устройство для выделения qrs-комплексов электрокардиосигнала

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ QRS-КОМПЛЕКСОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА, содержащее дифференциатор, последовательно соединенные формирователь порогового уровня и первый компаратор, второй вход которого подключен к выходу дифференциатора, последовательно соединенные второй компаратор и временной селектор, выход которого подключен к выходной шине устройства, временной селектор содержит первый и второй одновибраторы, входы которых являются, соответственно, первым и вторым входом временного селектора, и третий одновибратор, первый вход которого подключен к выходу первого одновибратора, второй вход - к выходу второго одновибратора, а выход - к выходной шине временного селектора, к второму входу временного селектора подключен выход триггера, к выходу первого компаратора подключен первый вход триггера, а второй вход - к выходу второго компаратора, вход которого соединен с выходом дифференциатора и с входом формирователя порогового уровня, который содержит последовательно соединенные пиковый детектор, вход которого является входом формирователя порогового уровня и делитель напряжения, выход которого является выходом формирователя порогового уровня, отличающееся тем, что в него введен блок согласования, выход которого соединен с входом дифференциатора, вход подключен к входной шине.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок согласования содержит инвертор, вход которого является первым входом согласующего блока и соединен с первым входом первого аналогового ключа, а выход инвертора подключен к первому входу второго аналогового ключа, выходы первого и второго аналоговых ключей объединены и соединены с входом дифференциатора, второй вход первого аналогового ключа соединен с инверсным выходом триггера, второй вход второго аналогового ключа подключен к прямому выходу триггера, вход триггера соединен с выходом третьего компаратора, на первый (опорный) вход которого подключено пороговое напряжение U_пор, а второй вход третьего компаратора соединен с выходом RC - цепи, на которую нагружен ключ, вход которого соединен с выходом временного селектора и является выходом устройства, к выходу ключа подсоединена кнопка.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к медицинской технике, а именно к электрокардиографии.

Известно устройство для выделения QRS-комплекса электрокардиосигнала (ЭКС), содержащее дифференциатор, вход которого подключен к входной шине устройства, последовательно соединенные формирователь порогового уровня и первый компаратор, второй вход которого подключен к выходу дифференциатора, выход первого компаратора подключен к первому входу триггера, второй вход триггера соединен с выходом второго компаратора, вход которого соединен с выходом дифференциатора и с входом формирователя порогового уровня, выход триггера соединен со вторым входом временного селектора, который содержит первый и второй одновибраторы, входы которых являются соответственно первым и вторым входами временного селектора, и третий одновибратор, первый вход которого подключен к выходу первого одновибратора, второй вход - к выходу второго одновибратора, а выход - к выходной шине временного селектора. Формирователь порогового уровня содержит последовательно соединенные пиковый детектор, вход которого является входом формирователя порогового уровня, и делитель напряжения, выход которого является выходом формирователя порогового уровня.

Недостатком известного устройства является то, что оно не пригодно для выделения QRS-комплексов ЭКС в тех случаях, когда R-зубец ЭКС имеет отрицательную полярность. Сигнал отрицательной полярности может иметь место, например, в III стандартном отделении ЭКГ и дp., а также в весьма распространенных случаях сердечной патологии (в отведениях avF, v₁, v₂, v₃, и др. ).

Известное устройство при подаче на него ЭКС с отрицательными R-зубцами оказывается неработоспособным.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, т.е. обеспечение работоспособности устройства выделения QRS-комплексов из ЭКС с любой полярностью R-зубца.

Поставленная цель достигается тем, что ко входу устройства для выделения QRS-комплексов ЭКС, выполненного в виде селектора R-зубцов, подключается выход блока согласования. Электрокардиосигнал подается на первый вход блока согласования, а выход селектора R-зубца соединяется с выходом ключа блока согласования.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображены временные диаграммы, поясняющие работу прототипа при отрицательном R-зубце; на фиг.2 - структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.3 - временные диаграммы работы предлагаемого устройства для положительной полярности R-зубцов; на фиг.4 - диаграммы для отрицательной полярности R-зубцов.

Устройство содержит (фиг. 2) инвертор 1, входом соединенный с входной шиной и первым входом первого аналогового ключа 2, выходом соединенного с выходом второго аналогового ключа 3, ключ 4, выходом соединенный через RC-цепь со вторым входом третьего компаратора 5, через триггер 6 подключенный к вторым входам ключей 2 и 3. Блоки 1-6 составляют блок 7 согласования, соединенный с селектором 8 R-зубцов, включающим последовательно соединенные дифференциатор 9, формирователь 10 порогового уровня, второй 11 и первый 12 компараторы, триггер 13, временной селектор 14, причем компаратор 11 включен параллельно последовательно соединенным формирователю 10 и компаратору 12 на входе триггера 13. Вход блока 7 согласования является входом устройства, выход подключен к входу селектора 8 R-зубцов, выход селектора 8 R-зубцов подключен к входу ключа 4. Выход селектора 8 R-зубцов является выходом устройства.

На первый (опорный) вход третьего компаратора 5 поступает пороговое напряжение U_пор, выход третьего компаратора 5 соединен со счетным входом триггера 6, инверсный выход которого подключен к первому входу первого аналогового ключа 2, а прямой выход триггера 6 подключен к первому входу второго аналогового ключа 3, выходы первого 2 и второго 3 аналоговых ключей соединены между собой и являются выходом блока согласования.

Блок согласования выполнен на микросхемах серий К140 и К561. Селектор R-зубцов выполнен в виде устройства-прототипа. Блок согласования работает следующим образом. Электрокардиосигнал (фиг. 3а) поступает на вход блока согласования 7 (фиг. 2) и одновременно на вход инвертора 1 и первый вход первого аналогового ключа 2.

Предположим, что в исходном состоянии на выходе селектора 8 R-зубца сигнал отсутствует. В этом случае напряжение, соответствующее логическому нулю, поступает на вход ключа 4. При этом ключ 4 закрыт, конденсатор С заряжен до напряжения Е_пит (фиг.3,Д). Это напряжение поступает на первый вход третьего компаратора 5 и сравнивается с пороговым напряжением, подаваемым на второй вход третьего компаратора 5. В результате сравнения на выходе третьего компаратора 5 имеется напряжение, соответствующее логической единице (фиг. 3, е), которое устанавливает триггер 6 в одно из двух возможных состояний. Сигналы с прямого и инверсного выходов триггера поступают на вторые (управляющие) входы аналоговых ключей 2 и 3 (фиг.2). Пусть в исходном состоянии блока согласования 7 первый аналоговый ключ 2 закрыт, а второй аналоговый ключ 3 открыт (фиг.3). При этом возможны два случая, когда R-зубец ЭКС имеет положительную и отрицательную полярность. Если R-рубец ЭКС отрицательный (фиг.3,а), то пройдя инвертор 1 R-зубец преобразуется в положительный (фиг.3,б) и через открытый аналоговый ключ 3 поступает на вход селектора 8 R-зубца. На выходе селектора 8 R-зубца в момент прохождения QRS-комплексов появляются импульсы (фиг.3,г), которые поступают на второй вход блока согласования 7, открывая ключ 4. В результате конденсатор разряжается через открытый ключ 4 и остается разряженным (фиг.3,д) до тех пор, пока открыт ключ 4. Напряжение на первом входе третьего компаратора 5 (фиг. 3,д) оказывается меньше порогового (U_пор). На выходе третьего компаратора 5 появляется отрицательный перепад напряжений (фиг.3,е). При этом триггер 5 остается в прежнем состоянии (фиг.3,ж,з), дальнейшая работа блока согласования 7 осуществляется, как описано выше.

Если второй аналоговый ключ 3 открыт (фиг.2) и R-зубец ЭКС, поступающий на первый вход блока согласования 7, имеет положительную полярность (фиг.4, а), то он инвертируется инвертором 1 (фиг.4,б) и через открытый аналоговый ключ 3 поступает на вход селектора 8 R-зубцов. При этом селектор 8 R-зубцов не формирует R-зубцы временного положения QRS-комплекса ЭКС (фиг.4,г). Ключ 4 закрыт, и напряжение на конденсаторе в момент времени t_о (фиг.4,д) превысит пороговый уровень. На выходе третьего компаратора 5 появится положительный перепад напряжения (фиг.4,е), что приведет к опрокидыванию триггера 6 (фиг. 4, ж, з), открыванию первого аналогового ключа 2 и закрыванию второго аналогового ключа 3. Следующие положительные R-зубцы ЭКС пройдут с первого входа блока согласования 7 на вход селектора 8 R-зубца через открытый первый аналоговый ключ 2. В результате на селекторе R-зубца появится импульс QRS-комплекса ЭКС (фиг.4,г). Они поступают на ключ 4 и открывают его. Происходит разряд конденсатора (фиг.4,д). При этом триггер 6 остается в прежнем состоянии. Кнопка КН (фиг.2) предназначена для установки блока согласования 7 в исходное состояние.

Таким образом, при любой полярности R-зубцов ЭКС, поступающего на вход устройства согласования, на выходе его формируется ЭКС с положительными R-зубцами. В результате на выходе селектора R-зубца (фиг.2) будут формироваться импульсы временного положения QRS-комплексов при любой полярности R-зубцов ЭКС, поступающих на вход устройства согласования (фиг.2).

Для обеспечения работоспособности предлагаемого устройства при любой длительности R-R интервалов ЭКС постоянная времени заряда конденсатора и уровень порогового напряжения должны быть выбраны такими, чтобы время, в течение которого напряжение на конденсаторе изменяется от нулевого значения до порогового, превышало максимальную длительность R-R интервалов ЭКС, поступающего на вход устройства.