CN1029458C

CN1029458C - 微型阻肺康复器

Info

Publication number: CN1029458C
Application number: CN 92108543
Authority: CN
Inventors: 华柏炯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2007-09-02
Also published as: CN1084089A

Abstract

一种用以治疗阻塞性肺病(包括慢性支气管炎、哮喘、肺气肿等)的微型阻肺康复器，包括电源、定时电路、信号发生器、同步整形电路、包络电路、振荡电路、输出电路以及置于患者双侧胸锁乳突肌外缘下皮肤的治疗电极，通过电刺激膈神经，使膈肌有规律地收缩，从而达到帮助呼吸肌功能康复的治疗目的。本微型阻肺康复器的体积小巧，输出电极少且抗干扰能力强，故特别适合于患者在家或外出活动时随身携带进行治疗。

Description

本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种微型阻肺康复器。

阻肺康复仪器是用以治疗阻塞性肺病（包括慢性支气管炎、哮喘、肺气肿等）的治疗仪器，它通过置于患者双侧胸锁乳突肌外缘下皮肤上的电极，电刺激膈神经，使膈肌有规律地收缩，从而达到改善通气功能，帮助呼吸肌功能康复的治疗目的。但是，现有的阻肺康复仪器一般为台式结构，体积大、重量重，仅适合于医院门诊或病房使用。此外，现有的阻肺康复仪器需采用四个输出电极作用于人体，使用不方便，而且，输出信号未能与人的呼吸同步，易受外界信号干扰，从而影响仪器的治疗效果。

本发明的目的在于提供一种能输出与人体呼体同步的刺激电脉冲信号，且结构简单、可随身携带进行治疗的微型阻肺康复器;

本发明的另一目的是提供一种能排除呼吸外其它干扰信号的微型阻肺康复器。

为了实现上述目的，本发明的微型阻肺康复器包括电源，用以产生定时信号的定时电路，用以产生与吸呼同步的微弱电信号的信号发生器，用以对上述微弱电信号进行放大、整形的同步整形电路，用以产生电脉冲信号的振荡电路，用以根据上述定时电路和同步整形电路输出的信号控制上述振荡电路动作的包络电路，用以对上述振荡电路输出的电脉冲信号进行升压的输出电路以及电极。

根据本发明的微型阻肺康复器，由于能通过患者的呼吸控制刺激电脉冲的发生，不仅排除了因患者咳嗽、运动等原因产生的信号干扰，而且能控制刺激电脉冲的最佳作用时间，即当患者膈肌向下收缩的同时输出刺激电脉冲，从而可增强患者的膈肌收缩力，使患者得到有效的治疗。此外，由于根据本发明的微型阻肺康复器，电路结构简易，外形小巧，输出电极少，便于随身放在口袋里或扣在腰带上使用，故特别适合于个人、家庭或远离医院的农村地区患者使用。

以下结合附图和实施例对本发明的微型阻肺康复器作进一步的详细描述。

图1是本发明的微型阻肺康复器的框图。

图2是本发明的微型阻肺康复器的电原理图。

图3是表示本发明微型阻肺康复器中有关同步整形电路和包络电路动作特性的波形图。

图4A是本发明微型阻肺康复器的信号发生器的结构示意图。

图4B是图4A所示信号发生器中压电陶瓷片的安装示意图。

图5是本发明微型阻肺康复器的外壳侧视图。

图1是本发明微型阻肺康复器的框图。参见图1，本发明的阻肺康复器包括电源1、定时电路2、信号发生器3、同步整形电路4、包络电路5、第一振荡电路6、第二振荡电路7、第一输出电路9、第二输出电路10以及电极11和12。当电源1接通后，定时电路2产生一个持续高电平的定时信号，与此同时，信号发生器3从患者身上感应产生与呼吸同步的微弱电信号，该微弱电信号经同步整形电路4放大整形后，输出一呼吸同步信号。上述定时信号和呼吸同步信号一起送到包络电路5，后者仅当该定时信号和呼吸同步信号均为高电平时才输出一个方波信号，该方波信号用以控制第一振荡电路6和第二振荡电路7的起振，亦即上述振荡电路6和7仅当包络电路5输出为高电平时才输出连续脉冲，该连续脉冲经第一输出电路9和第二输出电路10变换后，在电极11和12上产生连续且反相的脉冲信号。

图2是本发明微型阻肺康复器的电原理图。参照图1和图2，电源1可以是干电池，也可以采用外接稳压电源。定时电路2包括多谐振荡器21、计数器22以及触发器23。当电源开关K₁接向e点时，电源接通，由集成电路IC₁（例如用555型时基电路）、电阻R₁、R₂、R′₂和电容C₁、C₂组成的多谐振荡器21产生一连续方波信号，其周期为：T＝0.693×[R₁+2（R₂+R′₂）]C₁，选择R₁、R₂、R′₂和C₁，例如，使T＝0.439秒。由集成块IC₂（例如采用4020型计数器）构成的计数器22对该连续方波信号计数，当开关K₂接向IC₂2端时，输出持续时间为30分钟（0.439秒×2¹²）的高电平信号，当K₂接向IC₂3端时，输出持续时间为60分钟（0.439秒×2¹³）的高电平信号。该高电平信号经二极管D₁耦合输入由集成块IC₃（例如用4013型D触发器）、电容C₃和电阻R₄组成的触发器23，使IC₃2和5端由初始状态的低电平翻转为高电平，即输出一个持续高电平的定时信号V₃，与此同时，发光二极管D₉（定时指示用）通电点亮。IC₃1端电平与2端电平为Q和 Q关系，将IC₃1端连接到IC₂11端，可以控制计数器22计数（低电平）或复位（高电平）。

信号发生器3由压电传感器组成，它贴置于人体腹部，感应产生与呼吸同步的微弱电信号，该微弱电信号通过插口JK₁输入到同步整形电路4。同步整形电路4包括由集成块IC₈（例如用358型双运放电路）、电阻R₁₈-R₂₂以及二极管D₆组成的比较放大电路41以及由晶体管U₄、集成块IC₉（例如用555时基电路）、电阻R₂₃-R₂₉、电容C₁₃-C₁₇和电位器W₃组成的第一整形单稳电路42。同步整形电路4对上述信号发生器3产生的微弱电信号进行放大和整形后，输出一个其高电平持续时间接近于患者呼吸周期的呼吸同步信号，该呼吸同步信号与前述定时电路2产生的定时信号一起加到包络电路5。包络电路5包括与门51以及由晶体管U₁、集成块IC₅（例如用555时基电路）、电阻R₅-R₁₁和电容C₄-C₈组成的第二整形单稳电路52。

图3是表示同步整形电路4和包络电路5动作特性的波形图，以下结合图2和图3叙述电路4和电路5的动作过程。由JK₁输入的微弱电信号经比较放大电路41处理后，在IC₈1端输出一方波信号V₈，信号V₈加到第一整形电路42时，其上升沿驱动晶体管U₄迅速饱和导通，并通过电容C₁₃在IC₉的2端产生一负脉冲V_9-2，如图3（a）所示。与此同时，IC₉的3端由初始状态的低电平翻转为高电平，输出一方波信号V_9-3，其持续时间T₉由R₂₈、W₃和C₁₅决定，如图3（b）所示。此期间，发光二极管D₁₁（抗干扰指示用）因通电而点亮。信号V_9-3加到与门51的2端。如前所述，在治疗过程中定时信号V₃始终为高电平，该高电平信号加到与门51的1端。因此，当信号V_9-3的上升沿加到与门51的2端时，其3端同时输出一高电平信号V₄。信号V₄加到第二整形单稳电路52时，其情形与第一整形单稳电路42相同，在IC₅3端输出一方波信号V₅，如图3（d）所示。调整W₃，使信号V_9-3的高电平持续时间T₉＝T_呼-0.3秒（其中T_呼为患者呼吸信号V_呼的周期，见图3（c）所示）。由于IC₉的本身特性，当其3端输出高电平时，触发端2不起作用。故在T₉期间除上述脉冲V_9-2外，其它任何信号都不可能在IC₅的2端再产生一个负脉冲。相应地，IC₅3端在T₉期间除信号V_9-3的上升沿外，也不会再产生第二个方波信号。因此，信号V₅也完全是与患者的呼吸同步的。这样，电路42实际上就排除了除呼吸外的其它信号的干扰，起到了抗干扰作用。上述T₉越接近T_呼，抗干扰性能越好，但T₉不能大于T_呼，否则会破坏电路的正常工作。

