專利名稱:Vft-1型心臟室顫閾值自動化測定儀的制作方法
本實用新型為測定心臟室顫閾值的醫(yī)學研究用電子儀器。
已有心臟室顫閾值是用人工操作方法獲得的。首先需要制造R－R間期相等的動物模型，然后人工啟動刺激器。并逐步增加刺激的電量，在肉眼識別室顫的發(fā)生后，人工關閉刺激器。從刺激器啟動到關閉，各種記錄儀器均需連續(xù)開動。這種方法存在的問題是需要數(shù)臺至十余臺儀器 連成一個測量系統(tǒng)，這對于需要測量室顫閾值，但又不懂電子技術的醫(yī)學工作者是困難的。即使依靠電子技術工作者耦連該測量系統(tǒng)，醫(yī)務工作者在重復測量室顫閾值時，需要多人操縱各個儀器，人工遞增刺激電量，并監(jiān)視心電的變化，因此費時費力，測量操作失誤的機率多，所獲數(shù)據(jù)有很大誤差。
經(jīng)向美國“Dialag”數(shù)據(jù)庫和歐洲的“EAS”數(shù)據(jù)庫檢索，未見國外有智能化、自動測量室顫閾值的儀器。
本實用新型就是為解決上述問題而研制的。
本實用新型的要點在于它是以具有4～8KRAM和4～16KROM存貯器和Z80作為中央處理器，如圖4所示的7個接口的雙板機。使整機在運行時，通過對血壓大小的判別，自動識別室顫，在易損期前后尋找刺激區(qū)間，遞增刺激電流；在室顫發(fā)生后，自動停止刺激心臟，將心電波形、刺激波形及刺激電流值凍結在顯示器上，并經(jīng)筆描記錄器記錄下來。
室顫閾值測定儀有三個通道。其一是心電電極和心電放大器，連續(xù)不斷地將犬的心電信號送入微電腦，稱為心電通道(ECG通道)。其二是血壓換能器和血壓放大器，連續(xù)不斷地將動物的股動脈的瞬時壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査腿胛㈦娔X，稱為血壓通道(BP通道)。其三是由微電腦控制的恒流刺激器和刺激隔離器，產(chǎn)生刺激脈沖，經(jīng)電極刺激心臟，稱為刺激通道(ST通道)。
微電腦通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將心電信號存入存儲器。在存入波形時，微電腦通過軟件(絕對值最大、導數(shù)為零的地址)識別出R波峰值。儀器起動后，第一個R波峰值出現(xiàn)時，微電腦立即經(jīng)恒流的、隔離的刺激器自動給出同步脈沖，脈寬1mS(或2.5mS)，實空比為11(或12.5或2.52.5，2.51)，電流為1mA。此脈沖串在T波峰值(或T波結束前某一時刻)結束。微電腦通過模／數(shù)轉(zhuǎn)換器不斷感知血壓。如未引起室顫和血壓下降，經(jīng)過12秒后，首次出現(xiàn)的R波峰頂?shù)竭_時，測定儀將會在這個R－T區(qū)間給出2mA的刺激電流。如此循環(huán)進行。當電流增加到某一數(shù)值時，心臟終于發(fā)生室顫，導致血壓下降。二者變化是同步的。本測定儀有調(diào)節(jié)器，可使之感知是室顫的發(fā)生或是室性心動過速的發(fā)生。實際感知的是與上述心律失常同步發(fā)生的不同的血壓水平。上述心律失常發(fā)生后2秒，微電腦將使顯示器上的心電波形、刺激波形和刺激電流值凍結在熒光屏上。微電腦在512個數(shù)據(jù)處或1024個數(shù)據(jù)處凍結。此時若在512個處凍結則0～512個數(shù)據(jù)是室顫后的心電圖，而512～1024個數(shù)據(jù)則是室顫前的心電圖。若在1024處凍結則512～1024是室顫波形，而0～512則是室顫前的心電波形。微電腦發(fā)出指令，可將存儲的心電波形與刺激波形全部描記在筆描記錄器上。
本發(fā)明的最佳技術指標為1.心臟接受某次刺激12秒后的第1個R波峰值到達時遞增刺激。在本次心動周期的T波峰頂或T波終點附近結束刺激。
2.每次遞增1mA的刺激量。
3.刺激器輸出端對地的絕緣電阻≥500MΩ。
4.輸入端漏電電流≤1μA。
5.刺激器輸出電流≤50mA。
6.當心臟阻抗≤1KΩ時，顯示器上顯示的電流誤差≤5％。
7.刺激脈沖實空比分四檔，11，2.52.5，2.51，12.5。
8.刺激脈沖寬度分兩檔，1mS和2.5mS9.刺激時間(脈沖串長)1×6mS～99×6mS。
10.本機可感知心電R波峰值和血壓信號，在0～100mmHg區(qū)間的任意水平，凍結圖形和關閉刺激器。此血壓信號門限是可調(diào)的。調(diào)節(jié)較低時可在室顫發(fā)生后凍結圖形并關閉刺激器。調(diào)節(jié)較高時可在室速發(fā)生后凍結圖形并關閉刺激器。
11.微電腦在識別室顫后，將在512個數(shù)據(jù)處或1024個數(shù)據(jù)處凍結。若在512個數(shù)據(jù)處凍結，則0～512個數(shù)據(jù)是室顫后的心電圖，而512～1024個數(shù)據(jù)是室顫前的心電圖。若在1024處凍結則反之。
12.筆描記錄器可連續(xù)拷貝任意份數(shù)的室顫前后的波形和相應的刺激波形。
經(jīng)試驗證明，本實用新型與現(xiàn)有測量室顫閾值的技術相比具有如下優(yōu)點操作簡便，自動化程度高，測試快速準確，按動一次“啟動”鍵后，經(jīng)數(shù)十秒至四分鐘，即能測出室顫閾值，以字符數(shù)值顯示在熒光屏上，同時還可多次重復描記室顫發(fā)生前后的心電波形。它不僅方便了醫(yī)務工作者和非電子專業(yè)人員使用。而且使人們有可能在合理的實驗設計下，使用較少動物，就可得到滿意結果。它可用于篩選提高室顫閾值的藥物，以及影響室顫閾值因素的研究；用于心臟外科開心手術治療中誘發(fā)室顫和測試室顫閾值及作為研究室顫電生理學等主要的設備。
附圖的簡要說明圖1整機原理框圖圖2整機輸出刺激脈沖與輸入心電信號的時間關系圖圖3整機輸出刺激脈沖序列圖圖4整機中央處理器的接口圖圖5整機中的恒流刺激器原理框圖圖6整機面板圖心電信號通過如圖1所示的銀－氯化銀電極(ECG、T)，經(jīng)心電放大器(1)放大后，輸出到微電腦(4)。后者每4mS發(fā)出一個取樣脈沖，打開取樣門(2)，將心電模擬信號送入模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)，心電模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，存入微電腦(4)的存儲器中。微電腦(4)按圖2和圖3所示方式給出脈沖信號，經(jīng)恒流的刺激隔離器輸出刺激脈沖。面板上的刺激寬度字輪(10)與電腦中央處器(CPU)連接，給定刺激寬度。血壓信號通過壓力換能器(BP、T)經(jīng)壓力放大器(5)放大后送入微電腦(4)，存儲并與調(diào)節(jié)器(11)給定值比較，超過給定值后2秒，通過電子開關(8)在顯示器(9)上凍結心電波形和刺激波形，中斷刺激電流，顯示字符。筆描記錄器(7)即可反復描記出顯示器(9)上的波形。輸入心電信號與輸出的刺激脈沖的時間關系如圖2所示，A為第n個R－T刺激區(qū)間的起點，與第n個R波峰值對應。B為第n＋1個R－T刺激區(qū)間的起點，與第n＋1個R波峰值對應。A、B兩點間的時差≥12秒。則第n個刺激區(qū)間的刺激電流In＝(n＋1)mA。刺激脈沖的脈寬與實空比見圖3，R波峰值到達時，產(chǎn)生第一個脈沖，其脈沖前沿與R波峰值對應。繼之，以實空比11或12.5或2.51或2.52.5的方式產(chǎn)生脈寬為1mS或2.5mS的脈沖。直至第n個脈沖，其前沿由操作者決定，使之在T波峰至T波終點間某處。
圖1中的微電腦(4)是利用兩塊單板機。其中一塊是CPU(Z80)和全部接口。另一塊是存貯器(包括4KRAM和4KROM)?？蓴U充至8KRAM和16KROM，接口均用8212。接口如圖4所示，接口(1)是信號經(jīng)過取樣門和模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量入口，將數(shù)字量送到中央處理器(CPU)中。接口(2)是刺激寬度入口。它與面板的“刺激寬度”字輪連接，操作者撥好字輪的數(shù)碼后，就可以把確定的刺激寬度輸入到中央處理器(CPU)中。接口(3)的低三位是“功能鍵”入口，其余是顯示段入口(前段0～512，后段512～1024)和血壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕娜肟凇＝涌?4)給出字符開關波，顯示0～512的開關波和顯示0～1024的開關波。接口(5)是垂直模擬量的輸出口。接口(6)是掃描和字符的輸出口。接口(7)是刺激電流大小的輸出口。中央處理器(CPU)送來的刺激電流大小的數(shù)字量，經(jīng)過數(shù)／模轉(zhuǎn)換器，變?yōu)榇碳る妷耗M量，加到如圖5所示的恒流刺激隔離器的調(diào)制放大器(15)的一端，10MHZ的載波振蕩器(16)的電壓加到調(diào)制放大器(15)的另一端。調(diào)制放大后的信號通過變壓器耦合到檢波器(14)，再經(jīng)恒流源(17)送到心臟。(14)和(17)的電源是由直－交－直變換器電源(12)和穩(wěn)壓器(13)提供。所以(17)的輸出是浮地的。
