Устройство для выделения кардиосинхроимпульса Советский патент 1981 года по МПК A61B5/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ KAPДИQCИHXPOИMПУЛЬCA

1

Устройство относится к медицинской технике, а именно к устройствам для исследования динамики сердечной деятельности, и предназначено для вы деления кардиосинхроимпульса на фоне сопутствующих помех и формирования счетного импульса, временное положение которого соответствует точке максимума R - зубца электрокардиосигнала.

Известно устройство для выделения кардиосинхроимпульса, которое содержит последовательно соединенные частотный фильтр, дифференциальный триг гер уровня, формирователь и анёшизатор длительности, соединенный с одним из входов пикового детектора и управляющий временем его разряда. Вы ход пикового детектора присоединен к второму входу дифференциального триг гера уровня, а его другой вход присоединен к выходу стробирующего каскада, сигнальиый вход которого присоединен к выходу частотного фильтра а управляющий - к выходу формировате

ля 1 .

Однако это устройство не удовлетворяет задаче формирования на его выходе импульса, временное положение которого соответствует точке максиму

ма R - зубца. Время появления импульса на выходе дифференциального триггера уровня соответствует моменту превышения R - зубцом уровня, установленного пиковым детектором. Временной интервал между, моментом формирования импульса и любой фиксированной точкой R - зубца (в том числе максимумом) будет изменяться, так как пи10ковый детектор и анализатор периода, управляющий им, обладает инерционностью, а амплитуде R - зубца свойственна нестабильность. Эти колебания временного положения сформированного

ts счетного импульса относительно истинного положения точки максимума R зубца будут вносить дополнительную погрешность в оценку длительности R - R интервала.

Более совершенным является устройство для выделения кардиосинхроимпульса, которое содержитпоследовательно соединенный предварительные усилитель кардиосигнала, квадратор, дифференциатор, амплитудный ограничитель импульса положительной полярности, блок выделения переднего фронта импульса положительной полярности, также формирователь строба максимальной длительности R - зубца и Формирователь

строба минимальной длительности R - зубца, входы которых соединены с выходом блока выделения переднего фронта импульса положительной полярности, а выходы которых подключены к первому и второму входам схемы совпадения. Устройство также содержит последовательно соединенные амплитудны ограничитель импульса отрицательной полярности, блок выделения заднего фронта импульса отрицательной полярности и блок формирования счетного импульса, включенные между выходом дифференциатора и третьим входом схемы совпадения 2.

Это устройство производит разделение сигна.ла и помехи по амплитудному и временному признакам. Однако счетный импульс на выходе этого устройства по своему временному положению нестабилен по отношению к какой либо фиксированной точке R - зубца (например к его максимуму или к менту окончания R - зубца). Это связано с тем, что нестабильность по амплитуде R - зубца (от 0,7 мВ до 3 мВ) при наличии в данном устройстве нелинейных блоков квадратирования и амплитудного ограничения преобразуется в нестабильность временного положения счетного импульса. Поскольку амплитуда R - зубца может изменяться в четыре раза, то степень насыщения квадратора по выходу не остается одинаковой. Меняется крутизна фронтов, смещаютя по времени точки перегиба выходного импульса квадратора, и соответственно момент начала импульса производной смещается относительно вершины R - зубца при постоянном напряжении отсечки квадратирующегр устройства.

Целью изобретения является повышение точности временной фиксации синхроимпульса относительно R - зубца электрокардоиграммы.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные предварительный усилител и дифференциатор, а также амплитудный ограничитель импульса положительной полярности и амплитудный ограничитель импульса отрицательной полярности, соединенные с выходом дифференциатора, и последовательносоединенные блск формирования счетных импульсов и первую схему совпадения, введены последовательно соединенные генератор пилообразного-напряжения, компаратор, формирователь импульсов совпадения, вторая схема совпадения и блок задержки, а также блок выделения переднего фронта импульса отрицательной полярности, причем выход амплитудного ограничителя импульса отрицательной полярности подключен через блок выделения переднего фронта импульса отрицательной полярности к входу блока формирования счетных

импульсов, выход амплитудного ограничителя импульса положительной полярности подключен к входу генератора пилообразного напряжения и второму входу втопой схемы совпадения, а выход блока задержки - к второму входу первой схемы совпадения.

На фиг,1 изображена структурная схема уст)ойства для выделения кардиосинхроимпульса; на фиг.2 - времен ыe диаграммы сигналов на выходах блоков устройства.

Устройство для выделения кардиосинхроимпульса состоит из последовательно соединенных предварительного усилителя 1 кардиосигнала, дифференциатора 2, с1мплитудного ограничителя 3 импульса положительной полярности, генератора 4 пилообразного напряжения и компаратора 5, представляющих собой временной анализатор длительности переднего фронта R - зубца формирователя б импульсов совпадения второй схемы 7 совпадения и блока 8 задержки, а также из последовательно соединенных амплитудного ограничителя 9 импульса отрицательной полярности, блока 10 выделения переднего фрота импульса отрицательной полярности блока 11 формирования счетных импульсов, включенных между выходом дифференциатора 2 и первым входом первой схемы 12 совпадения. Причем выход блока задержки соединен с вторым входом первой схемы 12 совпадения.

Устройство работает следующим образом,

Кардиосигнал с электродов, предварительно усиленный усилителем 1, поступает на дифференциатор 2, построенный на активных элементах. С выхода дифференциатора сигнал производной R - зубца, имеющий вид двух разнополярных прямоугольных импульсо с переходом через ноль (фигг.2), поступает на входы двух блоков: амплитудных ограничителей 3 и 9 импульсов соответственно положительной и отрицательной полярностей.

Каждый из них пропускает на выход прямоугольные импульсы соответствующей полярности, по амплитуде превышающие заданные уровни, тем самым ограничивая прохождение импульсов кардиосигнала, крутизна фронтов которых. меньше крутизны фронтов R - зубца. С помощью этих блоков отсеиваются зубцы R и Т . Импульс производной положительной полярности, пройдя ограничитель 3, анализируется по длительности временным анализатором, состоящим из блоков генератора 4 пилообразного напряжения и компаратора 5 Сигналы, имеющие длительность, меньшую наименьшей длительности положительного фронта R - зубца, не пройдут на выход компаратора 5, так как окажутся ниже установленного порогового уровня компаратора (фиг.2). Так осуществляется защита от выброса высокочастотных помех. Импульсом с выхода компаратора 5, момент появлен которого соответствует моменту совпа дения по уровню пилообразного напряжени1Ч и установленного порогового уровня компаратора 5, запускается формирователь б импульсов совпадения вырабатывающий импульс, который обес печивает перек ытие по времени момен та перехода производной R - зубца че рез ноль, Его длительность Т должн.а быть больше, чем - мин ) пе реднего фронта R -зубца. Этот импуль поступает на первый вход второй схемы 7 совпадения, на второй вход которой поступает импульс с выхода ограничителя 3, т.е. положительный импульс сигнала производной R - зубца. На выходе схемы 7 совпадения вырабатывается импульс, оканчивающий.ся точно в момент перехода производной через ноль. Начало этого импульса соответствует началу импульса с выхода компаратора 5, Для того, чтобы зафиксировать моменты перехода через ноль производной R - зубца, необходимо обеспечить перекрытие в это момент импульсов производной положительной и отрицательной полярностей. В связи с этим необходимо задержать импульс с выхода схемы 7 на время эаб которое обеспечило бы срабатывание первой схемы 12 совпадения при поступлении на ее второй вход импульса с выхода блока формирования счетных импульсов, выработанного по переднему фронту отрицательного импульса сигнала произ.врдной,поступающего с блока 10, на который поступает отрицательный импульс производной, прсвиедший амплитудный ограничитель 9 Минимизация времени перекрытия двух импульсов, поступающих на входы первой схемы совпадения, необходима с точки зрения повышения точности фиксации момента перехода производной через ноль и с точки зрения повьшения помехоустойчивости, так как в этом случае меньше вероятность поступления на один из входов импульсов помехи. Помехоустойчивость временной фиксации кардиосинхроимпульса обеспечивается в рассматриваемой схеме тем, что перед этой операцией осуществляется разделение сигнала и помехи по признакам крутизны и длительности фронтов, а также производится анализ изменения знака производной R - зубца. Преимуществом предлагаемого устройства перед известными является стабильност ь временного положения заднего фронта импульса положительной полярности ч переднего фронта импульса отрицательной полярности по отношению к вершине R - зубца, что повышает точность временной фиксации кардиосинхроимпульса, а также минимизация времени перекрытия сигнальных импульсов на выходе устройства, что повышает помехоустойчивость . Формула изобретения Устройство для выделения кардиосинхроимпульса, содержащее последовательно соединенные предварительный усилитель и дифференциатор, а также амплитудный ограничитель импульса положительной полярности и амплитудный ограничитель импульса отрицательной i полярности, соединенные с выходом, дифференциатора, и последовательносоединенные блок формирования счетных импульсов и первую схему совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вр еменной фиксации синхроимпульса относительно R - зубца электрокардиограммы, в него введены последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, компаратор, формирователь импульсов совпадения, втррая схема совпадения и блок задержки, а также блок выделения переднего фронта импульса отрицательной полярности, причем выход амплитудного ограничителя импульса отрицательной полярности подключен через блок выделения переднего фронта импульса отрицательной полярности к входу блока формирования счетных ЙМПУЛЬСРВ, выход с1МПЛИ-. тудного ограничителя импульса полоительной полярности подключен к вхоу генератора -пилообразного напряжеия и второму входу второй схемы совадения, а выход блока задержки - к торому входу первой схемы совпадения.: Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 507312, кл. А 61 В 5/00, 1975. 2.Reliable Triggering for xercise Electrocardiograms By D. Winer, B. Trenholm EEE Transaction on BME, v 16, N 1, , 1969.

h