DD229266A3

DD229266A3 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING BREATHING FREQUENCY AND BREATHING TEMPERATURE

Info

Publication number: DD229266A3
Application number: DD24968183A
Authority: DD
Inventors: Manfred Abendroth; Ralph Schneider; Hans-Juergen Horn; Frank Stiegler
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1985-10-30
Also published as: HUT34128A; CS251943B1; DE3400947A1; HU191280B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung von Atemfrequenz und Atemzeitverhaeltnis mit einem Umschalter von Atemfrequenz- auf Atemzeitverhaeltnismessung und deren wahlweise optische Anzeige, die mit Inspirations- und Exspirationssignalen aus einem Narkose- oder Therapiebeatmungsgeraet sowie mit Signalen aus einem Rechteckgenerator belegt ist. Die Schaltungsanordnung weist eine Ablaufsteuerung mit drei Impulsverkuerzungsschaltungen auf, die ein D-Flip-Flop und zwei 4-bit-Schieberegister ansteuert. Diese uebernehmen aus einem Zaehl-Flip-Flop und zwei 4-bit-Binaerzaehler die Zaehlergebnisse, die die Adresse fuer einen programmierbaren Festwertspeicher bilden. Der Adressinhalt wird decodiert und optisch angezeigt. Bei Unterschreitung der Atemfrequenz von 6 min 1 erfolgt eine Alarmausloesung. Die Vorteile der erfindungsgemaessen Loesung liegen darin, dass man eine unverzoegerte Information ueber die Atemfrequenz oder das Atemzeitverhaeltnis erhaelt. Dabei weist das Ergebnis eine hohe Genauigkeit auf. Die Ablesbarkeit der Ergebnisse wird durch die digitale Ziffernanzeige guenstig beeinflusst. Die Loesung kann in Narkose- und Therapiebeatmungsgeraeten sowie in Frequenzmonitoren angewendet werden.The invention relates to a circuit arrangement for measuring respiratory rate and Atemzeitverhaeltnis with a switch from Atemfrequenz- Atemzeitverhaeltnismessung and their optional optical display, which is occupied with inspiration and expiration signals from an anesthesia or Therapieiebeatmungsgeraet as well as signals from a rectangular generator. The circuit comprises a sequencer with three pulse shortening circuits which drives a D flip-flop and two 4-bit shift registers. These take over the counting results, which form the address for a programmable read-only memory, from a count flip-flop and two 4-bit binary counter. The address content is decoded and visually displayed. If the respiratory rate falls below 6 min 1, an alarm is triggered. The advantages of the solution according to the invention lie in the fact that undelivered information about the respiratory rate or the respiratory time ratio is obtained. The result has a high accuracy. The readability of the results is favorably influenced by the digital display. The solution can be used in anesthetic and therapeutic ventilators as well as in frequency monitors.

Description

Schaltungsanordnung zur Messung von Atemfrequenz und Atemzeitverhältnis *Circuit arrangement for the measurement of respiratory rate and breath time ratio *

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung von Atemfrequenz und Atemzeitverhältnis mit einem Umschalter von Atemfrequenz- auf Atemzeitverhältnismessung.und deren wahlweise optische Anzeige, die mit Inspirations- und Exspirationssignalen aus einem Narkose- oder Therapiebeatmungsgerät.'sowie mit Signalen aus einem Rechteckgenerator belegt ist.The invention relates to a circuit arrangement for measuring respiratory rate and Atemzeitverhältnis with a switch from Atemfrequenz- Atemzeitverhältnismessung.und their optional visual display, which is occupied with inspiratory and expiratory signals from an anesthetic or Therapieiebeatmungsgerät.'sowie signals from a square wave generator.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Nach dem DD-IVP (WP A 61 M/235 77^) ist ein digitaler Atemfrequenzrechner bekannt, der aus einem Rechnerbaustein mit Anzeigeeinheit, einem die zeitliche Folge der Rechnereingaben steuernden 4~bit~Schieberegister sowie zwei weiteren zur Ermittlung der Atemperiodendauer bestimmten 4—bit-Schieberegistern, zwei zur Auslösung der Steuer- und Zählvorgänge benutzten Flip-Flops und zehn zur logischen Eingabe vonAfter the DD-IVP (WP A 61 M / 235 77 ^) , a digital respiratory rate computer is known, consisting of a computer block with display unit, a time sequence of the computer inputs controlling 4 ~ bit ~ shift register and two other for determining the Atemperiodendauer 4- bit shift registers, two flip-flops used to trigger the control and count operations, and ten to logically input

' ' ο ''' ο '

Ziffern und Zeichen.in den Rechnerbaustein bestimmten UED-Gattern besteht. Mit. dem Atemfrequenzrechner ist eine Zeitfolgesteuerung verknüpft, die aus vier unabhängig.voneinander einstellbaren 4-bit-Schieberegistern besteht« Diese vier Schieberegister bestehen aus je einem 4-bit-Vor-/ Rüclcwärtszähler und einem 3inär/1 aus 16 Decoder, Sie sind mit jeweils einem 16-poligen Schalter verbunden, die einmal über zwei 4-polige Schalter und zwei gleichartige 3-bit-Schieberegister mit drei Flip-Flops und diesen nachgeordneten Magnetventilen und zum anderen mit einem dritten gleichartigen 3-bit-Schieberegister signalverknüpft sind.Numbers and characters.in the computer block certain UED gates consists. With. the respiratory frequency calculator is linked to a time sequence control consisting of four independently adjustable 4-bit shift registers. "These four shift registers each consist of a 4-bit up / down counter and a 3-in / 1 out of 16 decoder, each with one 16-pin switch, which are once signal-linked via two 4-pole switches and two similar 3-bit shift registers with three flip-flops and these downstream solenoid valves and the other with a third similar 3-bit shift register.

In dem DD-WP (WP A 61 M/240 540) ist ein Zeitsteuersystem für die Inspirations- und Sxspirationsphase dargestellt, dessen elektronische Steuerung aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut und mit einem Atemfrequenzrechner versehen ist. Heben der Berechnung der Atemfrequenz erfolgt auch die Berechnung des Atemzeitverhältnisses bei gleichzeitiger Nutzung der im DD-fP A 61 M/235 774 beschriebenen Zeitfolgesteuerung· Der Rechenprozeß des Atemzeitverhältnisses wird dadurch realisiert, daß zur Zeitfolgesteuerung zwei 4-bit-Schieberegister und vier Flip-Flop sowie ein Schalter signalverknüpft zugeordnet v/erden.The DD-WP (WP A 61 M / 240 540) shows a time control system for the inspiratory and Sxspirationsphase whose electronic control is built up from integrated circuits and provided with a respiratory rate calculator. The calculation of the respiratory rate is also the calculation of the respiratory time ratio with simultaneous use of described in DD-fP A 61 M / 235 774 time sequence control · The calculation process of the respiratory time ratio is realized by the time sequence control two 4-bit shift register and four flip-flop as well as a switch associated signal v / ground.

Nachteilig ist, daß durch die Taktfrequenz und die sequentielle Parametereingabe in den Rechnerbaustein die obere Grenze der zur Anzeige gelangenden Atemfrequenz begrenzt ist· Während der Parametereingabe und -berechnung erfolgt keine Anzeige, Die Lösungen verlangen, bedingt durch ihre Schaltungskonzeption, einen hohen schaltungstechnischen und technologischen Aufwand.The disadvantage is that is limited by the clock frequency and the sequential parameter input into the computer module, the upper limit of reaching the display respiratory rate · During the parameter input and calculation is no display, the solutions require, due to their circuit design, a high technical circuitry and technology ,

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Das Ziel der Erfindung besteht in der Vermeidung eines aufwendigen Schaltungsbaufbaus mittels Taschenrechner-The object of the invention is to avoid a complicated circuit structure by means of calculators

Schaltkreisen und insbesondere im Erhalt einer unverzögert en Information über Frequenz oder Atemzeitverhältnis sofort nach Einstellung oder Verstellung des Gerätes sowie einer großen Genauigkeit des Meßergebnisses„Circuits, and in particular in the receipt of an instantaneous information on frequency or respiratory time immediately after adjustment or adjustment of the device and a high accuracy of the measurement result "

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Messung von Atemfrequenz und Atemzeitverhältnis, die mit Inspirations- und Exspirationssignalen sowie mit Signalen aus einem Rechteckgenerator belegt ist, zu entwickeln, die wahlweise eine Messung und optische Anzeige von Atemfrequenz oder Atemzeitverhältnis gestattet.The object of the invention is to develop a circuit arrangement for measuring respiratory rate and respiratory time ratio, which is occupied by inspiration and expiration signals as well as signals from a rectangular generator, which optionally allows a measurement and visual display of respiratory rate or respiratory time ratio.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß die C-Eingänge eines D-Flip-Flop und eines ersten 4-bit-Schieberegisters mit einer ersten Impulsverkürzungsschaltung einer Ablaufsteuerung und der C-Eingang eines zweiten 4-bit~Schieberegisters mit einer zweiten Impulsverkürzungsschaltung verbunden sind, daß der Q-Ausgang eines Zähl-Flip-Flop mit dem D-Eingang des D-Flip-Flop und dem T_v-Singang eines ersten 4-bit-Binärzählers verknüpft ist, daß das erste 4-bit-Schieberegister eingangsseitig mit denAx^ängen des ersten 4-bit-Binärzählers und das zweite 4-bit-Schieberegister mit den Ausgängen eines zweiten 4-bit-Binärzählers verknüpft ist, daß der Q-Ausgang des D-Flip-Flop mit einem Eingang eines programmierbaren Festwertspeichers verbunden ist, daß die vier Ausgänge des ersten 4-bit-Schieberegisters mit vier Eingängen des Festwertspeichers und mit vier Invertern verknüpft sind, daß drei Ausgänge des zweiten 4-bit-Schieberegisters mit drei weiteren Eingängen des Festwertspeichers und ein Ausgang des zweiten 4-bit-Schieberegisters mit einem Eingang des Festwertspeichers und einem fünften Inverter verknüpft sind, daß ein Eingang des Festwertspeichers mit einem Signal aus dem Umschalter für Frequenzauf Atemzeitverhältnismessung belegt ist, der weiterhin mitAccording to the invention the object is achieved in that the C inputs of a D flip-flop and a first 4-bit shift register with a first pulse shortening circuit of a sequencer and the C input of a second 4-bit ~ shift register are connected to a second pulse shortening circuit in that the Q output of a count flip-flop is associated with the D input of the D flip-flop and the T _v input of a first 4-bit binary counter that the first 4-bit shift register is input to the Ax the first 4-bit binary counter and the second 4-bit shift register are connected to the outputs of a second 4-bit binary counter that the Q output of the D flip-flop is connected to an input of a programmable read-only memory, that the four outputs of the first 4-bit shift register are associated with four inputs of the read-only memory and with four inverters, that three outputs of the second 4-bit shift register with three further inputs the read-only memory and an output of the second 4-bit shift register are connected to an input of the read-only memory and a fifth inverter, that an input of the read-only memory is occupied by a signal from the switch for frequency respiration rate measurement, which continues with

einem sechsten Inverter verbunden ist, daß eine dritte Impulsverkürzungs schaltung mit dem R-Singang des Zähl-Flip-Flop und über einen siebenten Inverter mit den R-Singängen der beiden 4~bit-Binärzähler verknüpft ist und daß der Ausgang eines ersten NAND-Gatters einerseits mit einem zweiten und dritten NAND-Gatter und andererseits über einen achten Inverter mit einem vierten und fünften NAND-Gatter verknüpft sind, wobei das zweite und vierte NAND-Gatter eine Torschaltung bilden und mit dem C-Singang des Zähl-Flip-Flop verbunden sind und das dritte und fünfte NAND-Gatter eine Torschaltung bilden, die mit dem T_v-Eingang des zweiten 4—bit-Binärzählers verbunden sind. In bevorzugter.Ausführungsform besteht die Ablaufsteuerung aus drei Impulsverkürzungsschaltungen, deren erster Impulsverkürzungsschaltung ein erster Inverter vorgeschaltet ist, dessen Ausgang weiterhin mit einem Eingang eines ersten NAND-Gatters verbunden und dem zweiten Eingang dieses NAND-Gatters ein zweiter Inverter vorgeschaltet ist· Dieses NAND-Gatter ist mit einem zweiten NAND-Gatter zu einer Torschaltung verknüpft, deren Ausgang über einen dritten Inverter mit der zweiten Impulsverkürzungsschaltung verbunden ist und die Ausgänge der ersten und zweiten Impulsverkürzungsschaltung sind über ein drittes NAND-Gatter und einen vierten Inverter mit der dritten Impulsverkürzungsschalijung verknüpft· Die Impulsverkürzungsschaltung besteht aus einem Inverter, der ausgangsseitig mit einem Kondensator und einem NAED-Gatter verknüpft ist.a sixth inverter is connected, that a third pulse shortening circuit with the R-Singang of the count flip-flop and a seventh inverter with the R-length of the two 4 ~ bit binary counter is linked and that the output of a first NAND gate are connected on the one hand with a second and third NAND gate and on the other hand via an eighth inverter with a fourth and fifth NAND gate, wherein the second and fourth NAND gates form a gate circuit and connected to the C-Singang of the count flip-flop and the third and fifth NAND gates form a gate connected to the T _v input of the second 4-bit binary counter. In a preferred embodiment, the sequence control consists of three pulse shortening circuits whose first pulse shortening circuit is preceded by a first inverter whose output is further connected to an input of a first NAND gate and a second inverter is connected upstream of the second input of this NAND gate. This NAND gate is connected to a second NAND gate to a gate circuit whose output is connected to the second pulse shortening circuit via a third inverter, and the outputs of the first and second pulse shortening circuits are connected to the third pulse shortening circuit via a third NAND gate and a fourth inverter Pulse shortening circuit consists of an inverter, the output side of which is linked to a capacitor and a NAED gate.

Ein NAND-Gatter ist eingangsseitig mit dem Ausgang des zweiten Inverters der Ablaufsteuerung und dem G-Ausgang des zweiten 4-bit-Binärzählers und ausgangsseitig mit einer Alarmeinrichtung verknüpft.A NAND gate is the input side to the output of the second inverter of the flow control and the G output of the second 4-bit binary counter and the output side associated with an alarm device.

Weiterhin sind acht Datenausgänge 1, 2, ... 8 des Festwertspeichers mit zwei BCD-zu-7-Segmentdecodern verknüpft, deren Ausgänge jeweils mit einer Lichtemitteranzeige verbunden sind«, Sechs Inverter sind über eine logische VerknüpfungIn addition, eight data outputs 1, 2, ... 8 of the read-only memory are linked to two BCD-to-7 segment decoders whose outputs are each connected to a light emitter display «, six inverters are connected via a logical link

mittels eines NAND-Gatters mit einer weiteren Lichtemitteranzeige verbunden. Im Festwertspeicher sind alle zu den Atemzeiten dazugehörigen Atemfrequenzen und nach Umschalten des Speicherbereiches auch Ate.mzeitverhältnisse gespeichert. Während der Messung werden die gespeicherten Werte nur noch ausgegeben.connected by means of a NAND gate with another light emitting display. The read-only memory stores all respiratory frequencies associated with the respiratory times and, after switching over the memory area, also Ate.m-time ratios. During the measurement, the stored values are only output.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werdenThe invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment

In der zugehörigen Zeichnung zeigen In the accompanying drawing show

Fig. 1: eine AblaufsteuerungFig. 1: a flow control

Fig. 2: die Funktionsgruppen Zähler und Register mit einer Auswahllogik undFig. 2: the function groups counters and registers with a selection logic and

Figo 3i in Fortsetzung die Funktionsgruppen Speicher, Dekoder und Anzeige. ^l Figo 3i in continuation of the function groups memory, decoder and display. ^l

Die Schaltungsanordnung zur Messung der Atemfrequenz und des Atemzeitverhältnisses ist mit folgenden Eingängen belegt:The circuit for measuring the respiratory rate and the respiratory time ratio is occupied by the following inputs:

Eingang E 1: Anschluß an den Signalausgang eines Beatmungsgerätes, der während der Inspiration L-Signal und während der Exspiration Η-Signal führt,Input E 1: Connects to the signal output of a ventilator, which carries L signal during inspiration and Η signal during expiration.

Eingang E 2: Mechanischer Umschalter von Frequenz- auf Atemzeitverhältnismessung, bei Frequenzmessung liegt L-Signal, bei Atemzeitverhältnismessung liegt H-Signal an,Input E 2: mechanical change-over switch from frequency to respiratory time measurement, frequency measurement is L-signal, respiratory time measurement is H-signal,

Eingang E 3s Anschluß für Rechteckgenerator geeigneter Frequenz.Input E 3s Connection for square wave generator of suitable frequency.

Die in $ig* 1 dargestellte Ablaufsteuerung besteht aus drei Impulsverkürzungsschaltungen 1, 2 und 3, die jeweils aus einem Inverter 4-, 5, 6 mit nachgeschaltetem Kondensator 7, 8, 9 und NAND-Gatter 10, 11, 12 besteht. Der Impulsverkürzungsschaltung 1 ist ein Inverter 13 vorgeschaltet, dessen Ausgang weiterhin mit einem Eingang eines NAND-Gatters 14 verknüpft ist» DemThe sequence shown in Fig. 1 * consists of three pulse shortening circuits 1, 2 and 3, each consisting of an inverter 4-, 5, 6 with a downstream capacitor 7, 8, 9 and NAND gates 10, 11, 12. The pulse shortening circuit 1 is preceded by an inverter 13 whose output is further connected to an input of a NAND gate 14 »Dem

zweiten Eingang des NAND-Gatters 14 ist ein Inverter 15 vorgeschaltet. Das NAND-Gatter 14 ist mit einem NAND-Gatter .16 zu einer Torschaltung verknüpft, deren Ausgang einerseits über einen Widerstand 17 und andererseits über einen Inverter 18 mit der Impulsverkürzungsschaltung 2 verbunden ist. Die Impulsverkürzungsschaltung 1 ist ausgangsseitig zum einen mit den G-Eingängen eines D-Elip-Flop 19 und eines 4-bit-Schieberegisters 20 und die Impulsverkürzungsschaltung 2 mit dem C-Eingang eines 4-bit-Sehieberegisters 21 verknüpft. Die Ausgänge der Impulsverkürzungsschaltungen 1, 2 sind zum anderen mit einem NAND-Gatter 22 verbunden, das ausgangsseitig mit einem Widerstand 23 und einem Inverter 24 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 24 ist mit der Impulsverkürzungsschaltung 3 verknüpft, deren Ausgang einerseits mit einem. Widerstand 25 und andererseits mit dem R-Eingang eines Zähl-Flip-Elop 26 und über einen Inverter 27 mit den R-üJingangen eines 4-bit-Binärzählers 28 und eines 4-bit-Binärzählers 29 verbunden ist»second input of the NAND gate 14, an inverter 15 is connected upstream. The NAND gate 14 is connected to a NAND gate 16 to a gate circuit whose output is connected on the one hand via a resistor 17 and on the other hand via an inverter 18 to the pulse shortening circuit 2. The pulse shortening circuit 1 is on the output side to a G-inputs of a D-type flip-flop 19 and a 4-bit shift register 20 and the pulse shortening circuit 2 with the C input of a 4-bit Sehieberegister 21 linked. The outputs of the pulse shortening circuits 1, 2 are connected, on the other hand, to a NAND gate 22, which is connected on the output side to a resistor 23 and an inverter 24. The output of the inverter 24 is connected to the pulse shortening circuit 3, whose output on the one hand with a. Resistor 25 and on the other hand connected to the R input of a count-flip-Elop 26 and via an inverter 27 to the R-üJinangen a 4-bit binary counter 28 and a 4-bit binary counter 29 is connected »

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Q-Ausgang des Zähl-Flip-Flop 26 mit dem D-Eingang des D-Flip-Flop 19 und dem T_v-Eingang des 4-bit-Binärzählers 28 verbunden. Das 4-bit-Schieberegister 20 ist eingangsseitig mit den Ausgängen des 4-bit-Binärzählers 28 und das 4-bit-Schieberegister 21 mit den Ausgängen des 4-bit-Binärzählers 29 verknüpft. Der Ausgang eines NAND-Gatters 30, dessen Eingänge mit den EingangsSignalen E 1 und E 2 belegt sind, ist einerseits mit einem NAND-Gatter 31 und einem NAND-Gatter 32 und andererseits über einen Inverter 33 mit einem NAND-Gatter 34 und einem NAND-Gatter 35 verbunden» An den zweiten Eingängen der NAND-Gatter 31 und 35 liegen die Meßtaktimpulse E 3 aus einem Rechteckgenerator (nicht gezeichnet) an. Der O-Ausgang des 4-bit-Binärzählers 28 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 32 und der C-Ausgang des 4-bit-Binärzählers 29 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 34 sowie mit einem Eingang eines NAND-Gatters 36 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Inverter 15 verknüpft und des-As shown in FIG. 2, the Q output of the count flip-flop 26 is connected to the D input of the D flip-flop 19 and the T _v input of the 4-bit binary counter 28. The 4-bit shift register 20 is the input side to the outputs of the 4-bit binary counter 28 and the 4-bit shift register 21 with the outputs of the 4-bit binary counter 29 linked. The output of a NAND gate 30 whose inputs are occupied by the input signals E 1 and E 2, on the one hand with a NAND gate 31 and a NAND gate 32 and on the other hand via an inverter 33 with a NAND gate 34 and a NAND Gate 35 connected to the second inputs of the NAND gates 31 and 35 are the measuring clock pulses E 3 from a rectangular generator (not shown). The O output of the 4-bit binary counter 28 is connected to the second input of the NAND gate 32 and the C output of the 4-bit binary counter 29 is connected to the second input of the NAND gate 34 and to an input of a NAND gate. Gate 36 whose second input is connected to the inverter 15 and des-

sen Ausgang an eine Alarmeinrichtung 37 geführt ist. Die NAND-Gatter 31 und. 34· sind zu einer Torschaltung verknüpft, deren Ausgang mit einem Widerstand 38 und dem C-Eingang des Zähl-Flip-Flop 26 verbunden ist. Die NAED-Gatter 32 und 35 sind zu einer weiteren Torschaltung verknüpft, deren Ausgang mit einem Widerstand 39 und dem T_v-Eingang des 4-bit-Binärzählers29 verbunden ist.sen output to an alarm device 37 is guided. The NAND gates 31 and. 34 · are linked to a gate whose output is connected to a resistor 38 and the C input of the count flip-flop 26. The NAED gates 32 and 35 are linked to another gate circuit whose output is connected to a resistor 39 and the T _v input of the 4-bit binary counter 29.

Wie im Fig» 3 dargestellt, ist der Q-Ausgang des D-Flip-Flop 19 mit dem Eingang A 4 eines programmierbaren Festwertspeichers 40 verbunden. Die vier Ausgänge des 4-bit-Schieberegisters sind einerseits mit vier Eingängen A 5, A 6, A 7, A 8 des Festwertspeichers 40 und andererseits mit jeweils einem Inverter 41, 42, 43, 44 verknüpft. Ein Ausgang des 4-bit-Schieberegisters 21 ist einerseits mit dem Eingang AO des Festwertspeichers 40 und andererseits mit einem Inverter 45 und die drei anderen Ausgänge des 4-bit-Schieberegisters 21 sind mit den Eingängen A 1, A 2, A 3 des Festwertspeichers 40 verknüpft. Der Eingang A9 des Festwertspeichers 40 ist zum einen mit einem Signal E 2 aus dem Umschalter für Frequenz- auf Atemzeitverhältnismessung belegt und zum anderen mit einem Inverter 46 verbunden.As shown in FIG. 3, the Q output of the D flip-flop 19 is connected to the input A 4 of a programmable read-only memory 40. The four outputs of the 4-bit shift register are on the one hand with four inputs A 5, A 6, A 7, A 8 of the read-only memory 40 and on the other hand, each with an inverter 41, 42, 43, 44 linked. An output of the 4-bit shift register 21 is on the one hand to the input AO of the read only memory 40 and on the other hand with an inverter 45 and the other three outputs of the 4-bit shift register 21 are connected to the inputs A 1, A 2, A 3 of the read-only memory 40 linked. The input A9 of the read-only memory 40 is occupied on the one hand with a signal E 2 from the switch for frequency to Atemzeitverhältnismessung and on the other hand connected to an inverter 46.

Im Festwertspeicher 40 sind alle sinnvollen zu den Atemzeiten dazugehörigen Atemfrequenzen und nach Umschalten des Speicherbereiches auch Atemzeitverhältnisse gespeichert· Während der Messung von Atemfrequenz oder Atemzeitverhältnis werden die gespeicherten Werte nur noch ausgegeben. Die Berechnung der anzuzeigenden Parameter findet in einem gesonderten Prozeß vor der Speicherprogrammierung statt.In the read-only memory 40, all sensible respiratory rates associated with the respiratory times and after switching the memory range also respiratory time ratios are stored · During the measurement of respiratory rate or respiratory time ratio, the stored values are only output. The calculation of the parameters to be displayed takes place in a separate process before the memory programming.

In der nachfolgenden Tabelle ist der Inhalt der Speicherzellen des Festwertspeichers 40 aufgelistet:The contents of the memory cells of the read-only memory 40 are listed in the following table:

— 3 —- 3 -

Speicheradressememory address

kodiert durch Inhalte der Speicherzellenencoded by contents of the memory cells

AO bis A 9 ; : AO to A 9 ; :

000 00 AA · AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA000 00 AA · AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA

010 00 10 20 30 4-0 50 60 70 80 90 AA AA AA AA AA AA010 00 10 20 30 4-0 50 60 70 80 90 AA AA AA AA AA AA

020 00 05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75020 00 05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

030 00 03 07 10 13 17 20 23 27 3Ö 33 37 40 43 47 50030 00 03 07 10 13 17 20 23 27 3Ö 33 37 40 43 47 50

040 00 02 05 07 10 12 15 17 20 22 25 27 30 32 35 37040 00 02 05 07 10 12 15 17 20 22 25 27 30 32 35 37

050 00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30050 00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

060 00 02 03 05 07 08 10 12 13 15 17 18 20 22 23 25060 00 02 03 05 07 08 10 12 13 15 17 18 20 22 23 25

070 00 01 03 04 06 07 09 10 11 13 14 16 17 19 20 21070 00 01 03 04 06 07 09 10 11 13 14 16 17 19 20 21

080 00 01 02 04 05 06 07 09 10 11 12 14 15 16 17 19080 00 01 02 04 05 06 07 09 10 11 12 14 15 16 17 19

090 00 01 02 03 04 06 07 08 09 10 11 12 13 14 16 17090 00 01 02 03 04 06 07 08 09 10 11 12 13 14 16 17

°A° 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15° A ° 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15

OBO 00 01 02 03 04 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14OBO 00 01 02 03 04 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14

006 00 01 02 02 03 04 05 06 07 08 08 09 10 11 12 12006 00 01 02 02 03 04 05 06 07 08 08 09 10 11 12 12

ODO 00 01 01 02 03 04 05 05 06 07 08 08 09 10 11 11ODO 00 01 01 02 03 04 05 05 06 07 08 08 09 10 11 11

OEO 00 01 01 02 03 04 04 05 06 06 07 08 09 09 10 11OEO 00 01 01 02 03 04 04 05 06 06 07 08 09 09 10 11

OS¹O 00 01 01 02 03 03 04 05 05 06 07 07 08 09 09 10 00 01 01 02 02 03 04 04 95 06 06 07 07 08 09 09 00 01 01 02 02 03 03 04 05 05 06 06 07 07 08 09OS ¹ O 00 01 01 02 03 03 04 05 05 06 07 07 08 09 09 10 00 01 01 02 02 03 04 04 95 06 06 07 07 08 09 09 00 01 01 02 02 03 03 04 05 05 06 06 07 07 08 09

120 00-01 01 02 02 03 03 04 04 05 06 06 07 07 08 08120 00-01 01 02 02 03 03 04 04 05 06 06 07 07 08 08

130 OO 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07 08130 OO 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07 08

140 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07140 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07

150 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07150 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07

160 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 04 05 05 06 06 07160 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 04 05 05 06 06 07

170 . 00 00 01 01 02 02 03 03 03 04 04 05 05 06 06 06170. 00 00 01 01 02 02 03 03 03 04 04 05 05 06 06 06

180 00 OO 01 01 02 02 02 03 03 04 04 05 05 05 06 06„180 00 OO 01 01 02 02 02 03 03 04 04 05 05 05 06 06 "

190 00 00 01 01 02 02 02 03 03 04 04 04 05 05 06 06190 00 00 01 01 02 02 02 03 03 04 04 04 05 05 06 06

1AO OO OO 01 01 02 02 02 03 03 03 04 04 05 05 05 061AO OO OO 01 01 02 02 02 03 03 03 04 04 05 05 05 06

1BO 00 00 01 01 01 02 02 03 03 03 04 04 04 05 05 051BO 00 00 01 01 01 02 02 03 03 03 04 04 04 05 05 05

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Yier Ausgänge des Festwertspeichers 40 sind mit einem BCD-zu-7-Segmentdecoder 47 und weitere vier Ausgänge mit einem BCD-zu-7-Segmentdecoder 48 verbunden, deren Ausgänge mit zwei Lichtemitteranzeigen 49 und 50 verknüpft sind. Die Inverter 41, 42, 43, 44, 45, 46 sind über eine logische Verknüpfung mittels eines NAND-Gatters 51 mit einer dritten Lichtemitteranzeige 52 verbunden.,The outputs of the read-only memory 40 are connected to a BCD-to-7 segment decoder 47 and further four outputs are connected to a BCD-to-7 segment decoder 48 whose outputs are linked to two light-emitting displays 49 and 50. The inverters 41, 42, 43, 44, 45, 46 are connected via a logic operation by means of a NAND gate 51 to a third light emitter display 52.

Bei der Einstellung Atemfrequenzmessung führt das Eingangssignal S 2 L-Pegel. Zu Inspirationsbeginn schaltet Ξ 1 von H nach L, so daß der Inverter 13 von L nach H schaltet. Die am Ausgang des Inverters 13 liegende Impulsverkurzungsschaltung erzeugt daraufhin einen kurzen L-Impuls, mit dem das D-Flip-Flop 19 und das 4-bit-Schieberegister 20 den Zählerstand vom Zähl-Flip-Flop 26 und vom 4-bit-Binärzähler 27 übernehmen· Weiterhin ist am Ausgang von Inverter 13 das IfAND-Gatter 14 angeschlossen j dessen zweiter Eingang durch das Eingangssignal E 2 über den Inverter 15 auf Η-Pegel liegt« Das NAND-Gatter wird durch das Eingangssignal E 2 am Ausgang auf H gehalten» Da die. NAND-Gatter 14 und 16 NAND-Gatter mit offenem Kollektor sind, wechselt am Widerstand 17 der Pegel von H nach L und am Ausgang des Inverters 18 der Pegel von L nach H. Die daran angeschlossene Impulsverkurzungsschaltung 2 erzeugt einen kurzen L-Impuls, mit dem das 4-bit-Schieberegister 21 den Zählerstand vom 4-bit-Binärzähler 29 übernimmt. Gleichzeitig führt der L-Impuls der Impulsverkürzungsschaltungen 1 oder 2 über das NAND-Gatter 22 und den Inverter 24 an seiner Rückflanke zu der Auslösung eines weiteren Impuls mit der Impulsverkürzungsschaltung 3« Dieser L-Impuls führt zum Rücksetzen des Zähl-Flip-Flop 26 und über das NAND-Gatter 27 zum. Rücksetzen der 4-bit-Binärzähler 28 und 29· Ein neuer Zählzyklus beginnt.With the Respiratory Frequency Measurement setting, the input signal S 2 carries L level. At the beginning of the inspiration, Ξ 1 switches from H to L, so that the inverter 13 switches from L to H. The pulse shortening circuit located at the output of the inverter 13 then generates a short L pulse, with which the D-flip-flop 19 and the 4-bit shift register 20 receive the count from the count flip-flop 26 and from the 4-bit binary counter 27 Furthermore, the IfAND gate 14 is connected to the output of inverter 13 whose second input is at the Η level by the input signal E 2 via the inverter 15. The NAND gate is held at the output by the input signal E 2 at the output. Because the. NAND gates 14 and 16 are open-collector NAND gates, the level changes from H to L at resistor 17, and the level from L to H at the output of inverter 18. The pulse shortening circuit 2 connected thereto generates a short L pulse with the 4-bit shift register 21 takes over the count from the 4-bit binary counter 29. Simultaneously, the L-pulse of the pulse shortening circuits 1 or 2 via the NAND gate 22 and the inverter 24 at its trailing edge to trigger another pulse with the pulse shortening circuit 3 This L-pulse leads to the reset of the count flip-flop 26 and via the NAND gate 27 to. Resetting 4-bit binary counters 28 and 29 · A new counting cycle begins.

Das Zählergebnis des abgelaufenen Atemzyklus gelangt von dem D-Flip-Flop 19 und den 4-bit-Schieberegistern 20 und 21 an die Adreßleitungen des programmierbaren Festwertspeichers 40.The count of the expired breath cycle passes from the D flip-flop 19 and the 4-bit shift registers 20 and 21 to the address lines of the programmable read-only memory 40.

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Daraufhin wird die während der Programmierung (siehe Tabelle) eingespeicherte Information der Atemfrequenz an die Datenleitungen 1 ... 8 gelegt.Then, during the programming (see table) stored information of the respiratory rate is applied to the data lines 1 ... 8.

Mittels der beiden BOD-zu-7-Segmentdecoder 47» 48 v/erden zwei Stellen der Lichtemitteranzeige 49, 50 angesteuert. Die dritte Stelle der Lichtemitteranzeige 52 wird durch die logische Verknüpfung der Inverter 41, 42, 43, 44, 45, 46 mittels NAND-Gatter 51 aus der Zählerstandsinformation gewonnen. Mit L-Pegel am Eingang des NAND-Gatters 30 und damit H-Pegel an den NAND-Gattern 31 und 32 können die MeBtaktimpulse vom Eingangssignal· E 3 über das 2 : 1 Zähl-Flip-Flop 26 an den Eingang T des 4-bit-Binärzählers 28 und dessen Überlaufimpulse über das NAND-Gatter 32 in den 4-bit-Binärzähler 29 gelangen. Durch Η-Pegel am Ausgang des NAND-Gatters 30, damit L-Pegel am Ausgang des Inverters 33 werden die NAND-Gatter und 35 am Ausgang auf Η-Pegel geschaltet. Die NAND-Gatter 31, 32, 34, 35 besitzen Ausgänge mit offenem Kollektor und ihre Zusammenschaltung zu zwei Torschaltungen in Verbindung mit dem Inverter 33 ermöglicht es, die Reihenfolge Zähl-Flip-Flop 26 und 4-bit-Binärzähler 28 vor 4-bit-Binärzähler 29 oder 4-bit-Binärzähler29 vor Zähl-Flip-Flop und 4-bit-Binärzähler 28 zu schalten· Über das NAND-Gatter und den Inverter 15 wird bei Überlauf des 4-bit-Binärzählers 29 ein Signal an eine Alarmeinrichtung 37 gegeben, die bei einer Frequenzunterschreitung von 6 min anspricht.Two locations of the light emitter display 49, 50 are activated by means of the two BOD-to-7 segment decoders 47 »48. The third position of the light emitter display 52 is obtained by the logical combination of the inverters 41, 42, 43, 44, 45, 46 by means of NAND gate 51 from the meter reading information. With L level at the input of the NAND gate 30 and thus H level at the NAND gates 31 and 32, the MeBtaktimpulse from the input signal · E 3 via the 2: 1 count flip-flop 26 to the input T of 4- bit binary counter 28 and its overflow pulses via the NAND gate 32 in the 4-bit binary counter 29 arrive. By Η level at the output of the NAND gate 30, so that L level at the output of the inverter 33, the NAND gate and 35 are connected to the output to Η level. The NAND gates 31, 32, 34, 35 have open collector outputs and their interconnection to two gating circuits in conjunction with the inverter 33 allows the count-flip-flop 26 and 4-bit binary counter 28 sequence to be preceded by 4-bit -Binary counter 29 or 4-bit binary counter29 before counting flip-flop and 4-bit binary counter 28 to turn · About the NAND gate and the inverter 15 is a signal to an alarm device 37 at overflow of the 4-bit binary counter 29th given, which responds at a frequency undershooting of 6 min.

Bei der Einstellung Atemzeitverhältnismessung führt das Eingangssignal E 2 H-Pegel· Zu Inspirationsbeginn schaltet E 1 von H nach L und der Inverter 13 schaltet von L nach H. Am Ausgang der Impulsverkürzungsschaltung 1 entsteht ein kurzer L-Impuls, der den Zählerstand des Zähl-Flip-Flop 26 und des 4-bit-Binärzählers 28 in das D-Flip-Flop 19 und das 4-bit~ Schieberegister 20 übernimmt und anschließend das Zähl-Flip-Flop 26 und die 4-bit-Binärzähler 28, 29 rücksetzt„ DasWhen setting the respiratory time measurement, the input signal E 2 results in H level. At the beginning of the inspiration, E 1 switches from H to L and the inverter 13 switches from L to H. At the output of the pulse shortening circuit 1, a short L pulse results, which determines the count of the counter. Flip-flop 26 and the 4-bit binary counter 28 in the D flip-flop 19 and the 4-bit ~ shift register 20 takes over and then the count flip-flop 26 and the 4-bit binary counters 28, 29 resets. " The

HAKD-Gatter 30 führt am Ausgang Η-Pegel, so daß über die FAHD-Gatter 31, 32, 34 und 35 in Verbindung mit dem Inverter 33 die Reihenfolge des Zähl-Flip-Flop 26 und 4-bit-Binärzähler 28 vor 4-bit-Binärzähler 29 ist.HAKD gate 30 carries at the output Η level, so that via the FAHD gates 31, 32, 34 and 35 in conjunction with the inverter 33, the order of the count flip-flop 26 and 4-bit binary counter 28 before 4- bit binary counter 29 is.

Am Inspirationsende schaltet E 1 von L nach H. Dadurch schaltet das NAND-Gatter 16 von H nach L und der Inverter 13 von L nach H. Daraufhin erzeugt die Impulsverkürzungsschaltung einen kurzen L-Impuls, mit dem das 4-bit-Schieberegister 21 den Zählerstand vom 4-bit-Binärzähler 29 übernimmt und anschließend das Zähl-Flip-Flop 26 und die 4-bit-Binärzähler 28, 29 rücksetzto Η-Pegel an Ξ 1 und Ξ 2 führt am Ausgang des HAIED-Gatters 30 zu L-Pegel· Dadurch schalten die iTAND-Gatter 31, 32, 34 und 35 in Verbindung mit dem Inverter 33 die Reihenfolge 4-bit-Binärzähler 29 vor Zähl-Flip-Flop 26 und 4-bit-Binärzähler 28« Der höherwertige Teil der nun einlaufenden MeBtaktimpulse der Exspirationsphase werden in dem Zähl-Flip-Flop 26 und dem 4-bit.Binärzähler 28 gezählt. Damit ist der die Inspirationszeit repräsentierende Zählerstand im 4-bit-Schieberegister 21 und der die Bxspirationszeit repräsentierende Zählerstand im D-Flip-Flop 19 und 4-bit-Schieberegister 20 gespeichert. Die Registerinhalte dienen, wie bei der Atemfrequenzmessung, als Adresse für den programmierbaren Festwertspeicher 40. Als zusätzliche Adresse zur Umschaltung des Speicherbereiches wird das Eingangssignal E 2 aus dem Umschalter für Atemfrequenzmessung auf Atemzeitverhältnismessung verwendet. . .At the end of inspiration, E 1 switches from L to H. Thereby, the NAND gate 16 switches from H to L and the inverter 13 switches from L to H. Thereafter, the pulse shortening circuit generates a short L pulse, with which the 4-bit shift register 21 generates the Counter reading from the 4-bit binary counter 29 takes over and then the count flip-flop 26 and the 4-bit binary counter 28, 29 reset Η level to Ξ 1 and Ξ 2 leads to the output of the HAIED gate 30 to L level · As a result, iTAND gates 31, 32, 34 and 35, in conjunction with inverter 33, switch the sequence of 4-bit binary counters 29 before count flip-flop 26 and 4-bit binary counter 28 «The higher part of the now incoming measuring pulse the expiratory phase are counted in the count flip-flop 26 and the 4-bit binary counter 28. Thus, the count of inspiration representing the count in the 4-bit shift register 21 and the Bxspirationszeit representing count in the D-flip-flop 19 and 4-bit shift register 20 is stored. As with the respiration rate measurement, the register contents serve as the address for the programmable read-only memory 40. As an additional address for switching over the memory area, the input signal E 2 from the respiratory frequency measurement switch to respiratory time measurement is used. , ,

Die Ausgabe und Anzeige der Meßwerte erfolgt wie bei der Atemfrequenzmessung»The output and display of the measured values are the same as for the respiration rate measurement »

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen darin, daß man sofort nach Einstellung oder Verstellung der Werte am Beatmungsgerät bzw« am Umschalter für Atemfrequenz- auf Atemzeitverhältnismessung eine unverzögerte Information über Atemr· frequenz oder Atemzeitverhältnis erhält. Dabei weist das ErgebnisThe advantages of the solution according to the invention reside in the fact that immediately after adjustment or adjustment of the values on the ventilator or at the switch for respiratory rate to respiratory time ratio measurement, an instantaneous information about respiratory rate or respiratory time ratio is obtained. This shows the result

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eine große Genauigkeit auf₀ Die Ablesbarkeit; der Ergebnisse wird durch die digitale Ziffernanzeige günstig beeinflußt»a high accuracy to ₀ The readability; results are favorably influenced by the digital numeric display »

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Bei Unterschreitung der Atemfrequenz von 6 min wird ein Signal für eine Alarmeinrichtung ausgegeben, so daß neben der optischen Anzeige auch eine akustische Warnung erfolgt.When falling below the respiratory rate of 6 min, a signal for an alarm device is output, so that in addition to the visual display and an audible warning.

Claims

Claim for the invention:. , ,

1, switching arrangement for measuring respiratory rate and respiratory time ratio with a switch for Atemfrequenz- on Atemzeitverhältnismessung and their optional optical - indicator, which is occupied with inspiration and expiration from an anesthesia or therapy ventilator and with signals from a rectangular generator, characterized by in that the G-inputs of a D flip-flop (19) and a 4-bit shift register (20) are provided with a pulse shortening circuit (1) of a sequencer and the C input of a 4-bit shift register (21) with a pulse shortening circuit (FIG. 2) of the sequencer are connected so that the Q output of a count flip-flop (26) connected to the D input of the D flip-flop (19) and the ^ input of a 4-bit ~ binary counter (28) that is, the 4-bit shift register (20) has its input side with the outputs of the 4-bit binary counter (28) and the 4-bit shift register (21) input side with the outputs of a 4-bit binary counter (2.9) v in that the Q output of the D flip-flop (19) is connected to an input of a programmable read-only memory (40) such that the four outputs of the 4-bit shift register (20) are connected to four inputs of the read-only memory (40). and with inverters (41; 42; 43; 44), that three outputs of the 4-bit shift register (21) with three inputs of the read-only memory (40) and an output of the 4-bit shift register (21) with an input of the read-only memory (40) and with an inverter ( 45) are linked, that an input of the read-only memory (40) is assigned to a signal from the switch for frequency to Atemzeitverhältnismessung, which is further connected to an inverter (46) that a pulse shortening circuit (3) with the Ε input of Counting flip-flop (26) and via an inverter (27) with the

R-23inputs of the 4-bit binary counters (28; 29) is linked and that the output of a NAND gate (30) on the one hand with a NAND gate (31) and a NAND gate (32) and on the other hand via an inverter ( 33) is connected to a NAND gate (34) and a NAND gate (35), wherein the NAND gates (31) and (34-) form a gate circuit and connected to the C-Singang of the count flip-flop ( 26) and the NAND gates (32) and (35) form a further gate circuit connected to the T ₇ input of the 4-bit binary counter (29),

2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the sequence control consists of three pulse shortening circuits (1; 2; 3), preceded by an inverter (13), whose output is further connected to an input of a NAND gate (1), to the inverse shortening circuit (1). 14) is connected f that the second input 'of the NAND gate (14) an inverter (15) is connected upstream, that the NAND gate (14) with a NAND gate (16) forms a gate circuit whose output via an inverter ( 18) is connected to the pulse shortening circuit (2) and that the outputs of the pulse shortening circuit (1; 2) are connected to the pulse shortening circuit (3) via a NAND gate (22) and an inverter (24).

3o circuit arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the pulse shortening circuit (1, 2 or 3) respectively from an inverter (4; 5 »or 6), the output side with a capacitor (7j 8 or 9) and a NAND gate (10, 11 or 12) is linked exists.

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Circuit arrangement according to items 1 and 2, characterized in that a NAND gate (35) on the input side to the output of the inverter (15) and the G output of the 4-bit ~ binary counter (29) and the output side connected to an alarm device (37) is

Circuit arrangement according to items 1 and 2, characterized in that eight data outputs 1, 2 × 8 of the read-only memory 40 are linked to two BCD-to-7-segment decoders 47, 48 whose outputs are each connected to a light emitter display 49 50) and that the inverters (41; 42; 43; 44; 45) are connected via a logical link by means of a NAHD gate (51) to a separate light emitting display (52).

6 "circuit arrangement according to item 1 and 5", characterized in that in the read-only memory (40) all possible and useful respiratory frequencies and / or respiratory time ratios associated with the respiratory times are stored.

For this 3 sheets of drawings