор частоты следования нмиульсов генерирует двухполярные импульсы, по форме близкие к прямоугольным. Частота следования этих пмиульсов ирямо иропорциональна нанряжению питаиия генератора. Дифференцировапные импульсы этого геиератора с резистора 62 снимаются на формирователь, на выходе которого формируются положительные импульсы запуска одновибратора. Одновибратор запускается и генерирует имиульсы, длительность которых регулируется резистором 87, а амплитуда - резистором 91. Частота следования этих импульсов раина частотезадающего генератора. С резистора 61 снимается дифференцированный пмпульс, который поступает на задающий генератор временного интервала t между парой импульсов. Этот генератор запускается и геиерирует один период. уДлительность иолупериода импульсов генератора обратно пропорциональна приложенному питающему напряжению. В момент опрокидывания мультивибратора на выходной обмотке трансформатора 65 получается ступенька напряжеппя за счет изменения полярности, которая диффереицируется цепочкой, состоящей из конденсатора 68 и резистора 69.

Дифференцированный импульс, снимаемый с резистора 69, оказывается сдвинутым по времени относительно нмпульса, снимаемого с

резистора 62, на величину длительности иолупериода. Этот импульс поступает на формирователь, на выходе которого формируется положительный импульс заиуска одиовибратора. Одиовибратор запускается и генерирует импульс, совпадающий по времени с дифференцированным импульсом, снимаемым с резистора 69, т. е. он оказывается сдвпн}тым по времени относптельно пмпульса, задающего начало периода Т следования пары па величииу длительиости полуиериода импульса, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора 65.

Такнм образо-м, изменяя величины питающих иаиряжеипй мультивибраторов с магнитно-резистивиой связью, можно плавно изменять частоту следоваиия и времеииой сдвиг в паре имиульсов. В связи с тем. что измерение частоты следования пары импульсов п временного сдвпга в паре нропзводится косвенным образом и показания приборов еще не говорят о нормальном функционировании прибора, предусмотрен трпггер. Запуск транзисторов триггера выбран таким образом, чтобы по переключению триггера, которое иаблюдается визуально по индикаторным лампочкам 50 и 51, можно было судитп о иормальном функциоиироваиин всех узлов прибора. Отказ любого функционального узла прибора приводит к тому, что триггер перестает опрокидываться, ламиочки 50 и 51 - переключаться, что сигнализирует о иепсправности прибора.

Предмет изобретения

1.Кардиостимулятор, содержащий задающий генератор частоты следоваиия иар импульсов, генератор временного сдвига между пмнульсами в иаре, выходной каскад и схему индикации, огличающийс.ч тем, что, с целью автоматического обеспсчепия ограничения временного сдвига между плгиульсамц ири нроведепии экспериментов, исключения возмол ностп стимулироваипя удвоенной частоты сердечных сокращений, в генераторе временного сдвига, выполненном, нанример, в виде мультивибратора с магиитно-резистивной связью, база одного полупроводникового триода подключена через дифференцирующую цепь к выходу геиератора частоты следоваиия пар имиульсов. выполг1епиого, наиример, в виде мультивибратора с магнитно-резистивной связью.

2.Кардиостимулятор по и. 1, отличающийстем. что, с целью обеспечения удобного эксплуатацпопного коптроля подачн стпмулируюпдих имиульсов, в нем установлен триггер, иагружеииый на электромагнитные реле, коммутирующие сигнальные .лампочки, присоединенный к нагрузке выходного каскада.

.I

ffta„riUe 1A.„,Bsfc.3Mw

Г т г

4-J

i-«- г -J

inr l TV

1,

L

r

.l.i1

уг.