RU2138195C1

RU2138195C1 - Device for express-control of man cardiac arrhythmia

Info

Publication number: RU2138195C1
Application number: RU98109373A
Authority: RU
Inventors: М.Д. Скубилин
Original assignee: Таганрогский государственный радиотехнический университет
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: medical devices applicable in control and diagnoses of man state in medical, sport practice and in any conditions of man vital activities. SUBSTANCE: device has pulse generator, source and setter of constant potential, threshold element, three pulse shapers, circular shift register, two delay elements, four AND elements, two pulse counters, two comparison elements, five groups of AND elements, arithmetic unit, two groups of OR elements, register of result, OR element and setter of permissible level of cardiac arrhythmia. Device indicates at its outputs the numerical values of cardiac arrhythmia, its dynamics, and warns on arrhythmia values beyond the permissible value in real time scale. Device is realizable on modern element base, with acceptable design outline and weight-dimensions and power characteristics. EFFECT: extended functional potentialities of device due to increased representativity of output information and its presentation in real time scale. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для контроля и диагностики состояния человека в медицинских и спортивных целях или для предупреждения человека о физических или эмоциональных перегрузках его организма в произвольных условиях жизнедеятельности. The invention relates to medical equipment and can be used to monitor and diagnose a person’s condition for medical and sports purposes, or to warn a person about the physical or emotional overload of his body in arbitrary conditions of life.

Известно устройство (см. Авторское свидет. СССР N 1264136, кл. G 04 F 10/04, 0/38, 1986 г.) для измерения времени нахождения сигнала в заданном амплитудном диапазоне, содержащее генератор(*) тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого(*) элемента И, выход которого соединен с сигнальным входом первого(*) счетчика импульсов, второй(*) элемент И, выход которого соединен с сигнальным входом второго(*) счетчика импульсов, формирователь(*) импульсов, арифметический блок(*), регистр(*), элемент задержки(*), элемент запрета, источник(*) постоянных потенциалов, первый(*) и второй пороговые элементы, причем сигнальные входы пороговых элементов соединены со входом устройства, а управляющие входы пороговых элементов соединены с соответствующими выходами источника потенциалов, выход первого порогового элемента соединен с прямым входом, а выход второго порогового элемента соединен с инверсным входом элемента запрета, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а третий вход соединен со вторым входом первого элемента И и шиной управления и через формирователь импульсов соединен со входом управления арифметического блока, входом обнуления регистра и через элемент задержки с входами обнуления обоих счетчиков импульсов, разрядные выходы которых соответственно соединены со входами арифметического блока, выходы которого соединены с установочными входами регистра. (Здесь * - признаки, общие с объектом изобретения). A device is known (see Author's certificate. USSR N 1264136, class G 04 F 10/04, 0/38, 1986) for measuring the residence time of a signal in a given amplitude range, containing a clock generator (*) whose output is connected with the first input of the first (*) element And, the output of which is connected to the signal input of the first (*) pulse counter, the second (*) element And, the output of which is connected to the signal input of the second (*) pulse counter, generator (*) of pulses, arithmetic block (*), register (*), delay element (*), prohibition element, source (*) of constant potentials, the first (*) and second threshold elements, the signal inputs of the threshold elements connected to the input of the device, and the control inputs of the threshold elements connected to the corresponding outputs of the potential source, the output of the first threshold element connected to the direct input, and the output of the second threshold element connected to the inverse the input of the inhibit element, the output of which is connected to the first input of the second element And, the second input of which is connected to the output of the pulse generator, and the third input is connected to the second input of the first electronic And both the control bus and through the pulse shaper are connected to the control input of the arithmetic unit, the register zeroing input, and through the delay element with the zero inputs of both pulse counters, the bit outputs of which are respectively connected to the arithmetic block inputs, the outputs of which are connected to the register setting inputs. (Here * are features common to the subject invention).

Недостатки известного устройства - ограниченность функциональных возможностей, что обусловлено низкой репрезентативностью выходной информации, т. к. устройство не наделено возможностью сравнения результатов с допусками и с предыдущими их значениями в реальном масштабе времени. The disadvantages of the known device is the limited functionality, due to the low representativeness of the output information, because the device is not endowed with the ability to compare results with tolerances and with their previous values in real time.

Известно устройство (см. Авторское свидет. СССР N 1814873, кл. A 61 B 5/0402, б. 18, 1993 г.) для анализа ритма сердца, содержащее генератор(*) тактовых импульсов, источник(*) постоянного потенциала, пороговый элемент(*), соединенный информационным входом со входом устройства, первый формирователь(*) импульсов, первый и второй элементы задержки(*), первый(*) и второй(*) элементы И, соединенные первыми входами с выходом генератора импульсов, первый(*) счетчик импульсов, соединенный счетным входом с выходом первого элемента И, второй(*) счетчик импульсов, соединенный счетным входом с выходом второго элемента И, арифметический блок(*), блок регистрации результата(*), задатчик(*) порога срабатывания, соединенный входом с выходом источника постоянного потенциала, а выходом - со входом ввода значения порога срабатывания порогового элемента, выход которого соединен со входом первого формирователя импульсов, кольцевой регистр(*) сдвига, соединенный входом сдвига с выходом первого формирователя импульсов, первым выходом - со вторым входом первого элемента И, а вторым выходом - со вторым входом второго элемента И, второй формирователь(*) импульсов, соединенный входом с третьим выходом регистра сдвига, а выходом со входом обнуления блока регистрации результата и через первый элемент задержки - со входом управления арифметического блока, третий формирователь(*) импульсов, соединенный входом с четвертым выходом регистра сдвига, а выходом - через второй элемент задержки со входами обнуления счетчиков импульсов, элемент сравнения(*), соединенный первыми и вторыми входами с выходами соответствующего счетчика импульсов, первая(*) группа элементов И, соединенных первыми входами с первым выходом элемента сравнения, а вторыми входами поразрядно с выходами первого счетчика импульсов, вторая(*) группа элементов И, соединенных первыми входами с первым выходом элемента сравнения, а вторыми входами - поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, третья(*) группа элементов И, соединенных первыми входами с третьим выходом элемента сравнения, а вторыми входами - поразрядно с выходами первого счетчика импульсов, четвертая(*) группа элементов И, соединенных первыми входами с третьим выходом элемента сравнения, а вторыми входами - поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, причем выходы первой и четвертой групп элементов И поразрядно соединены со вторыми информационными входами арифметического блока, а выходы второй и третьей групп элементов И поразрядно соединены с первыми информационными входами арифметического блока, пятая(*) группа элементов И, соединенных первыми входами с выходом второго формирователя импульсов, вторыми входами - поразрядно с выходами арифметического блока, а выходами - поразрядно с первыми информационными выходами блока регистрации результата, и третий(*) элемент И, соединенный первым входом с выходом третьего формирователя импульсов, вторым входом - со вторым выходом элемента сравнения, а выходом - со вторым информационным входом блока регистрации. (Здесь * - признаки, общие с объектом изобретения). A device is known (see Copyright certificate of the USSR N 1814873, class A 61 B 5/0402, b. 18, 1993) for the analysis of heart rhythm, containing a generator (*) clock pulses, a source (*) of constant potential, threshold element (*) connected by the information input to the input of the device, the first pulse shaper (*), the first and second delay elements (*), the first (*) and second (*) AND elements connected by the first inputs to the pulse generator output, the first ( *) a pulse counter connected by the counting input to the output of the first AND element, the second (*) pulse counter connected a counting input with the output of the second element And, the arithmetic unit (*), the unit for recording the result (*), the trigger (*) of the threshold, connected to the input with the output of the constant potential source, and the output to the input of the input of the threshold value of the threshold element, the output of which connected to the input of the first pulse shaper, a circular shift register (*) connected to the shift input with the output of the first pulse shaper, the first output to the second input of the first AND element, and the second output to the second input of the second element , the second pulse shaper (*) connected to the input with the third output of the shift register, and the output to the zeroing input of the result register and through the first delay element to the control input of the arithmetic block, the third pulse shaper (*) connected to the fourth output of the shift register and the output through the second delay element with inputs of zeroing the pulse counters, the comparison element (*) connected by the first and second inputs to the outputs of the corresponding pulse counter, the first (*) group of elements And connected connected by the first inputs with the first output of the comparison element, and the second inputs bitwise with the outputs of the first pulse counter, the second (*) group of AND elements connected by the first inputs to the first output of the comparison element, and the second inputs - bitwise with the outputs of the second pulse counter, the third (* ) a group of AND elements connected by the first inputs to the third output of the comparison element, and by the second inputs - bitwise with the outputs of the first pulse counter, the fourth (*) group of And elements connected by the first inputs to the third output element and comparisons, and the second inputs - bitwise with the outputs of the second pulse counter, and the outputs of the first and fourth groups of elements And bitwise connected to the second information inputs of the arithmetic block, and the outputs of the second and third groups of elements And bitwise connected with the first information inputs of the arithmetic block, fifth ( *) a group of AND elements connected by the first inputs to the output of the second pulse shaper, the second inputs - bitwise with the outputs of the arithmetic unit, and outputs - bitwise with the first information nnym outputs result recording unit and a third (*) AND gate, a first input coupled to the third output of the pulse, the second input - to the second output element of comparison, and output - with the second data input of the recording unit. (Here * are features common to the subject invention).

Недостатки известного устройства - ограниченность функциональных возможностей, что обусловлено низкой репрезентативностью выходной информации, т. к. лишено возможности ввода допусков и их сравнения с результатами анализа, а также невозможностью в реальном времени окрашивать выходную информацию и фиксировать момент выхода результатов анализа за поле их допустимых значений. The disadvantages of the known device is the limited functionality, which is due to the low representativeness of the output information, because it is deprived of the ability to enter tolerances and compare them with the analysis results, as well as the inability to color the output information in real time and record the moment the analysis results leave the field of their acceptable values .

Задача изобретения - создание аппаратурных средств контроля ритма сердца. The objective of the invention is the creation of hardware to control heart rhythm.

Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей устройства путем повышения репрезентативности результатов анализа, а именно - обеспечить окраску (отразить динамику) анализируемого параметра, т.е. генерировать информацию о снижении или росте аритмии сердца, и генерировать сигнал предупреждения о выходе анализируемого параметра за допустимые пределы в реальном масштабе времени. The technical result consists in expanding the functionality of the device by increasing the representativeness of the analysis results, namely, to provide color (reflect the dynamics) of the analyzed parameter, i.e. generate information about a decrease or increase in cardiac arrhythmias, and generate a warning signal that the analyzed parameter goes beyond acceptable limits in real time.

Технический результат обеспечивается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, источник постоянного потенциала, задатчик порога срабатывания устройства, соединенный входом с выходом источника постоянного потенциала, пороговый элемент, соединенный информационным входом со входом устройства, а входом ввода порога срабатывания (входом управления) - с выходом задатчика порога срабатывания, первый формирователь импульсов, соединенный входом с выходом порогового элемента, кольцевой регистр сдвига, соединенный входом сдвига с выходом первого формирователя импульсов, второй формирователь импульсов, соединенный входом с третьим выходом регистра сдвига, третий формирователь импульсов, соединенный входом с четвертым выходом регистра сдвига, первый элемент И, соединенный первым входом с выходом генератора импульсов, а вторым входом - с первым выходом регистра сдвига, второй элемент И, соединенный первым входом с выходом генератора импульсов, а вторым входом - со вторым выходом регистра сдвига, первый элемент задержки, соединенный входом с выходом второго формирователя импульсов, второй элемент задержки, соединенный входом с выходом третьего формирователя импульсов, первый счетчик импульсов, соединенный счетным входом с выходом первого элемента И, а входом обнуления - с выходом второго элемента задержки, второй счетчик импульсов, соединенный счетным входом с выходом второго элемента И, а выходом обнуления - с выходом второго элемента задержки, элемент сравнения, соединенный первыми и вторыми входами поразрядно с выходами первого и второго счетчиков импульсов, первую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами первого счетчика импульсов, а вторыми входами - с первым выходом элемента сравнения, вторую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, а вторыми входами с первым выходом элемента сравнения, третью группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами первого счетчика импульсов, а вторыми входами - с третьим выходом сравнения, четвертую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, а вторыми входами - с третьим выходом элемента сравнения, арифметический блок, соединенный входом управления с выходом первого элемента задержки, пятую группу элементов И, соединенных первыми входами с выходом третьего формирователя импульсов, а вторыми входами - поразрядно с выходами арифметического блока, третий элемент И, соединенный первым входом с выходом третьего формирователя импульсов, а вторым входом - со вторым выходом элемента сравнения, и регистр памяти (регистратор) результата, соединенный входом обнуления с выходом второго формирователя импульсов, группой первых информационных входов - поразрядно с выходами пятой группы элементов И, а вторым информационным входом - с выходом третьего элемента И, введены первая группа элементов ИЛИ, соединенных поразрядно первыми и вторыми входами с выходами второй и третьей групп элементов И, а выходами с первыми информационными входами арифметического блока, вторая группа элементов ИЛИ, соединенных поразрядно первыми и вторыми входами с выходами первой и четвертой групп элементов И, а выходами - со вторыми информационными входами арифметического блока, задатчик допустимого уровня аритмии, второй элемент сравнения, соединенный поразрядно первыми входами с выходами регистра результата, а вторыми входами - с выходами задатчика допустимого уровня аритмии, элемент ИЛИ и четвертый элемент И, соединенный входами с первым выходом второго элемента сравнения и выходом четвертого элемента И, причем пятая группа элементов И дополнена двумя элементами И, первые входы которых соединены с выходом третьего формирователя импульсов, а вторые входы - с первым и третьим выходами первого элемента сравнения, регистр результата дополнен двумя триггерами, входы обнуления которых соединены с выходом второго формирователя импульсов, а установочные (единичные, информационные) входы - с выходами дополнительно введенных в пятую группу элементов И, первые выходы регистра результата соединены поразрядно с первыми выходами устройства, вторые его выходы, выходы образованные единичными выходами двух дополнительно введенных в регистр триггеров, соединены со вторыми выходами устройства и со входами элемента ИЛИ, а выход четвертого элемента И соединен с третьим выходом устройства. The technical result is ensured by the fact that in a device containing a clock pulse generator, a constant potential source, a device threshold threshold, connected to an input with a constant potential source input, a threshold element connected by an information input to the device input, and a response threshold input (control input) - with the output of the trigger threshold, the first pulse shaper connected by the input to the output of the threshold element, the ring shift register connected by the input a shift with the output of the first pulse shaper, a second pulse shaper connected by an input to the third output of the shift register, a third pulse shaper connected by an input to the fourth output of the shift register, the first AND element connected by the first input with the output of the pulse generator, and the second input with the first output shift register, the second element And, connected by the first input to the output of the pulse generator, and the second input - with the second output of the shift register, the first delay element connected by the input to the output of the second a pulse shaper, a second delay element connected by an input to the output of the third pulse shaper, a first pulse counter connected by a counting input to the output of the first And element, and a zeroing input - by the output of the second delay element, a second pulse counter connected by a counting input to the output of the second And element and the zeroing output - with the output of the second delay element, the comparison element connected by the first and second inputs bitwise with the outputs of the first and second pulse counters, the first group of elements And, with connected by the first inputs bitwise with the outputs of the first pulse counter, and the second inputs with the first output of the comparison element, the second group of AND elements connected by the first inputs bitwise with the outputs of the second pulse counter, and the second inputs with the first output of the comparison element, the third group of elements the first inputs bitwise with the outputs of the first pulse counter, and the second inputs with the third output of the comparison, the fourth group of AND elements connected by the first inputs bitwise with the outputs of the second counter pulses, and the second inputs with the third output of the comparison element, the arithmetic block connected by the control input to the output of the first delay element, the fifth group of AND elements connected by the first inputs to the output of the third pulse shaper, and the second inputs - bitwise with the outputs of the arithmetic block, third the AND element, connected by the first input to the output of the third pulse shaper, and by the second input - with the second output of the comparison element, and a memory register (recorder) of the result, connected by the zeroing input to by the second pulse shaper, by the group of the first information inputs - bitwise with the outputs of the fifth group of AND elements, and by the second information input - with the output of the third AND element, the first group of OR elements connected bitwise by the first and second inputs to the outputs of the second and third groups of AND elements, and the outputs with the first information inputs of the arithmetic unit, the second group of OR elements connected bitwise by the first and second inputs with the outputs of the first and fourth groups of elements AND, and the outputs with the second and the information inputs of the arithmetic unit, the controller for the permissible arrhythmia level, the second comparison element connected bitwise by the first inputs to the outputs of the result register, and the second inputs - with the outputs of the controller of the permissible arrhythmia level, the OR element and the fourth AND element connected by the inputs with the first output of the second comparison element and the output of the fourth element And, and the fifth group of elements And is supplemented by two elements And, the first inputs of which are connected to the output of the third pulse shaper, and the second inputs from the first the first and third outputs of the first comparison element, the result register is supplemented by two triggers, the zeroing inputs of which are connected to the output of the second pulse shaper, and the installation (single, information) inputs are connected to the outputs of the elements And additionally entered into the fifth group, the first outputs of the result register are connected bitwise with the first outputs of the device, its second outputs, the outputs formed by the single outputs of two additional triggers entered into the register are connected to the second outputs of the device and to the ele ment OR, and the output of the fourth element AND is connected to the third output of the device.

Решение задачи расширения функциональных возможностей устройства достигается введением двух групп элементов ИЛИ, что позволяет использовать первые четыре группы элементов И как с закрытыми, так и с открытыми коллекторами; дополнением пятой группы элементов И двумя элементами И и регистра результата двумя триггерами с соответствующими связями, что позволяет дополнить выходную информацию сведения о динамике аритмии сердца; введением задатчика допустимого уровня аритмии, второго элемента сравнения, элемента ИЛИ и четвертого элемента И с соответствующими связями, что обеспечивает вывод в реальном масштабе времени информации о моменте выхода аритмии сердца за допустимые пределы. The solution to the problem of expanding the functionality of the device is achieved by introducing two groups of OR elements, which allows you to use the first four groups of And elements with both closed and open collectors; supplementing the fifth group of AND elements with two AND elements and the result register with two triggers with corresponding connections, which allows supplementing the output information with information about the dynamics of cardiac arrhythmia; the introduction of a generator of an acceptable level of arrhythmia, a second comparison element, an OR element, and a fourth AND element with corresponding connections, which provides real-time output of information about the moment when the cardiac arrhythmia leaves the acceptable range.

Т. о., предлагаемое устройство отличается от известных наличием дополнительно введенных узлов и связей, что обеспечивает ему расширение функциональных возможностей за счет повышения репрезентативности выходной информации, представления информации о динамике контролируемого параметра и информации о входе параметра за допустимые его пределы в реальном масштабе времени, а следовательно, оно отличается новизной; обладает возможностью тиражирования на современной элементной базе и применимостью (полезностью) для целей контроля организма человека в произвольных условиях его жизнедеятельности (при исполнении в носимом варианте, например, в наручных электронных часах), в т. ч. в медицинских и спортивных целях. Thus, the proposed device differs from the known ones by the presence of additionally introduced nodes and links, which provides it with enhanced functionality by increasing the representativeness of the output information, presenting information about the dynamics of the controlled parameter and information about the input of the parameter beyond its permissible limits in real time, and therefore, it is distinguished by novelty; It has the ability to replicate on a modern elemental base and is applicable (useful) for the purpose of controlling the human body in arbitrary conditions of its life (when executed in a wearable version, for example, in a wrist electronic watch), including for medical and sports purposes.

Схема устройства для экспресс-контроля аритмии сердца человека приведена на чертеже. The scheme of the device for rapid control of arrhythmias of the human heart is shown in the drawing.

Устройство для экспресс-контроля аритмии сердца человека содержит генератор 1 тактовых импульсов, источник 2 постоянного потенциала, задатчик 3 постоянного потенциала (порога срабатывания устройства), соединенный входом с выходом источника 2 постоянного потенциала, пороговый элемент 4, соединенный сигнальным входом со входом устройства, а входом ввода порога срабатывания - с выходом задатчика 3 постоянного потенциала, первый формирователь 5 импульсов, соединенный входом с выходом порогового элемента 4, кольцевой регистр 6 сдвига, соединенный входом сдвига с входом формирователя 5 импульсов, второй формирователь 7 импульсов, соединенный входом с третьим выходом регистра 6 сдвига, третий формирователь 8 импульсов, соединенный входом с четвертым выходом регистра 6 сдвига, первый элемент 9 И, соединенный первым входом с выходом генератора 1 импульсов, а вторым входом - с первым выходом регистра 6 сдвига, второй элемент 10 И, соединенный первым входом с выходом генератора 1, а вторым входом - со вторым выходом регистра 6 сдвига, первый 11 и второй 12 элементы задержки, соединенные входами соответственно с выходами формирователей 7 и 8 импульсов, первый 13 и второй 14 счетчики импульсов, соединенные счетными входами с выходами соответственно элементов 9 и 10 И, а входам обнуления - с выходом элемента 12 задержки, первый элемент 15 сравнивая, соединенный поразрядно первыми и вторыми входами с выходами соответственно счетчиков 13 и 14 импульсов, первую 16, вторую 17, третью 18 и четвертую 19 группы элементов И, первые входы групп 16 и 18 элементов И поразрядно соединены с выходами счетчика 13 импульсов, первые входы групп 17 и 19 элементов И поразрядно соединены с выходами счетчика 14 импульсов, вторые входы групп 16 и 17 элементов И соединены с первым выходом элемента 15 сравнения, а вторые входы групп 18 и 19 элементов И соединены с третьим выходом элемента 15 сравнения, арифметический блок 20 с числом выходов n, соединенный входом управления с выходом элемента 11 задержки, пятую группу 21 элементов И, число которых равно числу n разрядов арифметического блока 20 плюс два, первые входы которых соединены с выходом формирователя 8 импульсов, вторые входы первых n элементов И группы 21 - поразрядно с выходами арифметического блока 20, а два последних в группе элементе И - с первым и третьим выходами элемента 15 сравнения, третий элемент 22 И, соединенный первым входом с выходом формирователя 8 импульсов, а вторым входом - со вторым входом элемента 15 сравнения, регистр 23 памяти результата, число триггеров которого равно n+3, соединенных входами обнуления через вход обнуления регистра 23 с выходом формирователя 7 импульсов, первые информационные входы регистра 23, входы триггеров с I-ого по n-й соединены поразрядно с выходами группы 21 элементов И, а второй вход, вход (n+I)-го триггера, - с выходом элемента 22 И, первую группу 24 элементов ИЛИ, соединенных поразрядно первыми м вторыми входами с выходами групп 17 и 18 элементов И, а выходами - с первыми информационными входами арифметического блока 20, вторую группу 25 элементов ИЛИ, соединенных поразрядно первыми и вторыми входами групп 16 и 19 элементов И, а выходами - со вторыми входами арифметического блока 20, задатчик 26 допустимого уровня аритмии, второй элемент 27 сравнения соединенный поразрядно первыми и вторыми входами с выходами задатчика 26 допустимого уровня аритмии и с первыми выходами регистра 23 памяти результата, с выходами I-ого,...,n-ого триггеров, элемент 28 ИЛИ и четвертый элемент 29 И, соединенный входами с первым выходом элемента 27 сравнения и с выходом элемента 28 ИЛИ, причем первые выходы регистра 23 результата поразрядно соединены с первыми выходами 30 устройства, вторые выходы регистра 23 результата, выходы (n+2)-ого и (n+3)-ого триггеров, соединены со вторыми выходами 31 устройства и со входами элемента 28 ИЛИ, а выход четвертого элемента 29 И соединен с третьим выходом устройства. The device for express control of arrhythmias of the human heart contains a clock pulse generator 1, a constant potential source 2, a constant potential adjuster 3 (device response threshold) connected to the output of a constant potential source 2, a threshold element 4 connected by a signal input to the device input, and input threshold input - with the output of the setpoint 3 constant potential, the first driver 5 pulses connected to the input with the output of the threshold element 4, the ring register 6 shift output by a shift input with an input of a pulse shaper 5, a second pulse shaper 7 connected by an input to a third output of a shift register 6, a third pulse shaper 8 connected by an input to a fourth output of a shift register 6, a first 9 I element connected by a first input to an output of a pulse generator 1 and the second input - with the first output of the shift register 6, the second element 10 And connected by the first input to the output of the generator 1, and the second input - with the second output of the shift register 6, the first 11 and second 12 delay elements connected by inputs respectively, with the outputs of the pulse shapers 7 and 8, the first 13 and second 14 pulse counters connected by the counting inputs to the outputs of the elements 9 and 10 And, respectively, and the zeroing inputs with the output of the delay element 12, comparing the first element 15, connected bitwise by the first and second inputs with the outputs of the counters 13 and 14 pulses, respectively, the first 16, second 17, third 18 and fourth 19 of the group of elements And, the first inputs of the groups of 16 and 18 elements And bitwise connected to the outputs of the counter 13 pulses, the first inputs of the groups of 17 and 19 elements And bit the bottom is connected to the outputs of the pulse counter 14, the second inputs of the groups of 16 and 17 elements And are connected to the first output of the comparison element 15, and the second inputs of the groups 18 and 19 of elements And are connected to the third output of the comparison element 15, the arithmetic unit 20 with the number of outputs n connected the control input with the output of the delay element 11, the fifth group of 21 AND elements, the number of which is equal to the number n of bits of the arithmetic block 20 plus two, the first inputs of which are connected to the output of the pulse shaper 8, the second inputs of the first n elements AND of group 21 are bitwise the outputs of the arithmetic unit 20, and the last two in the group of elements And - with the first and third outputs of the comparison element 15, the third element 22 And, connected by the first input to the output of the pulse shaper 8, and the second input - with the second input of the comparison element 15, memory register 23 the result, the number of triggers of which is n + 3, connected by zeroing inputs through the zeroing input of register 23 with the output of the pulse shaper 7, the first information inputs of register 23, the inputs of triggers from the 1st to the nth are connected bitwise with the outputs of the group of 21 And elements, andthe second input, the input of the (n + I) th trigger, with the output of the 22 AND element, the first group of 24 OR elements, connected bitwise by the first m second inputs with the outputs of the groups of 17 and 18 AND elements, and the outputs with the first information inputs of the arithmetic block 20, the second group of 25 OR elements connected bitwise by the first and second inputs of the groups 16 and 19 of the AND elements, and the outputs with the second inputs of the arithmetic unit 20, the setter 26 of the permissible arrhythmia level, the second comparison element 27 connected bitwise by the first and second inputs with the outputs of the setter 26 d the lowered arrhythmia level and with the first outputs of the result memory register 23, with the outputs of the 1st, ..., n-th triggers, element 28 OR and fourth element 29 AND, connected by inputs to the first output of comparison element 27 and with the output of element 28 OR moreover, the first outputs of the result register 23 are bitwise connected to the first outputs 30 of the device, the second outputs of the register 23 of the result, the outputs of the (n + 2) and (n + 3) th triggers are connected to the second outputs 31 of the device and to the inputs of element 28 OR, and the output of the fourth element 29 AND is connected to the third output of the device.

