Устройство для моделирования электрокардиограммы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСецналнстнчеснннРеспублик и 942065(22) Заявлено 19.06.80 (21) 2943125118-24с присоединением заявки РЙ(23).Приоритет(5 )М, Кл. 606 6 7/60 ВеуАаРстеопвй комнтет СССР аф даве неюбретеннй к юткрцткЯДата опубликования описания 07,0782(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯЭ 3 ЕКТРОКАРДИОГРАММЫ2 1Изобретение относится к бионике и .предназначено для моделирования электро- кардиограммы (ЭКГ) ЛИзвестно устройство для моделирования веретенообразной биоэлектрической актйв- ности мозга, содержащее генераторы дискретных импульсов и генераторы синусо" идальных импульсов 1. Однако известное устройство не мо 11 О нет быть использовано для моделирования ЭКГ .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устрой ство для моделирования нейсмерного ней 115 рона, содержащее блоки сравнения, источник напряжения, преобразователи частоты в напряжение, сумматоры, преобраэователй напряжения в частоту, интегратор. Иэвест ное устройство моделирует функщпо нейс-о мерного нейрона путем формирования на его выходе управляемой и перестрниваемой дискретной импульсной последователь . ности 1.21,Однако его использование для моделирования не позволяет получить достаточ-. ную точность.Цель изобретения - повышение точноо ти моделирования электрокардиограммы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два сумматора, два интегратора, источник напряжения, два блока сравнения и ключ, дополнительно введены источники напряжения, сумматоры, интеграторы, ключи, блоки сравнения, развязывающие диоды и усилители, причем выход первого интегратора соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, выход первого ключа соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих источников напряжения. выход второго блока сравнения подтцпочен к управляющему входу чеъ 19 94206 литель и десятый развяэывающий диод к управляющему входу шестнадцатого ключа, выход шестого сумматора соединен с информационным входом двенадца:того ключа, выход которого подключен к пятому входу второго сумматора; выход пятнадцатого ключа соединен с информационными входами семнадцатого ключа и четырнадцатого интегратора, вью ход которого подключен к первому вх(ь 1 О ду шестнадцатого блока сравнения и через третий усилитель и десятый развяэывающий диод к управляющему входу пятнадцатого ключа, выход шестнадцатого, бЛОКа СраВНЕНИя СОЕДИНЕН С уПраВЛяЮщИМ 15 Входом семнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному входу пятнадцатого интегратора, выход которого соединен с первыми входами сем надцатого и восемнадцатого блоков сравнения и седьмого сумматора, выход которого подключен к шестому входу второго сумматора, выход семнадцатого блока сравнения через одиннадцатый развязывающий диод соединен с управляющим 5 входом восемнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному входу шестнадцатого интегратора, выход которого соединен с вторым входом седьмого сумматора, первым входом де- зо вятнадцатого блока сравнения иФчерез четвертый усилитель и двенадцатый развяэывающий диод с управляющим вхо дом восемнадцатого ключа, управляющий вход шестнадцатого интегратора подклю35 чен к выходу девятнадцатого блока срав- нения, второй вход которого соединен с 5, 20выходом соответствующего источниканапряжения и вторым входом восемнадцатого. блока сравнения, выход которогоподключен к управляющим входам четырнадцатого и пятнадцатого интеграторов,второй вход первого блока сравнения соединен с выходом восьмого сумматора,первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого ключа, информационныйвход которого соединен с первыми входами двадцатого и двадцать первого блоковсравнения и выходом семнадцатого интегратора, управляющий вход которого под-;ключен к выходу двадцать первого блокасравнения выход двадцатого блока сравнения соединен с управляющим входомдевятнадцатого ключа, информационныевходы первого, десятого, одиннадцатогои семнадцатого интеграторов, первого,четвертого, шестого, восьмого, десятого,одиннадцатого, тринадцатого, пятнадцатого, шестнадцатого и восемнадцатогоключей, вторые входы пятого и восьмогосумматоров, седьмого, восьмого, .девято.го, десятого, одиннадцатого, тринадтого, шестнадцатого, семнадцатого,двадцатого и двадцать первого блоковсравнения подключены к выходам соответствующих источников напряжения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР% 525128, кл. 606 6 7/60, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Ыо заявке % 2873913/18-24,кл. 6 06 6 7/60, 1 980 ( прототип) .3 0420вертого ключа, выход которого соединен с информационным входом пятого ключа и информационным входом третьего интегратора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому входу четвертого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами второго, третьего и четвертого интегра торов, выход четвертого интегратора под ключен к второму входу четвертого блока (0 сравнения и второму входу первого сум матора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу соответствую щего источника напряжения, выход третье-,15 го интегратора соединен с первым входом", пятого блока сравнения, выход которогоподключен к управляющему входу пятого ключа, выход которого соединен с информационным входом четвертого интегратора, выход третьего блока сравнения подключен к управляющему входу шестого ключа, выход которого соединен с информационными входами седьмого ключа и пятого интегратора, выход которого под- д 5 ключен к первым входам шестого иседьмого блоков сравнения и первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выхрду шестого интегратора и второму входу шестого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими вхбдами пятого интегратора и шестого интегратора, информационный вход которо35го подключен к выходу седьмого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом седьмого блока сравнения и через первый развязывающий диод с информационными входами второго ключа, выход которого подключен к управляющему входу восьмого ключа и через второй развязывающий . диод к информационному входу второго ключа, выход восьмого ключа соединен с управляющим входом45девятого ключа, выход которого подключен к информационному входу седьмого интегратора, выход которого сое. динен с первыми входами восьмого и девятого блоков сравнения, выход восьмого50блоса сравнения подключен к управляющему входу десятого ключа, выход котогого соединен с информационным входом восьмого интегратора, выход кото-. рого подключен к первому входу четвертого сумматора и десятого блока срав 55нения, выход которого соединен с управляюввми входами первого и восьмого интегратора, выход девятого блока сравнения подключен к управляющим входамодиннадцатого и двенадцатого ключей ичерез третий развязываюший диод к управ.ляюшему входу тринадцатого ключа, выход одиннадцатого ключа соединен, с информационным входом девятого интегратора, выход которого подключен к первому входу одиннадцатого блока сравненияи второму входу четвертого сумматора,выход которого соединен с четвертым-Входом второго сумматора, выход одиннадцатого блока сравнения подключенк управляющему входу девятого интегратора, через четвертый развязываюшийдиод к управляющему входу седьмого интегратора и через пятый развязываюшийдиод к управляющему входу десятого интегратора, выход которого соединен спервым входом двенадцатого блока сравнения и информационным входом четырнадцатого ключа, выход которого подключен к выходу седьмого интегратора,выход одиннадцатого интегратора соединенс первым входом пятого сумматора, выход которого подключен к второму входудвенадцатого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входамиодиннадцатого интегратора и четырнадцатого ключа и чеоез шестой развязывающий диод с управляющим входом седьмогоинтегратора, выход третьего ключа черезседьмой развязываюший диод подключенк управляющему входу десятого интегратора, выход тринадцатого ключа соединенс информационным входом двенадцатогоинтегратора, выход которого подключен кпервым входам тринадцатого и четырнадцатого блоков сравнения, шестого сумма-тора и через первый усилитель и восьмойразвязываюший диод к управляющемувходу тринадцатого ключа, управляющийвход двенадцатого интегратора соединенс выходом четырнадцатого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу соответствующего источника напряжения и первому входу пятнадцатогоблока сравнения, выход которого соеди.-.нен с управляющими входами тринадцатого интегратора и пятнадцатого ключа, выход тринадцатого блока сравнения через девятый развязываюший диод подключен к управляющему входу шестнадцатого ключа, выход которого соединен с информационным входж тринадцатого интегратора, выход которого подключен к вторым входам пятнадцатого блока сравнения и шестого сумматора и через второй усилитель и десятый развязываюший диод к управляющему входу шестнадцатого ключа,5 6 5 94206 выход шестого сумматора соединен с Ин формационным входом двенадцатого ключа, выход которого подключен к пятому .входу второго сумматора, выход пятнадцатого ключа соединен с информационны ми входами семнадцатого ключа и че тырнадцатого интегратора, выход которого подключен к первому входу шестнадцатого блока сравнения и через третий усилитель и десятый развязывающий диод кО управляющему входу пятнадцатого ключа, выход шестнадцатого блока сравнения соединен с управляющим входом семнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному входу пятнадцатого15 интегратора, выход которого соединен с первыми входами семнадцатого и восемнадцатого блоков сравнения и седьмого сумматора, выход которого подключен к шестому входу второго сумматора, 20 выход семнадцатого блока сравнения через одиннадцатый развязывающий диод соединен с управляющим входом восемнадцатого ключа, выход которого подключен к информационному входу шестнад 25 цатого интегратора, выход которого сое динен с вторым входом седьмого сумма.тора, первым входом девятнадцатого блока сравнения и через четвертый усилитель и двенадцатый раэвязывающий диод с уп- ЗО равляющим входом восемнадцатого ключа, управляющий вход шестнадцатого интегратора подключен к выходу девятнадцатого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом соответствующего зь источника напряжения и вторым входам .восемнадцатого блока сравнения, выход которого подключен к управляющим входам четырнадцатого и пятнадцатого интегратора, второй вход первого блока сравне ния соединен с выходом восьмого сумматора, первый вход которого подключен к выходу девятнадцатого ключа, информационный вход которого соединен с пе выми входами двадцатого и двадцать первого блоков сравнения и выходом семнадцатого интегратора, управляющий вход которого подключен к выходу двадцать пеу вого блока сравнения, выход двадцатого блока сравнения соединен с управляю.- щим входом девятнадцатого ключа, информационные входы первого, десятого, одиннадцатого и семнадцатого интеграторов, первого, четвертого, шестого, восьмого,десятого, одиннадцатого, тринадцатого, пят надцатого, шестнадцатого и восемнадцатого ключей, вторые входы пятого и вось мого сумматоров, сеДы 4 ого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, три надцатого, шестнадцатого, семнадцатого, двадцатого и двадцать первого блоков сравнения подключены к выходамсоответствующих источников напряжения,На чертеже представлена схема предлагаемого устройства,Устройство содержит источники 1 напряжения, сумматор 2, блок 3 моделирования ритма синоатриального узла, блок 4моделирования влияния ритма дыхания иаритм ЭКГ, блок 5 моделирования зубца, Р ЭКГ, блок 6 моделирования зубца Йблок 7 моделирования автоматии желудочков сердца, блок 8 моделирования зубца Я, блок 9 моделирования зубца Т.Блок 3 моделирования ритма синоатриального узла содержит интегратор 10,блок 11 сравнения, ключ 12 и интегратор 13.Блвк 4 моделирования влияния ритмадыхания на ритм ЭКГ содержит интегратор 14, блок 15 сравнения, ключ 16, суюматор 17 и блок 18 сравнения. Блок 5 моделирования зубца Р содежит блок 19 сравнения, ключ 20, интегратор 21, блоки 22 и 23 сравнения,ключи 24, интегратор 25, сумматор 26,блок 27 сравнения, ключ 28, интегратор 29, блоки 30 и 31 сравнения, ключ 32, интегратор 33,:"умматор 34,ключ 35, раэвязываюшие диоды 36 и 37,ключ 38.Блок 6 моделирования зубца Й со-. "фдержит интегратор 39, блок 40 сравнения,ключ 41, интегратор 42, сумматор 43,блоки 44 и 45 сравнения, ключ 46, интегратор 47, блок 48 сравнения, развязываюший диод 49, ключи 50 и 51, раэ-.вязывающий диод 52.Блок 7 моделирования, автоматикижелудоч ков сердца содержит интеграторы53 и 54, сумматор 55, блок 56 сравнения, япоч 57, развязываюшие диоды 58и 59.7 9420Устройство работает следующим обраВ блоке 3 моделирования ритма синоатриального узла, образуется ритм,моделирующий ритм активности синоатри-, зального узла. Частота ритма блока 3 истепень влияния на него ритма блока 4определяется напряжениями, которые подаются на их входы с выходов источников напряжения. Сигналы, поступающие с 10выхода блока 3 на первый вход блока 5,определяют время включения этого блокав работу. Сигналы на внешних входах бло.ка 5 форкируют модель зубца Р и еговариации, сигнал с первого выхода блока 5 прекращает доступ сигналов с выхода блока 3 на вход блока 5. Сигналыс выходов блока 5 поступают на соответствующие входы сумматора 26 в той вре-,менной последовательности, которая определяется сигналами на входах блока 5,Сигнал с второго выхода блока 5, поступая на первый вход блока 6, включаетэтот блок в работу, дальнейшая активностьблока 6 зависит от поступления сигнала . 5на его второй вход с выхода блока 3.В блоке 6 происходит формирование моделей зубцов правого и левого желудочковПри синхронной работе узлов блока навыходе его формируется сигнал, модели-. Мрующий зубец К ЭКГ. Синхронизация работы блока 6. обусловлена нормальнымрежимом поступления сигналов йа еговнешние входы, Однако при изменениинормального режима поступления этих ззсигналов происходит модификация моделизубца Р в приближении к той или инойпатологии его образования, Сигнал с первого выхода блока 6, поступая на третий вход блока 3, вызывает образование 40паузы в его активности. Время паузыопределяется конструкцией блока 3 и сщъналами на его внешних входах. При нормальном режиме работы устройства конец паузы в блоке 3 является началом 45нового ритма активности блока 5 и все го устройства, однако, если вследствиевнеочередного возбуждения блока 6 (модель экстрасистолы желудочков), сигналс первого его выхода поступает на третий вход блока 3 в период паузы, тоон удлиняет ее (модель компенсаторной паузы после экстрасистолы), В нормальном режиме сигналы с выхода блока3 и блока 4 подавляют активность бло 55ка 7 моделирования автоматии желудочков, Если же сигналы подавления (модельблокады проводимости) не поступают,то блок 7 начинает вырабатывать свой 658собственный ритм. В результате после продолжительной паузы восстанавливается активность блока 6, однако эта активность. имеет уже другой ритм, свойственный собственной автоматии желудочков сердца.