多功能程控心臟刺激儀的製作方法

2023-10-31 14:25:02 1

專利名稱:多功能程控心臟刺激儀的製作方法
本發明屬於醫用電子儀器。
利用程控心臟刺激儀能對病人心臟各部位的電生理參數進行主動測量，揭示心律失常的機理，為常規心電圖提供確切的資料和補充說明，以便於醫師對症施治。其次在研究中發現，不少類型的心律失常可以用電脈衝刺激進行直接的治療，對症狀嚴重的心動過速，往往只需1至2個電脈衝的刺激就能立即終止，起到了藥物無法比擬的效果。所以程控心臟刺激儀在心臟的電生理研究及臨床中具有重要的作用。
目前國內外已經實用的各種程控心臟刺激儀大多數經靜脈取出心電信號，也即為創傷性的。此外還不具有自動識別心動過速的裝置。所以對電生理研究帶來了不便，也給患者帶來了極大的痛苦。如美國Medtronic 5325型程控心臟刺激儀。
實現無創傷地提取心電信號，即從食道提取心電P波信號，以使心臟刺激與心房同步，其主要的困難在於由於經食道刺激心臟的脈衝電壓幅度一般最大需達四十伏電壓以上，而食道心電P波信號的電壓幅度一般僅零點幾毫伏左右。因此當刺激脈衝發出後，其後電位將嚴重阻塞後面的心電放大電路，以致使得刺激脈衝後的相當一段時間內心電信號被淹沒而不能取出。
本發明針對上述存在的問題設計了一種新型的多功能程控心臟刺激儀。
圖1至圖4為本發明的原理示意圖，其中圖1為本發明的電路總框圖。其中1為刺激脈衝後電位抑制電路、2為心電放大整形電路、3為心動過速自動識別電路、4為控制門電路、5為時鐘電路、6為計數器電路、7為比較器電路、8為寄存器電路、9為評碼顯示電路、10為程控脈衝發生電路、11為加、減控制電路、12為面板控制及輔助電路、13為電極。
圖2為刺激脈衝後電位抑制電路1的原理圖。其中S1、S2為開關電路、14、15、16為時延控制電路。
圖3為刺激脈衝後電位抑制電路1的開關時延時序波形圖。
圖4為心電過速自動識別電路3的原理圖。其中17為集成振蕩電路，電阻R、電容C為集成振蕩電路17的外接定時元件、S3、S4為開關電路、D為二極體、VDD為電源電壓、電阻R1、電容C1為一時延控制電路。
本發明的原理描述如下從圖1可知，由電極13將經食道或經靜脈的心電信號取出，輸入刺激脈衝後電位抑制電路1(當有刺激脈衝時，該電路能有效地抑制刺激脈衝後電位對心電信號的影響，其原理將在下面另述)後被送入心電放大整形電路2，輸出與心電P波信號對應的脈衝信號至心動過速自動識別電路3(該電路的原理將在下面另述)，識別電路3如認為已發生心動過速則發出命令打開控制門電路4。該門電路4即允許時鐘電路5對計數器電路6進行計數，當計數器的數碼與寄存器電路8的數碼(通過面板控制電路預置)相等時，比較器電路7就輸出一個符合脈衝。該符合脈衝有四個作用。(一)送到程控脈衝發生電路10經整形、功率放大後作為刺激脈衝S去刺激心臟，以達到終止心動過速的目的。(二)通過加、減控制電路11使寄存器電路8的預置數碼自動進一位或退一位，以等待下一次的比較。(三)使計數器電路6清零，以準備接收下一次時鐘信號。(四)使控制門電路4關閉。
如果符合脈衝輸出後不能終止心電過速，則連續發生的心動過速心電信號繼續被識別電路3所識別，再一次打開控制門電路4，時鐘電路5重新對計數器電路6進行計數，並且與下一時刻的寄存器電路8的數碼進行比較，再次輸出一個符合脈衝。這樣周而復始地以一定變化速率不斷向前或向後掃描輸出符合脈衝去刺激心臟，一定能找到某一個恰當時刻，輸出的符合脈衝恰好能終止心動過速。此時，通過評碼顯示電路9顯示出來的寄存器電路8的數碼即為終止心動過速的「窗口時間」。也即為被識別為心動過速的心電信號P波脈衝與刺激脈衝之間的時間間隔。
當心動過速終止時，恢復正常的心電信號已不能被識別電路3所識別，則控制門電路4就一直處於關閉狀態，也就不再有符合脈衝輸出。
心動過速自動識別電路3的原理可由圖4來描述。其中集成振蕩電路17系採用復旦大學電子工廠生產的4E318集成振蕩電路。它的振蕩頻率由外接的定時元件電阻R及電容C決定。該集成振蕩電路17有這樣的功能當在外接定時元件R、C上並接一開關時，如果開關信號的頻率高于振蕩頻率，則振蕩器停止工作，振蕩器輸出Vr′處於高電位。當開關信號的頻率低于振蕩頻率時，則振蕩器輸出一定頻率的負脈衝信號。
於是從圖4可知，在經心電放大整形電路2輸出的心電P波脈衝送入該電路的開關電路S3時，如果心電P波脈衝信號的頻率低于振蕩頻率(也即沒有發生心動過速)此時振蕩器工作，Vr′輸出一定頻率的負脈衝，通過二極體D偶合輸出。但是只要集成振蕩電路17的外接定時元件R、C的時間常數大大小於時延控制電路R1，C1的時間常數，則電容C1還來不及被電源電壓VDD充電就將通過二極體D與振蕩電路17內部的輸出電晶體放電，所以輸出端Vr就始終處於低電位，從而開關電路S4始終處於斷開狀態，則心電P波脈衝信號就不能通過開關S4輸出。當心動過速發生時，即心電P波脈衝信號的頻率高于振蕩頻率，此時振蕩電路17停止工作，Vr′處於高電位，則二極體D截止，Vr也處於高電位，開關電路S4處於開啟狀態，心電P波脈衝信號通過開關電路S4輸出。