Устройство для экспресс-контроля аритмии сердца человека работает следующим образом. A device for rapid control of cardiac arrhythmias of a person works as follows.

В исходном состоянии генератор 1 вырабатывает импульсы высокого потенциала с постоянной частотой f, на выходе источника 2 потенциала - высокий постоянный потенциал U_o, на выходах порогового элемента 4, формирователей 5, 7 и 8, элементов И 9, 10, 22 и 29, элементов задержки 11 и 12, счетчиков 13 и 14, на первых и третьих выходах элементов сравнения 15 и 27, на выходах групп элементов ИЛИ 24, 25 и 28, на выходах арифметического блока 20 и на выходах регистра 23 - низкие, нулевые потенциалы (цепи установки устройства в исходное состояние на чертеже не показаны). Задатчиком 3 устанавливается значение порога срабатывания U_п≤U_o, а задатчиком 26 - значение допустимого уровня аритмии N_Д≤1, внешний датчик ритма сердца, например пьезоэлектрический, соединяется со входом устройства и закрепляется наружно в точке поверхности пациента с ощущаемым пульсом сердца. Первым импульсом с выхода датчика ритма сердца на время превышения сигнала с его выхода U(t) над значением порога U_п, устанавливаемым задатчиком 3, на выходе порогового элемента 4 устанавливается высокий потенциал. По переднему фронту высокого потенциала с выхода порогового элемента 4 на выходе формирователя 5 генерируется короткий импульс высокого потенциала, которым состояние регистра 6 сдвига изменяется на очередное, т.е. единица из нулевого разряда регистра 6 переводится в его первый разряд, на первом выходе регистра 6 устанавливается высокий потенциал. При наличии высокого потенциала на первом входе элемента И 9, который поступает с первого выход регистра 6, элемент И 9 открыт и импульсы с выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 13. Вторым импульсом ритма сердца через пороговый элемент 4 и формирователь 5 первый выход регистра 6 сдвига обнуляется, а на втором его выходе устанавливается высокий потенциал, которым открывается элемент И 10 импульсы с выхода генератора 1, через элемент И 10, поступают на счетный вход счетчика 14. В счетчике 13 фиксируется число пропорциональное длительности импульса высокого потенциала на первом выходе регистра 6, а в счетчике 14 - число пропорциональное длительности импульса высокого потенциала на втором выходе регистра 6. Содержимое счетчиков 13 N₁₃=T/f и 14 N₁₄=T/f сравнивается элементом сравнения 15, причем на первом выходе элемента сравнения 15 устанавливается высокий потенциал при N₁₃>N₁₄, а остальные его выходы оказываются обнуленными, на втором выходе элемента сравнения - при U₁₃=U₁₄ и обнуленными оказываются остальные выходы, и на третьем выходе элемента сравнения 15 устанавливается высокий потенциал при U₁₃<U₁₄, при нулевых потенциалах на первом и втором выходах. Высоким потенциалом с первого выхода элемента сравнения 15 открываются группы элементов И 16 и 17, высоким потенциалом со второго его выхода открывается элемент И 22, а высоким потенциалом с третьего выхода элемента сравнения 15 открываются группы элементов И 18 и 19. Управление открыванием групп элементов И 16, 17, 18 и 19 обеспечивает вывод на первые информационные входы арифметического блока 20, через элементы ИЛИ 24, числа N₁₃ при N₁₃<N₁₄ или числа N₁₄ при N₁₃>N₁₄, а на вторые входы арифметического блока 20, через элементы ИЛИ 25, - числа N₁₄ или N₁₃ соответственно. Третьим импульсом ритма сердца на третьем выходе регистра 6 устанавливается высокий потенциал, а второй его выход обнуляется. Передним фронтом высокого потенциала на третьем выходе регистра 6 на выходе формирователя 7 генерируется короткий импульс высокого потенциала, которым без задержки обнуляется регистр 23 памяти результата, и с задержкой во времени τ, через элемент задержки 11, запускается арифметический блок 20, который вычисляет частное N₂₀ от деления делимого N₁₃ (N₁₄) на делитель N₁₄(N₁₃), т.е. N₂₀=N₁₃/N₁₄ при N₁₃<N₁₄ или N₂₀=N₁₄/N₁₃ при N₁₃>N₁₄, а т.к. N₁₃=T₁f и N₁₄=T₂f, где T₁ и T₂ - длительности импульсов высокого потенциала на первом и втором выходах регистра 6 сдвига, то N₂₀= N₁₃/N₁₄= T₁f/T₂f= T₁/T₂, но тогда оказывается выполнимым неравенство вида 0<N₂₀<1. Четвертым импульсом ритма сердца на четвертом выходе регистра 6 устанавливается высокий потенциал, а третий его выход обнуляется. Передним фронтом высокого потенциала с четвертого выхода регистра 6 формирователь 8 генерирует короткий импульс высокого потенциала, которым без задержки во времени открываются элементы И 21 и 22, а с задержкой во времени τ, через элемент задержки 12, счетчики 13 и 14 обнуляются, при этом в блоке 23 фиксируется содержимое выходов арифметического блока 20 и элемента сравнения 15. Наличие высокого потенциала на первом, втором или третьем выходах элемента сравнения 15 отражает факт спада, стабилизации или роста аритмии сердца пациента соответственно. При N₁₃=N₁₄ первый и третий выходы элемента сравнения обнулены, группы элементов И 16, 17, 18, 19 и 29 закрыты, на выходах арифметического блока 20 - нулевые потенциалы, а на втором выходе элемента сравнения 15 - высокий потенциал, поэтому импульс с выхода формирователя 8, через элемент И 22, поступает на второй информационный вход регистра 23 регистрации результата, что абсолютно отвечает условию N₁₃=N₁₄ ≠ 0, т. о. наличие высокого потенциала на выходе элемента И 22 является однозначным признаком отсутствия аритмии сердца человека. В регистре 23 результата оценки (контроля) аритмии сердца по каждой группе из четырех импульсов сердечных сокращений фиксируется относительный коэффициент ритмичности работы сердца и чем он ниже, тем выше аритмия сердца, тем опаснее состояние пациента, спортсмена, человека, контроль ритмичности сердца которого осуществляется. Состояние первых выходов 30 устройства отражает коэффициент аритмии (ритмичности), состояние вторых выходов 31 - окрашивает коэффициент аритмии, т.е. отражает его динамику (рост или снижение аритмии), а элементом сравнения 27 сравнивается коэффициент аритмии сердца, равный

, с его допустимым с заданным задатчиком 26 допустимого уровня аритмии значением N_Д, причем на первом выходе элемента сравнения 27 устанавливается высокий потенциал только при выполнении условия