Сигнал с выхода блока 6 поступает на вход, блока 8 моделирования зубца 5. и включает его в работу. Величина зубца,5 и его временной интервал зависит от сигналов на внешних входах этого блока. Сигнал с выхода блока 8 поступая на вход блока 9 моделирования Т, включает этот блок в работу, В дальнейшем формировании зубца Т ЭКГ сигналы с выхода блока 8 не участвуют. Сигналы с выходов блоков 5, 6, 8 и 9 поступают на входы сумматора 2 в строгой поспедовательности за исключением тех случаев, . когда цели моделирования ЭКГ заключа-ются в моделировании последовательностей ЭКГ, свойственных патологическим процессам и состояниям. В этих случаях интервалы между зубцами Р, й, 5 и Т могут изменяться, отражая соответствующие изменения ЭКГ в патологических процессах. Также могут меняться величины и форма зубцов ЭКГв соответствии с моделируемым процессом. Напряжение., которое поступает с источника 1 напря жения на соответствующий вход сумматора 2, моделирует изоэлектрическую линию ЭКГ. Изменением этого напряжения и записью в соответствующий момент напряжения на выходе сумматора можно калибровать зубцы модели ЭКГ.Ритм работы блока 3 является задающим :ритмом для работы всего устройства. На первый вход интегратора 10 поступает напряжение, которое интегрируется во времени и поступает на первый вход блока 11 сравнения. Начиная с момента, когда напряжение на первом входе блока 11 сравнения сравняется с напряжением на ее втором входе, на ее выходе появляется напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 12 и 35, нор-. мальные положения которых закрытое. Открытие ключа 12 открывает доступ напряжения на первый вход интеграто-. ра 13. Интегратор 13 интегрирует входное напряжение по времени и подает его на входы блоков 19 и 27 сравнения, Срыв работы интегратора 13 происходит в момент подачи напряжения на его второй вход с выхода блока 5, а срыв работы интегратора 10 - после подачи напряжения на его вход с выхода блока 6, Таким образом, в ритме подачи напряже994206 ния с выхода интегратора 13 ооразуется пауза, обусловленная враенем, необходимым для достижения равенства напряже - ний на обоих входах блока 11 сравнения.Благодаря работе блока 4 на втором 5 входе блока 11 .сравнения напряжение меняется в определенном ритме, обусловленном ритмом включения ключа 16, нормальное положение которого закрытое. Ключ 16 переходит в открытое состоя О ние после того, как напряжение на пер.вом входе блока 1 5 сравнения достигнет напряжения на ее втором. входе, что зависит от характеристики интегратора 14 и того напряжения, которое поступает на 15 его первый вход. Время нахождения ключа 16 в открытом состоянии зависит от разности напряжений, поступающих на входы блоков 15 и 18 сравнения. Следовательно, напряжение с выхода интегра о тора 14 начинает поступать на второй вход сумматора 17 с момента достижения этого напряжения значения напряжения на втором входе блока сравнения 1 5 и прекращает поступать в момент дости жения значения напряжения на втором входе блока 1 8 сравнения В этот периодвремени напряжение интегратора 14 добавляется к напряжению на входе сумматора 17, вследствие чего пауза в ритме зо включения ключа 12 удлиняется. Так как скорость роста напряжения на выходе интегратора 10 превышает скорость роста напряжения на выходе интегратора 14, что обусловлено соответствующими характеристиками этих интеграторов, то подключение блока 4 к входу блока 3 не приводит к полной зависимости ритма включения ключа 12 от работы блока 4,Характеристики интеграторов 10 и 14,ао а также напряжения на входах блоков 3 и 5 подбираются таким образом, чтобы в нормальном режиме работы устройства на четыре переключения ключа 12 приходилось одно переключения ключа 16. 45 Таким образом, два акта переключения ключа 1 2 приходится в режиме влияния блока 4 и два переключенияв режиме отсутствия этого влияния. Этим достигается моделирование дыхательной аритмии сердечной деятельности. Естественно степень дыхательной аритмии можно легко изменять путем изменений величин напряжения, подаваемого на внешНИе входь; блоков 3 и 4, . 55Модель синусовой брадикардии, т. е, урежения числа синусэвых импульсов и соответственно сердечных сокращений 5 10до 60 и меньше, легко моделируется наустройстве путем снижения напряженияна внешних входах блоков 3. В противоположность этому синусовая тахикардия,учащение ритма раооты сердца, можетлегко, моделироваться соответственным увеличением напряжения на внешнихвходах блока 3.Работа блока 5 в нормальном режимезаключаетсяв следующем. При достижении на выходе интегратора 13 напряжения, равного напряжению на втором входе блока 19 сравнения (также блока 27сравнения), открывается ключ 20, нормальное положение которого закрытое. На.пряжение с внешнего входа поступает напервый вход интегратора 21. Напряжениес выхода интегратора 21 поступает,напервый вход сумматора 26 и формируетвосходящую часть модели зубца Р ЭКГ.Как только напряжение на выходе интегратора 21 достигнет напряжения на второмвходе блока 23 сравнения, напряжениена ее входе открывает ключ 24, нормаль.ное положение которого закрытое, и напряжение с внешнего входа блока 5 поступает на первый вход интегратора 25.Напряжение с выхода интегратора 25поступает на инвертирующий вход сумматора 26 и вычитается из напряжения,доступающего в эти интервалы временис выхода интегратора 21. Характеристи-ки интеграторов 21 .и 25 выбраны таким образом, чтобы скорость нарастаниянапряжения на выходе интегратора 25была больше нарастания напряжения навыходе сумматора 26 (напряжение будетвначале нарастать в замедляющемся темпе,а затем снижаться). Таким образом формируется зубец Р. Через некотороевремя, характеризующее ширину зубце Р,напряжение на выходе интегратора 25превысит напряжение на выходе интегратора 21 и на выходе сумматора 26 создается небольшое напряжение противопсьложной полярности. Этим самым формируется зубец Ц ЭКГ,Величина зубца Р определяется напряжением на входе ключа 20, напряжениемна втором входе блока 23 сравнения.Ширина зубца Р определяется характериотиками интеграторов 21 и 25, Величиназубца определяется соотношением весов:.ервого и второго входов блока 22 сравнения. Как только величина напряжениячм втором входе превысит напряжениена ее первом входе, на выходе блока 22сравнения появляется напряжение, которое, поступая на вторыевходы интегра12 11 9420торов 21 и 25 срывает их работу. Наинтервал времени между зубцами Т иР -КГ оказывает влияние напряженивна втором входе блока 19 сравнения.Характеристики нарастания напряжения в 5интеграторах 21 и 25 в несколько разпревышают соответствующую характеристику интегратора 13, Таким образом,при снижении напряжения на первом входе блока 19 сравнения можно добитьсяформирования нескольких, следующих другза другом зубцов Р за один цикл актив-ности блока 3. Подбором напряжения навтором входе блока 1 9 сравнения можнополучить ряд моделей нарушения предсерд 15ного ритма. Повышением напряжения навтором входе блока 19 сравнения с одновременным снижением напряжения навтором входе блока 31" сравнения можнополучить модель предсердной асистолии, 20редко наблюдающееся нарушение ритма,когда на ЭКГ зубец Р отсутствует. Вэтом случае модель зубца Р не успеваетсформироваться до начала формированиямодели желудочкового коМплекса С),РЯ 25и Т в блоках 6-9.Нарушение синхронности сокращенийпредсердий, появление зазубренных зубцов Р в модели ЭКГ моделируется раосогласованием напряжений на вторых 30входах блоков 19 и 27 сравнен%я, Вэтом случае фораирование модели зубцаР на выходе сумматора 26 опережаетформирование модели зубца Р насумма-,торе 34; что приводит к несовпадениюво времени их вершин,ЭКГ при тяжелой патологии - мерцании предсердий, когда предсердия в целомне сокращаются, а происходит лишь "подергивание (фибрилляция) отдельных мы шечных пучков, моделируется на устройстве тем, что снижается до минимуманапряжение на вторых входах блоков 19и 29 сравнения. В результате снижениянапряжения на вторых входах блоков 23 ,и 31 сравнения в интеграторах 21 и25 не успевает создаться достаточныйуровень напряжения для формирования вооходящих частей зубца Р, так как быстрое уравнение напряжений на входах бло-ков 22 и 30 сравнения приводит к срывуработы блока 5,Работа блока 5 в нормальном режиме заключается в следующем. Послеподачи сигнала с выхода блока 5 науправляющий вход ключа 36, нормальноеположение которого закрытое, ключ 35пропускает сигналы с выхода блока 3на управляющий вход ключа 38, нормаль ное положение которого закрытое, и через диод 37 на свой собственный управляющий вход, Таким образом доста точно появления напряжения на выходе блока 31 сравнения, чтобы ключи 35 и 38 перешли в открытое состояние и про должали быть открытыми до тех пор, пока на выходе блока 11 сравнения будет существовать напряжение. Сигнал с входа блока 6 через ключ 38 и через ключ 50, нормальное положение которого открытое, поступает на вход интегратора 39, Время достижения на выходе интегратора значения напряжения, равного напряжению вторых входов блоков 40 и 45 сравнения