Генератор импульсов электрокардиостимулятора (ЭКС) - медицинская статья, новость, лекция

Генератор импульсов электрокардиостимулятора (ЭКС)

Подходящий для имплантации электрокардиостимулятор (ЭКС) должен иметь генератор импульсов, способный вырабатывать импульс с низкой частотностью и большой скважностью (f≈1 Гц, T/t_i≈1000). Ниже на рисунке представлена надежная схема генератора импульсов электрокардиостимулятора (ЭКС).

При включении напряжения питания оба транзистора проводят ток и конденсатор С заряжается от источника U_B через транзистор VT₂, резистор R₂ и диоды. Транзистор VT₂ находится в состоянии насыщения, и на его коллекторе достигается приблизительно напряжение источника. При заряде конденсатора С напряжение на базе транзистора VT₁ уменьшается, пока не окажется на уровне напряжения делителя R₄, R₅, увеличенного на напряжение отпирания транзистора U_BE=0,5В. В этот момент импульс оканчивается, и оба транзистора запираются. Заряженный конденсатор С соединен через резисторы R₄+R₅ с землей и через резистор R₁ с источником питания U_B. При разряде конденсатора С напряжение на базе транзистора VT₁ возрастает, пока не достигнет напряжения отпирания, и цикл работы схемы повторяется. Поскольку сопротивления R₄ и R₅ достаточно малы по сравнению с R₁, на коллекторе транзистора VT₂ формируются прямоугольные импульсы, длительность которых

и период

где U_D - падение напряжения на диодах в проводящем состоянии.

Преимуществом такой схемы генератора импульсов электрокардиостимулятора (ЭКС) является то, что она позволяет независимо задавать длительность импульса (выбирая сопротивление R₂) и частоту повторения (выбирая сопротивление R₁), причем изменение одного из этих параметров не влияет на изменение другого.

Другое преимущество - слабое влияние характеристик транзисторов на выходные параметры. Уменьшение частоты повторения импульсов при снижении напряжения питания можно обеспечить, включив в схему последовательно с резистором R₁ элемент, поддерживающий на своих выводах постоянное напряжение. В качестве такого элемента можно использовать стабилитрон или несколько кремниевых диодов. Надежную работу мультивибратора удается обеспечить при потребляемом токе не больше 3 мкА.

Низкочастотным генератором может служить и мультивибратор, в котором активными элементами являются вентили типа КМОП (рисунок выше). Для симметричных импульсов период Т определяется соотношением

причем выбирают R_S>2R.

Импульс с требуемой для электрокардиостимуляции длительностью можно получить при помощи последующей моностабильной цепи. Требуемый ток можно уменьшить до уровня ниже 1 мкА.