本发明的微型阻肺康复器利用第一振荡电路6和第二振荡电路7同时产生作用于患者人体的脉冲信号。其中，第一振荡电路6由集成块IC₆（例如555时基电路）、电阻R₁₂-R₁₃、电容C₉-C₁₀以及二极管D₂-₃组成，第二振荡电路7由集成块IC₇（与IC₆相同）、电阻 R₁₅-R₁₆、电容C₁₁-C₁₂以及二极管D₄-D₅组成。将IC₅的3端分别连接到IC₆和IC₇的4端（复位端）上，当信号V₅为高电平时，发光二极管D₁₀（振荡输出指示用）通电点亮，与此同时，第一振荡电路6和第二振荡电路7分别产生连续脉冲信号V₆和V₇，其频率例如为30Hz。当信号V₅为低电平时，IC₆和IC₇被强行复位，电路6和7无输出。这样，脉冲信号V₆和V₇实际上由信号V₅控制，即在治疗期间，患者每呼吸一次，电路6和7就发出一个连续脉冲V₆和V₇。而且，通过选择R₁₀和C₆的适当数值，使V₅的方波宽度与V_呼的正半周基本接近，亦即当患者吸气时才使信号V₆和V₇作用于人体，从而可取得最佳治疗效果。接着，信号V₆和₇分别加到由晶体管U₂、变压器B₁、电阻R₁₄、R₃₀、电位器W₁和二极管D₇组成的第一输出电路9以及由晶体管U₃、变压器B₂、电阻R₁₇、R₃₁、电位器W₂和二极管D₈组成的第二输出电路10，经其中的U₂和U₃放大后，各自输入到B₁和B₂的初级绕组l₁和l₂，并利用B₁和B₂的次级绕组l₃和l₄的反向绕法，在两输出端得到相位差为180°的经升压后的两组脉冲信号V₉和V₁₀。电位器W₁和W₂用以调节V₉和V₁₀的电压幅度，调节范围例如为10-150V。二极管D₇和D₈分别用以排除与V₉或V₁₀反相的干扰波形，使输出的脉冲波形更好。最后，信号V₉和V₁₀分别通过插口JK₂加到电极11和12上。

图4A是本发明微型阻肺康复器的信号发生器3的结构示意图，图4B是图4A所示信号发生器3中压电陶瓷片33的安装示意图。参见图4A、4B，信号发生器3包括上压板31、固定板32和压电陶瓷片33。其中，板31和32均由绝缘材料例如酚醛材料制成，它们各有一个导电表面S和绝缘表面M，两表面S例如采用铜箔并用连线34连接，压电片33设置在板31M面和板32S面之间，其负极用例如焊锡焊接在板32的S面上。引出线35一根焊接在压电片33的正极上，另一根焊接在板32的S面上，它们的另一头通过插头（未图示）连接到插口JK₁上。压电片电性能参数选择大于1V/50g或15V/500g。本信号发生器3的外部用例如棉布等软质绝缘材料封固，使用时将信号发生器3的上压板31面向患者腹部设置，当患者吸气时，其腹部向上压板31施加一个力，并通过上压板31向压电陶瓷片33加一个力，压电陶瓷片33因受力而产生一个微弱电信号。板31和32的两导电表面S的作用是用以屏蔽压电陶瓷片33，使之免遭外界信号干扰。

图5是本发明微型阻肺康复器的外壳侧视图，外壳背部设置一个固定夹15，用以通过该固定夹15将微型阻肺康复器扣在患者的腰带上。

Claims

1、一种微型阻肺康复器，包括电源；用以产生定时信号的定时电路；用以产生电脉中信号的振荡电路；用以对所述电脉冲信号进行升压的输出电路以及电极；其特征在于它还包括，贴置于人体腹部用以感应产生与呼吸同步的微弱电信号的信号发生器，用以对所述微弱电信号进行放大、整形的同步整形电路以及用以根据所述定时电路和所述同步整形电路输出的信号控制所述振荡电路动作的包络电路，所述同步整形电路包括与所述信号发生器相连接的比较放大电路以及与所述比较放大电路输出端相连接的第一整形单稳电路。

2、如权利要求1或2所述的微型阻肺康复器，其特征在于，所述包络电路包括与所述定时电路输出端和所述同步整形电路输出端相连接的与门电路以及与所述与门电路输出端相连接的第二整形单稳电路。

3、如权利要求1所述的微型阻肺康复器，其特征在于，所述振荡电路包括并行连接在所述包络电路输出端且用以分别产生两组相同电脉冲信号的第一振荡电路和第二振荡电路。

4、如权利要求4所述的微型阻肺康复器，其特征在于，所述输出电路包括分别连接在所述第一振荡电路输出端和第二振荡电路输出端，用以将所述第一振荡电路和第二振荡电路产生的两组相同的电脉冲信号转换为两组成反相输出的电脉冲信号的第一输出电路和第二输出电路。

5、如权利要求1所述的微型阻肺康复器，其特征在于，所述信号发生器包括由绝缘材料制成的上压板和固定板以及压电陶瓷片，所述上压板和固定板各有一个导电表面和绝缘表面，所述压电陶瓷片设置在所述上压板的绝缘表面与所述固定板的导电表面之间，所述上压板和固定板的两导电表面用一导线相连且所述压电陶瓷片的负极与所述固定板的导电表面相连接。