моделирует интервал Р - Ц,. В нормальном режиме работы устройства напряжение, подаваемое на второй вход блока 40 сравнения, равно напряжению на втором входе блока 45 сравнения, что обеспечивает синхронную работу узлов, моделирующих электрическую активность правого и,левого желудочков сердца. При моделировании некоторых патологических процессах напряжения, подаваемые на вторые входы этих блоков сравнения, будут отлучаться друг от друга. При этом на выходе сумматора 43 будет иметь место сигнал, моделирующий расщепление зубца КПоявление напряжения на выходе блока 40 сравнения и блока 45 сравнения сопровождается открытием ключа 41 (46), нормальное положение которого закрытое. Напряжение с внешнего входа поступает через открытый ключ 41 на первый вход интегратора 42, напряжение на выходе которого моделирует формирование зубца К ЭКГ, Крутизна зубца й электрокардиограммы моделируется напряже - нием, подаваемым на вход ключа 41.Величина зубца Р моделируется напряже, нием, подаваемым на второй гхоц блока 44 сравнения (48 в модели левого желудочка сердца) Напряжение с выходов интеграторов 47 и 42 суммируется в сумматоре 43 и поступает на сигнальный выход блока 6, Как только напряжение на выходах интеграторов 42 и 4 7 достигнет напряжений на вторых входах схем сравнения 44 н 48, соответственно, происходит разрядка конденсаторов интеграторов, напряжение на выходе сумматора 43 соответственнопадает. При этом в нормальном режиме на вторые входы блоков сравнения 44 и 48 подаются равные значения напряжения, При моделях патологических изменений зубца напряжения, поступающие на вторые входы схем 44 и 48 срэв13942065 14тся друг от друга, чем доо- пирает блок сртигается моделирование расщепления и делирования блокады атривентрикулярнойсглаженности зубца Я ЭКГ, наблюдаемо- и роводимости, напряжение подается наго при некоторых формах инфаркта,входы ключей 50 ч 51, нормальное поло. Напряжение с выхода блока 44 срав жение которых открытое. Закрытие этих нения поступает на второй вход интегра- ключей приводит к следующему. После тора 10, Срыв работы интегратора 10 очередного формирования зубца Р и срыприводит к возникновению паузы в подаче ва работы интегратора 39, активность сигналов с выходов блока 3. В нормаль- блока 6 прекращается на некоторое.боном режиме появление сигналов на выхо О лее продолжительное время, чем в обычдах блока 3 совпадает с окончанием работы блока 9 формирования зубца, Т. В случае же внеочередного возбуждения блока 6 (модель экстрасистолы желудочном режиме, так как на вход интегратора 39 больше не поступает напряжение,. Эта пауза соответствует наблюдаемому вестественных условиях временному прекращению активности желудочков при об -разовании блока атривентрикулярногоузла,ков) сигнал с выхода блока 44 сравнения 15поступает на второй вход интегратора 10внеочередно, В результате интервал Закрытие ключа 51 и прекращение активности блока 6 приводит к тому, чтоТ-Р ЭКГ увеличивается, что соответствует модели компенсаторной паузы в работе сердца после внеочередного сокращенияО на второй вход интегратора 53 не посту- желудочков. пают сигналы. В результате на выходеВ момент .появления на выходе бло- интегратора 53 начинает расти напряжека 45 сравнения напряжения включается ние. Конструкция интегратора 53 позвав работу блок 8 моделирования зубца 5ляет достичь на его выходе большего В нормальном режиме работа блока 7 25 напряжения, чем сумма напряжений иа моделирования автоматии желудочков по- выходе интегратора 54 и первом входе давлена работой блока 3 модели синоат- сумматора 55, как только на выходе инриального узла и нормальной работой бло тегратора 53 напряжение начинает прека 6, Такое подавление осуществляется вышать напряжение на втором входе блотем, что на второй вход интегратора 53 10 ка 56 сравнения, напряжение на его вы(вход срыва его работы) поступает нап- ходе поступает на управляющий вход клюряжение с выхода блока 3 и с выхода ча 57, нормальное положение которого блока 48 сравнения блока 6. В резуль- закрытое, и открывает доступ напряжению тате напряжение на выходе интегратора интегратора 53 на первые входы схем 45 53 поступающее на первый вход блока135и 40 сравнения. С этого момента ритм 56 сравнения, не достигает напряжения работы блока 6 подчиняется ритму рабона втором входе этого блока сравнения. ты блока 7 моделирования собственной Напряжение на втором входе блока 56 автоматии желудочков, Напряжение с сравнения образуется в результате пода- выхода блока 56 сравнения поступает на чи напряжения на первый вход сумматора, второй вход интегратора 54 и срывает 55 с внешнего входа блока 7 и на вто- его работу. Срыв работы интегратора 53 рой вход сумматора 55 с выхода интег- происходит в результате подачи напряратора 54, на первый вход которого посг жения на его второй вход с выхода бло.