該機面板的操縱鍵及各種接插件的功能，參照圖6加以說明在接通電源前，先把測定儀的X、Y、Z輸出端對應地與顯示器的X、Y、Z輸入端連接。把心電電極安裝在動物四肢，通過電纜連接到“信號輸入”端。把壓力換能器經(jīng)導管與動物股動脈相接。壓力換能器的信號經(jīng)壓力放大器放大后送入“信號輸入”端。使“起動復位”鍵處于復位狀態(tài)?！八蛿唷辨I處于斷狀態(tài)。按下主機的“電源”鍵，接通電源。同時使顯示器的電源開關也處于接通狀態(tài)。按下“起動復位”鍵，使它處于起動狀態(tài)。此時顯示器上的屏幕立即出現(xiàn)兩條掃描線。上方出現(xiàn)“0000”字符，下方掃描線出現(xiàn)心電波形。上方掃描線每隔12秒出現(xiàn)刺激波的幅度和刺激脈沖串的包絡線。其刺激大小每次加“1”，字符也隨著指示刺激電流的數(shù)值。當刺激電流增大到50mA時，回到零，又重新開始。
當上述狀態(tài)運行正常時，即可進行動物實驗，選擇“刺激頻率”到適當位置，撥動“刺激寬度”字輪，選擇合適的刺激寬度(字輪的數(shù)字乘6mS就是寬度)。使寬度時間等于R－T間期(即R峰至T峰附近)。當屏幕上的字符出現(xiàn)“00mA”時，立即按下刺激“送斷”鍵，使之處于送狀態(tài)。此時即有刺激電流脈沖產(chǎn)生，從零毫安開始，按1mA遞增。如果血壓下降到某一值后2秒，波形凍結在顯示器的熒光屏上。按下“測時”功能鍵，再復位起動一次，則把上述凍結的波形顯示出來。如需要看波形的前段則按下“前段”鍵。于是就把前段顯示出來。如按下“后段”鍵，于是就把“后段”顯示出來。如需筆描，只要按下“筆描”鍵，信號經(jīng)“筆描輸出”端輸?shù)焦P描記錄器，此時筆描過程重復進行。若筆描完畢，只需按下“測時”鍵，就會回到顯示狀態(tài)。按下“全顯”功能鍵，將把前段、后段連接起來同時在顯示器的熒光屏上顯示出來。
權利要求
1.一種測定心臟室顫閾值的醫(yī)學研究用電子儀器。其特征是以具有4～8KRAM和4～16KROM的存貯器和Z80作為中央處理器，及如圖4所示的7個接口的雙板機，使整機在運行時，通過對血壓大小的判別，自動識別室顫，在易損期前后尋找刺激區(qū)間，遞增刺激電流；在室顫發(fā)生后，自動停止刺激心臟，將心電波形、刺激波形及刺激電流值凍結在顯示器上，并經(jīng)筆描記錄器記錄下來。
2.如權利1要求所述，其特征在于心臟接受某次刺激12秒后的第1個R波峰值到達時，以1mA的刺激量遞增刺激。在本次心動周期的T波峰頂或T波終點附近結束刺激；刺激器輸出端對地的絕緣電阻≥500MΩ；輸入端漏電電流≤1μA；刺激器輸出電流≤50mA；當心臟阻抗≤1KΩ時，顯示器上顯示的電流誤差≤5％；刺激脈沖實空比分四檔，11，2.52.5，12.5，2.51；刺激脈沖寬度分兩檔1mS和2.5mS；刺激時間(脈沖串長)1×6mS～99×6mS；本機可感知R波峰值和血壓信號，在0～100mmHg區(qū)間的任意水平，凍結圖形和關閉刺激器；此血壓信號門限是可調(diào)的，調(diào)節(jié)較低時，可在室顫發(fā)生后凍結圖形并關閉刺激器，調(diào)節(jié)較高時，可在室顫發(fā)生后凍結圖形并關閉刺激器；微電腦在識別室顫后，將在512個數(shù)據(jù)處或1024個數(shù)據(jù)處凍結，若在512個數(shù)據(jù)處凍結，則0～512個數(shù)據(jù)是室顫后的心電圖，而512～1024個數(shù)據(jù)是室顫前的心電圖；若在1024處凍結，則反之。筆描記錄器可連續(xù)拷貝任意份數(shù)的室顫前后的波形和相應的刺激波形。
專利摘要
本實用新型是一種自動化測定心臟室顫閾值的醫(yī)學研究用電子儀器。其特征是以Z80作為中央處理器，具有4～8KRAM和4～16KROM存貯器，以及有7個接口的雙板機。使整機在運行時，通過對血壓大小的判別，自動識別室顫，在易損期前后尋找刺激區(qū)間，遞增刺激電流；在室顫發(fā)生后，自動停止刺激心臟，將心電波形、刺激波形及刺激電流值凍結在顯示器上，并經(jīng)筆描記錄器記錄下來。本實用新型可用于篩選提高室顫閾值的藥物及探討影響室顫閾值的因素，用于心臟外科開心手術及治療中誘發(fā)室顫和測試室顫閾值，以及室顫電生理學的研究等方面。
文檔編號A61B5/00GK85201706SQ85201706
公開日1986年3月5日 申請日期1985年4月30日
發(fā)明者王湘生 申請人:中國人民解放軍總醫(yī)院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan