Устройство для измерения порога возбудимости сердца Советский патент 1982 года по МПК A61N1/36 

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для измерения порога возбудимости сердца. Известны устройства для измерения порога возбудимости сердца, содержащие генератор импульсов, регулятор напряжения, повторитель напряжения и кардиограф 1. Недостатком известных устройств является Низкая точность определения порогового напряжения, вызванная неидентичностью формы и длительности стандартного и реально го стимулирующих импульсов. Цель изобретения - повыщение точности определения порогового напряжения. Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения порога возбудимости сердца, содержащее генератор импульсов, кардиограф и последовательно соединенные регулятор напряжения и повторитель напряжения, введены измеритель тока и связанные между собой первый дифференциальный усилитель и второй дифференциальный усилитель подключенный к выходу регулятора Напряжения, при этом повторитель напряжения состоит из третьего дифференциального усилителя и первого резистора, подклю ченного к его выходу и входам первого днфференциального усилителя, измеритель тока состоит из четвертого дифференциального усилителя и второго резистора, см1занного с его входами, регулятор напряжения выполнен в виде сдвоенного потенциометра са шкалой, его выходы соединены с генератором импульсов и измерителем тока, а генератор представляет собой имплантируемый электрокардиостимулятор, выход которого подключен к измерителю тока. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, представляющий собой имплантируемый электрокардиостимулятор, измеритель 2 тока, содержащий второй резистор 3 и четвертый операционный усилитель 4, регулятор 5 напряжения в виде сдвоенного потенциометра, повторитель 6 напряжения, включающий в себя третий дифференциальный усилитель 7 и первый резистор 8, сердце 9, кардиограф 10, первый 11 и второй 12 дифференциальные усилители. Устройство работает следующим образом. С выхода имплантируемого электрокардиостимулятора I импульсы через частъ сдвоенного потенциометра поступают на вход повторителя 6 напряжения, с выхода которого через электрод поступают к сердцу 9. Напряжение на входе повторителя 6 напряжения в любой момент времени t будет в Кп. раз меньше напряжения на выходе имплантируемого электрокардиостимулятора 1;

Ue«x(t) KnUcr(t),(1)

где Ка-коэффициент передачи сдвоенного

потенциометра.

Напряжение на первом резисторе 8 пропорционально выходному току устройства 1вых() ч напряжение на выходе первого дифференциального усилителя 11 выходного тока UM (t) составляет:

и„ (t) Rg.Kn-iewx(t),(2)

где Rg-величина сопротивления первого

резистора 8; К -коэффициент передачи первого

дифференциального усилителя 11. Поскольку величина сопротивления сдвоенного потенциометра выбирается много большей сопротивления сердца, величина выходного тока электрокардиостимулятора 1 icT(t) определяется током, протекающим через измеритель 2 тока стимулятора (через резистор 3) и напряжение на выходе измерителя 2 тока стимулятора составляет:

Ua(t) (t),(3)

где Rj - величина сопротивления второго

резистора 3;

Кц -коэффициент -передачи дифференциального усилителя 4.

Напряжение с выхода измерителя 2 тока стимулятора через сдвоенный потенциометр поступает на второй вход второго дифференциального усилителя 12 тока стимулятора и изменяет выходной ток электрокардиостимулятора 1 icr (t) до тех пор, пока напряжения на обоих входах второго дифференциального усилителя 12 не станут равными:

и„ (t) KaUa{t),(4)

где Kj, - коэффициент передачи сдвоенного

потенциометра.

При использовании в устройстве усилителей с достаточно большой полосой пропускания (сотни килогерц) и при достаточно большом коэффициенте передачи усилителей, погрешность поддержания равенства (4) не превышает долей процента.

Подставляя в равенство (4) выражения (2 и 3) получаем:

R8-KiriBb.x(t) KaR3-K4-itT(t). (5) Откуда:

KnicT(t) -Jf-iBHx(t).(6)

Величины первого и второго резисторов 3 и 8 и коэффициенты передачи дифференциальных усилителей 4 и 11 выбираются равными:

Кз R к, Кн

в этом случае соотношение (6) упрошается:

Kai«3-(t) ieMx{t),(7)

а согласно выражению (1):

KaUcr(t) Uebix(t) Таким образом, выходное напряжение вых (} и выходной ток устройства ijMx(t) в любой момент времени и при любом положении сдвоенного потенциометра в Кц. раз меньше напряжения UcT(t) и тока ieT(t) на выходе имплантируемого электрокардиостимулятора 1, благодаря чему форма и длительность импульсов на выходе имплантируемого электрокардиостимулятора 1 при любых положениях сдвоенного потенциометра будут такими же, как и при подключении выхода имплантируемого электрокардиостимулятора 1 непосредственно к сердечному электроду.

Из уравнений (7) и (1) получаем соотноУСТ (О

въ« (t)

шение:

Bbu(t icTlt)(8)

Взяв преобразование Фурье от членов равенства (8) получаем:

VcrOw) (9)

БЫХ 04 )

(i) .

Z

натр. ст.

Таким образом, комплексное сопротивление ZHarp.cTi(i). нагрузки стимулятора равно комплексному сопротивлению сердца Zcepjip(ici/) при любых положениях сдвоенного потенциометра.

Измерение порога возбудимости сердца с помошью предлагаемого измерительного электрокардиостимулятора осуществляется следующим образом.

Электрокардиостимулятор, который предполагается имплантировать данному пациенту, подключается ко входу устройства (имплантируемый электрокардиостимулятор 1 по схеме). С помощью сдвоенного потенциометра по его шкале устанавливается амплитуда импульсов На выходе устройства, составляющая от амплитуды импульсов имплантируемого электрокардиостимулятора. Электрокардиограмма пациента 9 контролируется с помощью подключенного к пациенту 9 электрокардиографа или электрокардиоскопа 10. Выход устройства подключают к сердечному электроду, конец которого находится в сердце пациента. Увеличивают с помощью потенциометра амплитуду импульсов на выходе устройства до такой величины, при которой сердце начинает реагировать на стимулирующие импульсы, что

0 контролируется по электрокардиограмме, после чего отношение пороговой величины стимулирующих импульсов к амплитуде импульсов на выходе имплантируемого электрокардиостимулятора считается непосредст-венно по щкале сдвоенного потенциометра.

5 Таким образом, вследствие того, что длительность и форма стимулирующих импульсов на выходе устройства при регулировании амплитуды стимулирующих импульсов в процессе измерения порога возбудимое™ сердца обеспечивается равной длительности и форме стимулирующих импульсов на выходе имплантируемого электрокардиостлмулятора при подключении его непосредственно к сердцу, использование предлагаемого устройства позволяет существенно повысить точность измерения порогового напряжения возбудимости сердца. Формула изобретения Устройство для измерения порога возбудимости сердца, содержащее генератор импульсов, кардиограф и последовательно соединенные регулятор напряжения и повторитель напряжения, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности определения порогового напряжения, в него введены измеритель тока и связанные между собой перВЫЙ дифференциальный усилитель и второй дифференциальный усилитель, подключенный к выходу регулятора напряжения, при этом повторитель напряжения -состоит из третьего дифференциального усилителя и первого резистора, подключенного к его выходу и входам первого дифференциального усилителя, измеритель тока состоит из четвертого дифференциального усилителя и второго резистора, связанного с его входами, регулятор напряжения выполнен в виде сдвоенного потенциометра со шкалой, его входы соединены с генератором импульсов и измерителем тока, а генератор представляет собой имплантируемый электрокардиостимулятор, выход которого подключен к измерителю тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 730358, кл. А 61 N 1/36, 1980.