- тупает напряжение с внешнего входа бло- ка 48 сравнения через диод 59, вследка 7, При этом режимы работы.интегра- ствие срыва интегратора 54 пауза меж 45торов 53 и 54 составлены таким обра- ду активностями блока 7 в его работе зск, чтобы скорость нарастания напря- будет меньше начальной паузы жред его жения на выходе интегратора 53 значи- включением, что соответствует модели ретельно превышала скорость нарастания жима собственной автоматии желудочков напряжения на вых)де интегратора 54. при блокаде атривентрикулярного узла,50Разность скоростей нарастания напряже- Со времени включения блока 7 риг" ний на выходах этих интеграторов регу- мы работы блока 6 и блока 5 взаимолируется, кроме того, напряжениями на независимые В естественных условиях1их пеРвых входах. Но так как в ноРмал при блокаде атривентрикулярного узы на ном режиме работы устройства работа один желудочкавый комплекс может приинтегратора 53 периодически Срывается, ходиться несколько зубцов Р.55напряжение на его выходе не достигает Работает ,.блок 8 моделирования эубпорогового значения, Крсме того, раз ца 5,ЭКГ следующим образом. Сигнал, . включенный в работу интегратор 54 эа- поступакнпий с выхода блока 45 сравне15 9420ния блока 6 через диод 60, открываетключ 61, нормальное положение которогозакрытое, и одновременно .запирает ключ72, нормальное положение которого открытое. Напряжение с входа ключа 61 5поступает на первый вход интегратора 62и с его выхода через усилитель 63 идиод 64 на управляющий вход ключа 61;Таким образом открытие ключа 61 обусловлено сигналом с блока 6, а его закры тие - срывом интеграторе 62. Напряже - .ние с выхода интегратора 62 поступаетна первый вход сумматора 71. но непоступает дальше, так как пока сохраняется активность блока 6, ключ 72 находится в закрытом состоянии.Достижение напряжения на выходе интегратора 62 уровня напряжения на вто ром входе блока 63 сравнения приводитк открытию ключа 67 и включению в щоработу интегратора 68, В этот моментвремени происходит срабатывание блока48 блока 6 и на вход ключа 70 перестает поступать запирающее напряжение,На выходе сумматора 71 появляется 25напряжение, моделирующее нисходящуючасть зубца 5 . Напряжение на выходе интегратора 68 нарастает быстреенапряжения интегратора 62 и поступаетна инвертирующий вход сумматора 71В результате более раннего вйюченияв работу интегратора 62 напряжение на его выходе вначале будет превосходить1напряжение на выходе интегратора 68, ,что моделирует нисходящую часть зуб ца Я, Затем разность напряжений, поступающих на входы сумматора 71, вслед ствие большой скорости нарастания напряжения на выходе интегратора 68 начинает уменьшаться, В момент, когда на- пряжение на выходе интегратора 68 начинает превышать напряжеиие на выходе интегратора 62 (формирование начала зуб ца Т), появляются напряжения на выходах блоков 73 и 74 сравнения, которые поотупают на вторые входы интеграторов 62 и 68 и срывают их работу.Одновременно напряжение выхода блошка 74 сравнения открывает ключ 75 блока 9. Напряжение с соответствующего50 внешнего входа блока 9 через открытый ключ 75 поступает на первый вход ин.тегратора 76 и одновременно на вход ключа 80, нормальное положение которого закрытое." 55Напряжение с выхода интегратора6 усиливается в усилителе 77 и через диод 78 поступает на управляющий вход ключа 75, поддерживая его открыта соо тояние после прекращения подачи напряжения с выхода блока 74 сравнения.Напряжение с выхода интегратора 76 поступает на первый вход блока 79 сравнения, В момент достижения на интегра торе 76 напряжения, равного напряжению второго входа блока 79 сравнения, открывается ключ 80 и напряжение с внешнего входа блока 9 поступает на первый вход интегратора 81, формирующего восходящую часть зубца Т. Напряжение на втс ром входе блока 79 сравнения обуславливает интервал К-Т, который в нормальных условиях минимальный и может отсутствовать, но при некоторых формах патологии сердца увеличивается. Далее работа блока 9 не отличается от работы блока 8, данном случае напряжение интегратора 85 формирует нисходящую часть зубца Т. В момент уравнивания напряжений на выходах интеграторов 81 и 85 образуется напряжение на выходах блоков 88 и 89 сравнения, которое,поступает на вторые входы интеграторов 81 и 76 и соответственно на второй вход интегратора 85, На этом цикл работы устройства заканчивается и начинается формироваться второй его цикл.Устройство позволяет моделировать как нормальные ЭКГ с соответствующими характеристиками, как форма и величина зубцов ЭКГ, интервалы между зубцами, так и ее изменения при различных патологиях сердечной деятельности, например блокады атривентрикулярного узла, инфаркт миокарда, стенокардия и т. д. формула из обре те нияУстройство для моделирования электро- кардиограммы, содержащее два сумматора, два интегратора, источник напряжения, два блока сравнения и ключ, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены источники напряжения, сумматоры, интеграторы, ключи, блоки сравнения, развязывающие диоды и усилители, причем выход первого интегратора соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого подключен к управляющюл входам первого, второго и третьего ключей, выход первого. ключа соединен с входом второго интегратора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих источников напряжения, выход второго блока сравнения подключ.н17 94206 к управляющему входу четвертого ключа, выход которого соединен с информационным входом пятого ключа и информационным входом третьего интегратора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и первому входу четвертого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами второго, третьего и четвертого интеграторов, выход четвертого интегратора подключен 101к второму входу четвертого блока сравнения и второму входу первого сумматора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу соответствующего источника напряжения, выход третьего интегратора соединен с первым входом пятого блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу пятого ключа, выход которого соединен с информационным входом четвертого интегратора, выход третьего блока сравнения подкЛочен к управляющему входу шестого ключа, выход которого соединен с. информационными входами седьмого ключа и пятого интегратора, выход которого подключен к первым входам шестого и седьмого блоков сравнения и первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выходу шестого интегратора и второму входу шестого блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами пято 35 го интегратора и шестого интегратора, информационный вход которого подключен к выходу седьмого ключа, управляю. ший вход которого соединен с выходом седьмого блока сравнения и через. первый40 развязываюший диод с информационными входами второго ключа, выход которого подключен к управляющему входу вось мого ключа и через второй раэвязывающий диод к информационному входу второ.45 го клю, выход всмого клюа соединен с управляющим входом девятого -ключа, выход которого подключен к информационному входу седьмого интегратора, выход которого соединен с первы 50 ми входами восьмого и девятого блоков сравнения, выход восьмого блока сравнения подключен к управлявшему входу десятого ключа, выход которого соединен с информационным входом восьмого интеко ратора, выход которого подключен к пер55 вому входу четвертого сумматора и де- сятого блока сравнения, выход которого соединен с управляютми входами первого и восьмого интеграторов, выход девятого блока сравнения подключен к управляюшим входам одиннадцатого и двенадцатого ключей и через третий развяэываюший диод к управляющему входу тринадцатого кл 1 оча, выход одиннадцатогоключа соединен с информационным вхадом девятого интегратора, выход которого подключен к первому входу одиннадцатого блока сравнения и второмувходу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом второго суэц штора, выход одиннадцатого блокасравнения подключен к управляющему входу девятого интегратора, через четвертыйразвязывающий диод к управляющемувходу седьмого интегратора и через пятый развязывающий диод к управляющемувходу десятого интегратора, выход которого соединен спервым входом двенадцатого блока сравнения и информационным входом четырнадцатого ключа, выход которого подключен к выходу седьмого интегратора, выход одиннадцатогоинтегратора соединен с первым входомпятого сумматора, выход которого подклкчен к второму входу двенадцатого блокасравнения, выход которого соединен .суправляющими входами одиннадцатого интегратора и четырнадцатого ключа и через шестой раэвязывающий диод с управляющим входом седьмого интегратора, выход .третьего ключа через седьмой раэвяэывающий диод подключен к управляюнему входу десятого интегратора, выходтринадцатого ключа соединен с информационным входом двенадцатого интегратора,выход которого подключен к первым входам тринадцатого и четырнадцатого блэков сравнения, шестого сумматора и через первый усилитель и восьмой развязывающий диод к управляющему входу тринадцатого ключа, управляющий вход двенадцатого интегратора соединен с выходом четырнадцатого блока сравнения,второй вход которого подключен к выходу соответствующего источника напряжения и первому входу пятнадцатого блокасравнения, выход которого соединен суправляющими входами тринадцатого интегратора и пятнадцатого ключа, выходтринадцатого блока сравнения через девятый развяэывающий диод подключен куправляющему входу шестнадпа того ключа, выход которого соединен с информационным входом тринадцатого интегратора, выход которого подключен к вторымвходам пятнадцатого блока сравнения ишестого суьщатора и через второй уси