, т.е. по достижении аритмией сердца недопустимого уровня. Первый выход элемента сравнения 27 через элемент И 29 соединен с третьим выходом устройства 32. В дальнейшем устройство продолжает работу по замкнутому четырехтактному циклу неограниченно во времени. Наличие высокого потенциала на третьем выходе устройства отражает факт критического состояния пациента и является предупреждением, в случае светового или звукового его отображения, для пациента и/или окружающих.In the initial state, the generator 1 generates high potential pulses with a constant frequency f, at the output of the potential source 2 - a high constant potential U _o , at the outputs of the threshold element 4, formers 5, 7 and 8, elements I 9, 10, 22 and 29, elements delays 11 and 12, counters 13 and 14, at the first and third outputs of the comparison elements 15 and 27, at the outputs of the groups of elements OR 24, 25 and 28, at the outputs of the arithmetic unit 20 and at the outputs of the register 23 — low, zero potentials (installation circuits devices in the initial state are not shown in the drawing). The transmitter 3 sets the value of the response threshold U _p ≤U _o , and the transmitter 26 - the value of the permissible arrhythmia level N _Д ≤1, an external heart rate sensor, for example, piezoelectric, is connected to the input of the device and fixed externally at a point on the patient’s surface with a sensed heart pulse. The first pulse from the output of the heart rate sensor for the time the signal exceeds its output U (t) over the threshold value U _p set by the setter 3, a high potential is established at the output of the threshold element 4. A high potential short pulse is generated from the output of the threshold element 4 at the output of the shaper 5 along the leading edge of the high potential, by which the state of the shift register 6 is changed to the next one, i.e. the unit from the zero bit of register 6 is transferred to its first digit, at the first output of register 6 a high potential is established. If there is a high potential at the first input of the element And 9, which comes from the first output of the register 6, the element And 9 is open and the pulses from the output of the generator 1 go to the counting input of the counter 13. The second pulse of the heart rhythm through the threshold element 4 and the shaper 5 the first output of the register 6 of the shift is reset, and at its second output, a high potential is established, which opens the And 10 element the pulses from the output of the generator 1, through the And 10 element, are fed to the counting input of the counter 14. A counter proportional to the duration is fixed in the counter 13 the potential pulse at the first output of the register 6, and in the counter 14 is a number proportional to the duration of the high potential pulse at the second output of the register 6. The contents of the counters 13 N ₁₃ = T / f and 14 N ₁₄ = T / f are compared by the comparison element 15, and at the first output of the comparison element 15, a high potential is established for N ₁₃ > N ₁₄ , and the other outputs are zeroed out, at the second output of the comparison element - at U ₁₃ = U ₁₄ and the other outputs are zeroed, and at the third output of the comparison element 15 high potential at U ₁₃ <U ₁₄ , at zero potentials at the first and second outputs. With the high potential from the first output of the comparison element 15, the groups of elements And 16 and 17 open, with the high potential from the second output of the element And 22 opens, and with the high potential from the third output of the comparison element 15 opens the groups of And 18 and 19. Control the opening of the groups of And 16 elements , 17, 18 and 19 provides output to the first information inputs of the arithmetic block 20, through the OR elements 24, of the number N ₁₃ with N ₁₃ <N ₁₄ or of the number N ₁₄ with N ₁₃ > N ₁₄ , and to the second inputs of the arithmetic block 20, through oR elements 25, - the number N ₁₄ or N ₁₃ corresponds but. The third pulse of the heart rate at the third output of the register 6 sets a high potential, and its second output is reset. The leading edge of the high potential at the third output of the register 6 at the output of the shaper 7 generates a short pulse of high potential, which resets the result memory register 23 without delay, and with a time delay τ, through the delay element 11, an arithmetic unit 20 is started, which calculates the quotient N ₂₀ from dividing the divisible N ₁₃ (N ₁₄ ) by the divisor N ₁₄ (N ₁₃ ), i.e. N ₂₀ = N ₁₃ / N ₁₄ for N ₁₃ <N ₁₄ or N ₂₀ = N ₁₄ / N ₁₃ for N ₁₃ > N ₁₄ , and since N ₁₃ = T ₁ f and N ₁₄ = T ₂ f, where T ₁ and T ₂ are the durations of high potential pulses at the first and second outputs of shift register 6, then N ₂₀ = N ₁₃ / N ₁₄ = T ₁ f / T ₂ f = T ₁ / T ₂ , but then an inequality of the form 0 <N ₂₀ <1 turns out to be feasible. The fourth pulse of the heart rhythm at the fourth output of register 6 sets a high potential, and its third output is reset. From the fourth front of register 6, the driver 8 generates a short pulse of high potential with which the elements And 21 and 22 open without a time delay, and with a time delay τ, through the delay element 12, the counters 13 and 14 are reset to zero. block 23 fixes the contents of the outputs of the arithmetic unit 20 and the comparison element 15. The presence of a high potential at the first, second or third outputs of the comparison element 15 reflects the fact of decline, stabilization or growth of the patient’s cardiac arrhythmia, respectively. When N ₁₃ = N _{14, the} first and third outputs of the comparison element are zeroed, the groups of elements And 16, 17, 18, 19 and 29 are closed, at the outputs of the arithmetic block 20 there are zero potentials, and at the second output of the comparison element 15 there is a high potential, therefore, the pulse from the output of the shaper 8, through the element And 22, it goes to the second information input of the register 23 of the registration of the result, which absolutely meets the condition N ₁₃ = N ₁₄ ≠ 0, i.e. the presence of a high potential at the output of the element And 22 is a clear sign of the absence of arrhythmias of the human heart. In the register 23 of the result of the assessment (control) of cardiac arrhythmias for each group of four pulses of heart contractions, the relative rhythm coefficient of the heart is recorded and the lower it is, the higher the arrhythmia of the heart, the more dangerous the condition of the patient, athlete, person, whose heart rhythm is controlled. The state of the first outputs 30 of the device reflects the coefficient of arrhythmia (rhythm), the state of the second outputs 31 - colors the coefficient of arrhythmia, i.e. reflects its dynamics (increase or decrease in arrhythmia), and the element of comparison 27 compares the coefficient of cardiac arrhythmia, equal to

, with its value N _Д acceptable with a given setpoint 26 of the permissible arrhythmia level, and at the first output of the comparison element 27, a high potential is established only if the condition

, i.e. when the arrhythmia of the heart reaches an unacceptable level. The first output of the comparison element 27 through the element And 29 is connected to the third output of the device 32. In the future, the device continues to work in a closed four-cycle cycle indefinitely. The presence of high potential at the third output of the device reflects the fact of the critical condition of the patient and is a warning, in the case of light or sound display, for the patient and / or others.

Численные значения аритмии сердечной деятельности, ее динамика и сигнал о выходе ритма сердца за поле допуска являются высоко репрезентативными параметрами состояния организма и позволяют врачу принять квалифицированные оперативные меры по нормализации состояния пациента и/или снизить нагрузку на человека в масштабе реального времени. The numerical values of the cardiac arrhythmia, its dynamics and the signal about the exit of the heart rhythm beyond the tolerance field are highly representative parameters of the state of the body and allow the doctor to take qualified operational measures to normalize the patient's condition and / or reduce the load on the person in real time.

Предлагаемое устройство реализуемо на автономном питании, с ограниченными габаритно-весовыми и энергетическими параметрами, может быть выполнено в приемлемом конструктивном исполнении с желаемым дизайном, транспортабельным, носимым и даже в карманном или наручном исполнении. Оно может быть использовано в произвольных условиях жизнедеятельности человека. The proposed device is self-powered, with limited overall weight and energy parameters, can be performed in an acceptable design with the desired design, transportable, wearable and even in a pocket or wrist version. It can be used in arbitrary conditions of human life.

Claims

Устройство для экспресс-контроля аритмии сердца человека, содержащее генератор тактовых импульсов, источник постоянного потенциала, задатчик постоянного потенциала, соединенный входом с выходом источника постоянного потенциала, пороговый элемент, соединенный информационным входом с входом устройства, а входом ввода порога срабатывания с выходом задатчика постоянного потенциала, первый формирователь импульсов, кольцевой регистр сдвига, соединенный входом сдвига через первый формирователь импульсов с выходом порогового элемента, второй и третий формирователи импульсов, соединенные входами с третьим и четвертым выходами регистра сдвига соответственно, первый и второй элементы И, соединенные первыми входами с выходом генератора импульсов, а вторыми входами - с первым и вторым выходами регистра соответственно, первый и второй элементы задержки, соединенные входами с выходами второго и третьего формирователей импульсов соответственно, первый и второй счетчики импульсов, соединенные счетными входами соответственно с выходами первого и второго элементов И, а входами обнуления - с выходом второго элемента задержки, первый элемент сравнения, соединенный поразрядно первыми и вторыми входами с выходами первого и второго соответственно счетчиков импульсов, первую и вторую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, а вторыми входами - с первым выходом первого элемента сравнения, третью и четвертую группу элементов И, соединенных первыми входами поразрядно с выходами первого и второго счетчиков импульсов соответственно, а вторыми входами - с третьим выходом первого элемента сравнения, арифметический блок, соединенный входом управления с выходом первого элемента задержки, пятую группу элементов И, соединенных первыми входами с выходом третьего формирователя импульсов, а вторыми входами - поразрядно с выходами арифметического блока, третий блок И, соединенный первым входом с выходом третьего формирователя импульсов, а вторым входом - со вторым выходом первого элемента сравнения, и регистр памяти результата, соединенный входом обнуления с выходом второго формирователя импульсов, первыми информационными входами - поразрядно с выходами пятой группы элементов И, а вторым информационным входом - с выходом третьего элемента И, отличающееся тем, что в него введены первая группа элементов ИЛИ, соединенных поразрядно первыми и вторыми входами с выходами второй и третьей групп элементов И, а выходами - с первыми информационными входами арифметического блока, вторая группа элементов ИЛИ, соединенных поразрядно первыми и вторыми входами с выходами первой и четвертой групп элементов И, а выходами - со вторыми информационными входами арифметического блока, задатчик допустимого уровня аритмии, второй элемент сравнения, соединенный поразрядно первыми и вторыми входами с первым выходом регистра памяти результата и с выходами задатчика допустимого уровня аритмии соответственно, элемент ИЛИ и четвертый элемент И, соединенный входами с первым выходом второго элемента сравнения и элемента ИЛИ, причем пятая группа элементов И дополнена двумя элементами И, первые входы которых соединены с первым входом группы, вторые входы - с первым и третьим выходами первого элемента сравнения, регистр памяти результата дополнен двумя триггерами, входы обнуления которых соединены с входом обнуления регистра, а информационные входы - с выходами дополнительно установленных в пятую группу элементов И, выходы основной группы триггеров регистра памяти результата образуют его первые выходы и соединены с первыми выходами устройства, выходы дополнительно введенных триггеров регистра памяти результата образуют его вторые выходы и соединены с входами элемента ИЛИ и со вторыми выходами устройства, а первый выход второго элемента сравнения через четвертый элемент И соединен с третьим выходом устройства. A device for express control of arrhythmias of a human heart, containing a clock pulse generator, a constant potential source, a constant potential master connected to the input with the output of the constant potential source, a threshold element connected by the information input to the device input, and an input of the operation threshold input with the output of the constant potential generator , first pulse shaper, annular shift register connected by a shift input through the first pulse shaper with the output of a threshold element, w second and third pulse shapers connected by inputs to the third and fourth outputs of the shift register, respectively, the first and second elements AND connected by the first inputs to the output of the pulse generator, and the second inputs to the first and second outputs of the register, respectively, the first and second delay elements connected the inputs with the outputs of the second and third pulse shapers, respectively, the first and second pulse counters connected by counting inputs respectively with the outputs of the first and second elements And, and the inputs blunders - with the output of the second delay element, the first comparison element connected bitwise by the first and second inputs to the outputs of the first and second pulse counters, respectively, the first and second group of AND elements connected by the first inputs bitwise to the outputs of the first and second pulse counters, respectively, and second inputs - with the first output of the first comparison element, the third and fourth group of AND elements connected by the first inputs bitwise with the outputs of the first and second pulse counters, respectively, and W by the other inputs - with the third output of the first comparison element, the arithmetic unit connected by the control input to the output of the first delay element, the fifth group of AND elements connected by the first inputs to the output of the third pulse shaper, and the second inputs - bitwise with the outputs of the arithmetic block, the third block AND, connected to the first input with the output of the third pulse shaper, and the second input to the second output of the first comparison element, and the result memory register connected to the zeroing input with the output of the second form pulse generator, the first information inputs - bitwise with the outputs of the fifth group of AND elements, and the second information input - with the output of the third AND element, characterized in that the first group of OR elements connected to the first and second inputs with the outputs of the second and third groups AND elements, and outputs - with the first information inputs of an arithmetic block, the second group of OR elements connected bitwise by the first and second inputs with outputs of the first and fourth groups of AND elements, and outputs - with the second the information inputs of the arithmetic unit, the permissible arrhythmia level adjuster, the second comparison element, connected bitwise by the first and second inputs to the first output of the result memory register and the outputs of the permissible arrhythmia level adjuster, respectively, the OR element and the fourth AND element, connected by the inputs to the first output of the second element comparison and the OR element, and the fifth group of AND elements is supplemented by two AND elements, the first inputs of which are connected to the first input of the group, the second inputs - with the first and third by the moves of the first comparison element, the result memory register is supplemented by two triggers, the zeroing inputs of which are connected to the register zeroing input, and the information inputs - with the outputs of the AND elements additionally installed in the fifth group, the outputs of the main group of triggers of the result memory register form its first outputs and are connected to the first the outputs of the device, the outputs of the additionally entered triggers of the result memory register form its second outputs and are connected to the inputs of the OR element and to the second outputs of the device, and the first output of the second comparison element through the fourth element And is connected to the third output of the device.