SU1391616A1 - Устройство дл выделени R-зубца электрокардиосигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике. Устройство дл  выделени  R-зубца электрокардиосигнала (ЭКС) содержит фильтр 1, компаратор 2, временной селектор 3, блик 4 формировани  порога. С целью повышени  достоверности выделени  R-эубца в него введены элемент 5 задержки, элемент 6 совпадени , измерители 7 и 8 размаха напр жени , блок 9 контрол  усилени , который содержит источник 10 опорного напр жени , стробируе- мый компаратор 11, элемент 12 совпадени , делитель 13. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (f Ёы оИ ро о О5 05

Description

Изобретение относитс  к меди.пип-- ской технике н может бнггт- использовано при исcJH uoHaHHH и контрс-ле сос TCHfUiH сердечно сосудистой litiieMbi в KJiviHH4ecKort, физиологической и спортивной медицине.

Цель изобретени  повышение дос- тово;рносги выделени  R--зубца.

На фиг, 1 представлена структур- па  электрическа  с:;ема устройства дл  ныделон   К-зубца электрокардио- сигнала; на фиг, 2 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства

Устройство дл  выделени  R-зубца электро са15диосигнала (ЭКС) содержит (фиг. 1) фильтр 1, выход которого подключен к ходной шине устройства компаратор 2, временной селектор 3, блок | (Ьпрмирова и  порога, первый вход которого соединен с первым входом компаратора 2 и с выходом фильтра 1 , второй вход - с выходом временного селектора 3 .и с выходной шиной устройства, а выход - с вторым входом компаратора 2, последовательно соединенные элемент 5 задержки

и элемент 6 совпадени , выход кото

I

рого подключен к входу временного

селектора 3, первый измеритель 7 раз маха напр жени , вход которого соединен с входом фильтра 1, второй измеритель 8 размаха напр жени , вход которого подключен к первому входу компаратора 2, выход которого соеди- нен с входом элемента 5 задержки, и блок 9 контрол  усилени , первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам первого измерител  7 размаха напр жени , третий и четвертый входы - соответственно к первому и второму выходам второго измерител  8 размаха напр жени , а выход - к второму входу элемента 6 совпадени .

При этом блок 9 контрол усилени  содержит последовательно соединенные источник 10 опорного напр жени  и стробируемый компаратор 11, выход которого подключен к выходной шине блока 9 контрол  усилени , элемент 12 совпадени , выход которого соединен с вторым входом стробируемого компаратора 11, а первый и второй входы - соответственно с второй и четвертой входными шинами блока 9 контрол  усилени , и делитель 13, выход которого подключен к третьему входу стробируемого компаратора 1 1 ,

|Q

5 0 5

0 д c

0

5

а первый и второй входы - соответственно к перчой и третьей входным нипа.м блока 9 контро.л  усилени .

В предпочтительном варианте выпол- ньни  устройства фильтр 1 может быть реализован в видг согласованного полосового фильтра с полосой пропускани  частот 9-17 Гц. Временной селектор 3 может быть выполнен на основе последовательного соединени  двух ждугаих мультивибраторов. Аналогичным образом может быть реализован элемент 5 задержки, выходной сигнал которого в предпочтительном варианте выполнени  устройства имеет длитель - ность 20 мс и врем  задержки 15 мс (фиг. 2 г). Указанные длительности определены экспериментально на основе анализа временных характеристик QRS -комплекса ЭКС представительной выборки испытуемых. Блок 4 формировани  порога может быть выполнен в виде последовательно соединенных ждущего мультивибратора, пикового детектора и -элемента выборки и хранени  с резистивным делителем на выходе. Первый и второй измерители 7 и 8 можно выполнить с использованием двух пиковых детекторов, определ ющих значени  локальных максимумов и ми- нимумов сигнала, двух элементов выборки и хранени , запоминающих эти значени , и дифференциального усили тел , вычисл ющего разность величин локального максимума и следующего за ним локального минимума, т.е. размах напр жени . Источник 10 опорного напр жени  может быть выполнен, например , с использованием стабилитрона, Устройство дл  вьщелени  R-зубца ЭКС работает следующим образом.

Сигнал, поступающий на входную щину устройства, подаетс  на вход фильтра 1 (фиг. 2 и). Во входном сигнале присутствуют как ЭКС, имеющий характерную форму с зубцами Р, Q, R, S и Т, так и импульсные помехи П|, П., П различной длительности, в -гом числе н близкой к длительности QRS-комплекса, но по форме существенно отличающиес  от R-зубца. Блок 4 формировани  порога вырабатывает пороговый уровень напр жени  и,т,(фиг. 2..6), пропорциональный амплитуде выделенных ранее R-зубцов, который подаетс  на второй (опорный) вхо.ч компарйтора 2.

При по влении сигнала на входе устройства на выходе фильтра 1 по в л етс  отклик на входное воздействие Если сигнал на входе фильтра 1 пре- вышлет пороговое напр жение Up, , то на выходе компаратора 2 по вл етс  импульс, длительность которого рав на Длит ;льности превышени  сигналом порога Un, (фиг. 2 и) . Импульсы помех амплитуда которых после прохождени  фильтра 1 превышает порог U, , как и R-зубцы, проход т на выход компа ратора 2, однако вследствие несоот ветстви  спектра помех амплитудно- частотной характеристике фильтра 1 их форма существенно искажена (фиг. 2б). Импульсный сигнал с выхода компаратора 2 поступает на вход элемента 5 задержки, на выходе кото- рого через 15 мс по вл етс  импульс длительностью 20 мс (фиг. 2).

Первый измеритель 7 вычисл ет раз ность между амплитудами локального максимума и следующего за ним кального минимума. Напр жение на первом (информационном) выходе пер- вого измерител  7 пропорционально размаху на,пр жени  на входе филь ра 1. Напр жение на первом (инфор мациснном) выходе второго измерите л  пропорционально размаху выход- ного напр жени  фильтра 1. Импульсы на вторых (управл ющих) выходах измерителей 7 и 8 по вл ютс  в моменты фиксации измерител ми 7 и 8 локальных минимумов. Блок 9 контрол  усилени  производит вычисление коэффициента усилени  фильтра 1 дл  каждого текущего отрицательного пере- пада входного сигнала и фиксирует моменты превышени  вычисленным коэффициентом усилени  задаьшого порога. Коэффициент усилеь ИЯ определ етс  делителем 13 путем вычислени  отно- шени  напр жени  с информационного выхода второго измерител  8 к напр жению с информационного выхода перво го измерител  7. Если в момент по влени  на втором входе стробируемого компаратора 11 стробирующего импульса (фиг, 2), вырабатываемого элементом 12 совпадени  при поступлении на него сигналов с управл ющих выходов измерителей 7 и 8, выходное напр жение делител  13 превышает пороговое напр жение Up, подаваемое с источника 10 опорного напр жени  (фиг. 2), то стробируемый компара

JQ |5 20

25 зО дд дз

35

50

55

тор 1I формирует импульс на пыходе блока 9 контрол  усилени  (фиг. 2ч). При поступлении этого импульса на второй вход элемента 6 совпадени  при условии поступлени  в это же вре - м  на его первый вход импульса с выхода элемента 5 задержки (фиг. 20 элемент 6 совпадени  вырабаты ае импульс (фиг. 2},), свидетельстБ юший о наличии R-зубца во входном с гнг- ле. Из этого импульса временной селектор 3 формирует импульс длительностью 50-100 мс, предотвращающий срабатывание устройства от помех, следующих непосредственно за R-зуб- цом.

Повышение помехоустойчивости выделени  R-зубца ЭКС достигаетс  путем сравнени  величин размаха напр жени  сигнала на входе и выходе фильтра I. Каждому виду импульсного сигнала соответствует определенный вид отклика на выходе фильтра 1. Если амплитудно-частотную характе-- ристику фильтра 2 согласовать со спектром выдел емого импульсного сиг- нала (например, R-зубца ЭКС), то при по влении на входе фильтра 1 импульса нужной формы величина OTHoirie- ни  размахов напр жений сигнала с выхода и входа фильтра 1 максимальна . Вследствие искажени  формы (гм- пульсов помехи фильтром 1 сигнал на информационном выходе второго измерител  8 при прохождении помехи значительно меньше, чем сигнал на информационном выходе первого измерител  7. В го же врем  дл  R-зубца, форма которого при прохождении фильтра 1 измен етс  незначительно, выходные сигналы измерителей 7 и 8 примерно одинаковы. Поэтому выходное кусочно-посто нное напр жение делител  13 (фиг. 2е) при поступлении на вход устройства импульсной помехи меньше порогового уровн  Uni, а при, поступлении R-зубца больше порогового уровн  Un7 (фиг. 2 е) . Так как параметры QRS-комплекса имеют значительный разброс у разных испытуемых, то необходимо определ ть пороговую величину Uf,7 отношени  размахов напр жени  путем предварительной калибровки устройства имитационными сигналами.

Если амплитуда сигнала с выхода фильтра 1 превышает порот компаратора 2 и на интервале длительностью

20 мс, следующем через 15 мс после момента превьотени  порога, зафиксировано , что отношение размахов превышает порог стробируемого компара- тора 11, то на выходе устройства по вл етс  импульс, свидетельствующий о наличии R-зубцов во входном сигнале.

Таким образом, устройство осу- ществл ет выделение R-зубцов элек- трокардиосигнала на фоне импульсных помех, имеющих соизмеримые с R-зуб- цами амплитуду и длительность и не устран емых из электрокардиосигнала известными методами амплитудной и временной селекции. Устройство обеспечивает повышение достоверности выделени  R-зубцов без использовани  спектрального анализа и автоматичес- кон регулировки усилени  электрокардиосигнала .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1, Устройство дп  выделени  R-зуб ца электрокардиосигнала, содержащее фильтр, выход которого подключен к входной шине устройства, компаратор, временной селектор и блок формировани  порога, первый вход которого сое динен с первым входом компаратора и с выходом фильтра, второй вход - с выходом временного селектора и с выходной шиной устройства, а выход - с вторым входом компаратора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности выделени  R-зубца, в него йведены последовательно соединенные элемент задержки и элемент совпадени , выход которого подключен к входу временного селектора, первый измерител размаха напр жени , вход которого соединен с входом фильтра, второй измеритель размаха напр жени , вход которого пoдк Doчeн к первому входу компаратора, выход которого соедине с входом элемента задержки, и блок контрол  усилени , первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам первого измерител  р змаха напр жени , третий и четвертый входы - соо ветственно к первому и второму выходам второго измерител  напр жени , а выход - к второму входу элемента совпадени .
2. 2. Устройство по п.I, отличающеес  тем, что в нем блок контрол  усилени  содержит последовательно соединенные источник опорного напр жени  и стробируемый компаратор , выход которого подключен к .выходной шине блока контрол  усилени , элемент совпадени , выход которого соединен с вторым входом стробируемого компаратора, а первый и второй входы - соответственно с второй и четвертой входными шинами блока контрол  усилени , и делитель, выход которого подключен к третьему входу стробируемого компаратора, а первый и второй входы - соответственно к первой и третьей входным шинам блока контрол  усилени .

   П1 Пг

   /-ч

    з

   Un, «

   /V

   И

   f

   Мл inn

   ппп п п

   f

   п п п п

   ГН

   п

   LJ

   W

   а $

   /Л

   &

   V

   п