從圖4也可知，當心動過速的心電P波信號使振蕩電路17停止工作後，開關電路S4並不是立即打開，而是要經過一定的時間(VDD通過電阻R1向電容C1充電的時間)才能使Vr處於高電位，從而打開開關電路S4。也即只有當心電P波脈衝信號的頻率高于振蕩頻率且要持續一定的時間，識別電路才認為心動過速發生。本發明實際可取R1，C1的時間常數為10秒。
刺激脈衝後電位抑制電路1的原理可由圖2及圖3來描述。從圖2可知，當符合脈衝產生時，程控脈衝發生電路10輸出脈衝S，該脈衝經三個時延控制電路14、15、16分別至電極13及開關電路S1和S2。時延控制電路及開關S1和S2的脈衝時序如圖3所示。程控脈衝發生電路10輸出的脈衝S通過時延控制電路15產生B脈衝使S1閉合，通過電路16發出C脈衝使S2斷開，通過電路14延時t1時刻後產生A脈衝通過電極13去刺激心臟。其中A脈衝的寬度為τ，B脈衝的寬度即S1閉合的持續期為τ1，C脈衝的寬度即S2斷開的持續期為τ2，且設計時使得τ2＞τ1＞τ。由圖3可知，當A脈衝作用於心臟時，S1處於關閉，S2處於斷開狀態，這一情況即阻止了心臟刺激脈衝對心電放大電路2的作用。同時由圖3也可知，當τ2結束時，開關電路S4並不是立即恢復關閉狀態，而是要時間為t2的緩慢過程才恢復關閉，這一動作由時延控制電路16完成，它可避免由於S2的突然關閉而使識別電路3誤動作。
面板控制及輔助電路12可完成一系列的功能選擇和參數設置及顯示。如刺激脈衝電壓幅度的調節，刺激脈衝組合形式的選擇，寄存器電路8的數碼預置，向前或向後掃描控制的設定，自動或人工識別的設定(當人工識別時，即使得識別電路3不起作用，讓心電P波脈衝信號直接送入控制門電路4，而使控制門電路4一直處於打開狀態，此時可由面板直接控制發出各種形式的刺激脈衝)等等。
本發明由於考慮了實際電生理研究及臨床實際使用的各種情況，具有多種功能的程控刺激脈衝輸出形式，能實行多功能的心臟電刺激，如超速抑制、亞速競爭，程控早博刺激、成對及對
起搏刺激，猝發短陣刺激等。且本發明能有效地抑制刺激脈衝後電位對提取食道心電P波信號的影響，實現了無創傷食道心房同步刺激。同時由於具有心動過速自動識別裝置，所以具有臨床使用價值。
本發明為進行心臟電生理研究及治療心動過速提供了良好的設備條件。
權利要求
1.一種由心電放大整形電路2。控制門電路4。時鐘電路5。計數器電路6。比較器電路7。寄存器電路8。評碼顯示電路9。程控脈衝發生電路10。加減控制電路11。面板控制及輔助電路12。和電極13組成的多功能程控心臟剌激儀，其特徵在於它還包括下列部件A)由若干開關電路及時延控制電路組成的刺激脈衝後電位抑制電路1該電路連接於電極13和心電放大整形電路2之間。B)由定時元件為外接R、C集成振蕩電路17及若干開關電路和時延控制電路組成的心動過速識別電路3。該電路連接於心電放大整形電路2及控制門電路4之間。
2.根據權利要求
1所述的多功能程控心臟刺激儀，其特徵在於上述的刺激脈衝後電位抑制電路1由二個開關電路S1、S2及三個時延控制電路14、15、16組成。其開關時間及時延的時序為程控脈衝發生電路發出的脈衝S通過時延控制電路15產生B脈衝使S1閉合，通過電路16產生C脈衝使S2斷開，同時通過電路14延遲t1時刻後產生A脈衝通過電極13去刺激心臟。其中A脈衝的寬度為τ，B脈衝的寬度，即S1閉合的持續期為τ1，C脈衝的寬度，即S2斷開的持續期為τ2，且τ2＞τ1＞τ。當τ2結束後，S2要經過時間為t2的緩慢過程才恢復閉合。
3.根據權利要求
1、2所述的多功能程控心臟刺激儀，其特徵在於上述的心動過速識別電路3中有二個開關電路S3和S4、電路3中的時延控制電路為電阻R1及電容C1組成的定時電路。其中S3與上述集成振蕩電路17的外接R、C定時元件並接，其開關信號為心電P波整形信號。R1、C1組成的定時電路輸出作為S4的開關信號，心電P波整形信號作為S4的輸入輸出信號。
專利摘要
現有的程控心臟刺激儀一般均為創傷性的、且無自動識別的心動過速裝置。本發明利用脈衝開關技術，在儀器中設計了刺激脈衝後電位抑制電路，能經食道提取心電P波信號，實現了無創傷食道心房同步。且本儀器有自動識別心動過速功能，具有臨床使用價值。
文檔編號A61N1/365GK86100247SQ86100247
公開日1987年7月15日 申請日期1986年1月3日
發明者方祖祥, 沈友法 申請人:復旦大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan