专利名称:多功能程控心脏刺激仪的制作方法
本发明属于医用电子仪器。
利用程控心脏刺激仪能对病人心脏各部位的电生理参数进行主动测量，揭示心律失常的机理，为常规心电图提供确切的资料和补充说明，以便于医师对症施治。其次在研究中发现，不少类型的心律失常可以用电脉冲刺激进行直接的治疗，对症状严重的心动过速，往往只需1至2个电脉冲的刺激就能立即终止，起到了药物无法比拟的效果。所以程控心脏刺激仪在心脏的电生理研究及临床中具有重要的作用。
目前国内外已经实用的各种程控心脏刺激仪大多数经静脉取出心电信号，也即为创伤性的。此外还不具有自动识别心动过速的装置。所以对电生理研究带来了不便，也给患者带来了极大的痛苦。如美国Medtronic 5325型程控心脏刺激仪。
实现无创伤地提取心电信号，即从食道提取心电P波信号，以使心脏刺激与心房同步，其主要的困难在于由于经食道刺激心脏的脉冲电压幅度一般最大需达四十伏电压以上，而食道心电P波信号的电压幅度一般仅零点几毫伏左右。因此当刺激脉冲发出后，其后电位将严重阻塞后面的心电放大电路，以致使得刺激脉冲后的相当一段时间内心电信号被淹没而不能取出。
本发明针对上述存在的问题设计了一种新型的多功能程控心脏刺激仪。
图1至图4为本发明的原理示意图，其中图1为本发明的电路总框图。其中1为刺激脉冲后电位抑制电路、2为心电放大整形电路、3为心动过速自动识别电路、4为控制门电路、5为时钟电路、6为计数器电路、7为比较器电路、8为寄存器电路、9为评码显示电路、10为程控脉冲发生电路、11为加、减控制电路、12为面板控制及辅助电路、13为电极。
图2为刺激脉冲后电位抑制电路1的原理图。其中S1、S2为开关电路、14、15、16为时延控制电路。
图3为刺激脉冲后电位抑制电路1的开关时延时序波形图。
图4为心电过速自动识别电路3的原理图。其中17为集成振荡电路，电阻R、电容C为集成振荡电路17的外接定时元件、S3、S4为开关电路、D为二极管、VDD为电源电压、电阻R1、电容C1为一时延控制电路。
本发明的原理描述如下从图1可知，由电极13将经食道或经静脉的心电信号取出，输入刺激脉冲后电位抑制电路1(当有刺激脉冲时，该电路能有效地抑制刺激脉冲后电位对心电信号的影响，其原理将在下面另述)后被送入心电放大整形电路2，输出与心电P波信号对应的脉冲信号至心动过速自动识别电路3(该电路的原理将在下面另述)，识别电路3如认为已发生心动过速则发出命令打开控制门电路4。该门电路4即允许时钟电路5对计数器电路6进行计数，当计数器的数码与寄存器电路8的数码(通过面板控制电路预置)相等时，比较器电路7就输出一个符合脉冲。该符合脉冲有四个作用。(一)送到程控脉冲发生电路10经整形、功率放大后作为刺激脉冲S去刺激心脏，以达到终止心动过速的目的。(二)通过加、减控制电路11使寄存器电路8的预置数码自动进一位或退一位，以等待下一次的比较。(三)使计数器电路6清零，以准备接收下一次时钟信号。(四)使控制门电路4关闭。
如果符合脉冲输出后不能终止心电过速，则连续发生的心动过速心电信号继续被识别电路3所识别，再一次打开控制门电路4，时钟电路5重新对计数器电路6进行计数，并且与下一时刻的寄存器电路8的数码进行比较，再次输出一个符合脉冲。这样周而复始地以一定变化速率不断向前或向后扫描输出符合脉冲去刺激心脏，一定能找到某一个恰当时刻，输出的符合脉冲恰好能终止心动过速。此时，通过评码显示电路9显示出来的寄存器电路8的数码即为终止心动过速的“窗口时间”。也即为被识别为心动过速的心电信号P波脉冲与刺激脉冲之间的时间间隔。
当心动过速终止时，恢复正常的心电信号已不能被识别电路3所识别，则控制门电路4就一直处于关闭状态，也就不再有符合脉冲输出。
心动过速自动识别电路3的原理可由图4来描述。其中集成振荡电路17系采用复旦大学电子工厂生产的4E318集成振荡电路。它的振荡频率由外接的定时元件电阻R及电容C决定。该集成振荡电路17有这样的功能当在外接定时元件R、C上并接一开关时，如果开关信号的频率高于振荡频率，则振荡器停止工作，振荡器输出Vr′处于高电位。当开关信号的频率低于振荡频率时，则振荡器输出一定频率的负脉冲信号。
于是从图4可知，在经心电放大整形电路2输出的心电P波脉冲送入该电路的开关电路S3时，如果心电P波脉冲信号的频率低于振荡频率(也即没有发生心动过速)此时振荡器工作，Vr′输出一定频率的负脉冲，通过二极管D偶合输出。但是只要集成振荡电路17的外接定时元件R、C的时间常数大大小于时延控制电路R1，C1的时间常数，则电容C1还来不及被电源电压VDD充电就将通过二极管D与振荡电路17内部的输出晶体管放电，所以输出端Vr就始终处于低电位，从而开关电路S4始终处于断开状态，则心电P波脉冲信号就不能通过开关S4输出。当心动过速发生时，即心电P波脉冲信号的频率高于振荡频率，此时振荡电路17停止工作，Vr′处于高电位，则二极管D截止，Vr也处于高电位，开关电路S4处于开启状态，心电P波脉冲信号通过开关电路S4输出。
从图4也可知，当心动过速的心电P波信号使振荡电路17停止工作后，开关电路S4并不是立即打开，而是要经过一定的时间(VDD通过电阻R1向电容C1充电的时间)才能使Vr处于高电位，从而打开开关电路S4。也即只有当心电P波脉冲信号的频率高于振荡频率且要持续一定的时间，识别电路才认为心动过速发生。本发明实际可取R1，C1的时间常数为10秒。
刺激脉冲后电位抑制电路1的原理可由图2及图3来描述。从图2可知，当符合脉冲产生时，程控脉冲发生电路10输出脉冲S，该脉冲经三个时延控制电路14、15、16分别至电极13及开关电路S1和S2。时延控制电路及开关S1和S2的脉冲时序如图3所示。程控脉冲发生电路10输出的脉冲S通过时延控制电路15产生B脉冲使S1闭合，通过电路16发出C脉冲使S2断开，通过电路14延时t1时刻后产生A脉冲通过电极13去刺激心脏。其中A脉冲的宽度为τ，B脉冲的宽度即S1闭合的持续期为τ1，C脉冲的宽度即S2断开的持续期为τ2，且设计时使得τ2＞τ1＞τ。由图3可知，当A脉冲作用于心脏时，S1处于关闭，S2处于断开状态，这一情况即阻止了心脏刺激脉冲对心电放大电路2的作用。同时由图3也可知，当τ2结束时，开关电路S4并不是立即恢复关闭状态，而是要时间为t2的缓慢过程才恢复关闭，这一动作由时延控制电路16完成，它可避免由于S2的突然关闭而使识别电路3误动作。
面板控制及辅助电路12可完成一系列的功能选择和参数设置及显示。如刺激脉冲电压幅度的调节，刺激脉冲组合形式的选择，寄存器电路8的数码预置，向前或向后扫描控制的设定，自动或人工识别的设定(当人工识别时，即使得识别电路3不起作用，让心电P波脉冲信号直接送入控制门电路4，而使控制门电路4一直处于打开状态，此时可由面板直接控制发出各种形式的刺激脉冲)等等。
本发明由于考虑了实际电生理研究及临床实际使用的各种情况，具有多种功能的程控刺激脉冲输出形式，能实行多功能的心脏电刺激，如超速抑制、亚速竞争，程控早博刺激、成对及对
起搏刺激，猝发短阵刺激等。且本发明能有效地抑制刺激脉冲后电位对提取食道心电P波信号的影响，实现了无创伤食道心房同步刺激。同时由于具有心动过速自动识别装置，所以具有临床使用价值。
本发明为进行心脏电生理研究及治疗心动过速提供了良好的设备条件。
权利要求
1.一种由心电放大整形电路2。控制门电路4。时钟电路5。计数器电路6。比较器电路7。寄存器电路8。评码显示电路9。程控脉冲发生电路10。加减控制电路11。面板控制及辅助电路12。和电极13组成的多功能程控心脏剌激仪，其特征在于它还包括下列部件A)由若干开关电路及时延控制电路组成的刺激脉冲后电位抑制电路1该电路连接于电极13和心电放大整形电路2之间。B)由定时元件为外接R、C集成振荡电路17及若干开关电路和时延控制电路组成的心动过速识别电路3。该电路连接于心电放大整形电路2及控制门电路4之间。
2.根据权利要求
1所述的多功能程控心脏刺激仪，其特征在于上述的刺激脉冲后电位抑制电路1由二个开关电路S1、S2及三个时延控制电路14、15、16组成。其开关时间及时延的时序为程控脉冲发生电路发出的脉冲S通过时延控制电路15产生B脉冲使S1闭合，通过电路16产生C脉冲使S2断开，同时通过电路14延迟t1时刻后产生A脉冲通过电极13去刺激心脏。其中A脉冲的宽度为τ，B脉冲的宽度，即S1闭合的持续期为τ1，C脉冲的宽度，即S2断开的持续期为τ2，且τ2＞τ1＞τ。当τ2结束后，S2要经过时间为t2的缓慢过程才恢复闭合。
3.根据权利要求
1、2所述的多功能程控心脏刺激仪，其特征在于上述的心动过速识别电路3中有二个开关电路S3和S4、电路3中的时延控制电路为电阻R1及电容C1组成的定时电路。其中S3与上述集成振荡电路17的外接R、C定时元件並接，其开关信号为心电P波整形信号。R1、C1组成的定时电路输出作为S4的开关信号，心电P波整形信号作为S4的输入输出信号。
专利摘要
现有的程控心脏刺激仪一般均为创伤性的、且无自动识别的心动过速装置。本发明利用脉冲开关技术，在仪器中设计了刺激脉冲后电位抑制电路，能经食道提取心电P波信号，实现了无创伤食道心房同步。且本仪器有自动识别心动过速功能，具有临床使用价值。
文档编号A61N1/365GK86100247SQ86100247
公开日1987年7月15日 申请日期1986年1月3日
发明者方祖祥, 沈友法 申请人:复旦大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan