JPH01236068A - Pulsed magnetic field stimulated artificial respiratory device - Google Patents

Pulsed magnetic field stimulated artificial respiratory device

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JPH01236068A
JPH01236068A JP63064608A JP6460888A JPH01236068A JP H01236068 A JPH01236068 A JP H01236068A JP 63064608 A JP63064608 A JP 63064608A JP 6460888 A JP6460888 A JP 6460888A JP H01236068 A JPH01236068 A JP H01236068A
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pulse
magnetic field
sawtooth wave
voltage
signal
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Masanaga Nakagawa
中川 正祥
Shunkai Takebayashi
竹林 春海
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JUJO DENSHI KK
Railway Technical Research Institute
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JUJO DENSHI KK
Railway Technical Research Institute
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Abstract

PURPOSE:To execute an artificial respiration close to a natural respiration by setting the repeating period of a pulse signal train impression to the period of the natural respiration and property setting the degree of the increment of the amplitude of a pulse train and a pulse interval. CONSTITUTION:When a thyristor 11a is reignited by a trigger pulse from a burst wave generating circuit 12, since the charging voltage of a capacitor 10 for storing a charge is made into a voltage higher than ever, also for the pulse to flow out to a multilayer solenoid 14, a peak value becomes high. In such a way, a pulse current making flow to the multilayer solenoid 14 is gradually increased, and it is stopped after it succeeds for about 1sec. The burst wave generating circuit 12 outputs a signal 1' for controlling the timing of the envelope of the pulse current, a signal 2' for controlling the timing of each pulse, and a trigger pulse signal 3' of the thyristor 11a having the same timing as the signal 2'. A sawtooth wave generating circuit 13b generates a sawtooth wave 4' from the signals 1' and 2'. The level of the sawtooth wave to be generated can be made variable by a volume 13b.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、コイルに間欠的な連続パルス電流を流したと
きに発生する変動磁場を経皮的に横隔神経等に照射し以
て人の呼吸を人工的に行わしめるパルス磁界刺激人工呼
吸器に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention provides a method for applying a fluctuating magnetic field generated when an intermittent continuous pulse current is passed through a coil to the phrenic nerve, etc. The present invention relates to a pulsed magnetic field stimulation ventilator that artificially performs breathing.

(従来の技術) 現在人工呼吸の為に行われている横隔神経の電気刺激は
応急的な処置て、電気が皮膚を刺激し皮膚を痛めるので
長期間は使用できない。丈な、横隔神経に直接電極をつ
ける手術は困難で一般化していない。
(Prior Art) Electrical stimulation of the phrenic nerve, which is currently performed for artificial respiration, is only an emergency measure and cannot be used for a long period of time because the electricity stimulates the skin and damages the skin. Surgery to attach electrodes directly to the long phrenic nerve is difficult and has not become common practice.

現在汎用されている人工呼吸器は、扱いやすさの点から
外部からの陽圧 陽圧で空気を出し入れする装置が大部
分である( Bird式、Emerson式等)。
Most of the ventilators currently in use are devices that pump air in and out using positive pressure from the outside for ease of handling (Bird type, Emerson type, etc.).

これらは、一定の圧あるいは容量の空気を吹込むだけで
あるから構造は簡単であるが、生理学的には肺胞に圧力
がかかり痛めやすいことと肺動脈圧が上がる為に肺循環
血液量が減るという欠陥があり、長期の使用には耐えら
れない。また、気管切開や気管へのチューブ挿管等の手
技を要する。
These devices are simple in structure because they simply blow in air at a fixed pressure or volume, but physiologically, they put pressure on the alveoli and tend to cause injury, and the pulmonary artery pressure increases, which reduces the amount of blood circulating in the lungs. It is defective and cannot withstand long-term use. Additionally, procedures such as tracheotomy and tube intubation into the trachea are required.

このために、慢性的な呼吸不全の患者用として考案され
たのか、Glennの電気刺激による横隔膜ベーシング
(Judson、J、P、& Glenn、W、W、L
、:Radio−frequency electro
phrenic respiration:Long−
term application to a pat
ient with primaryhypovent
ilation、   J、A、M  人、   20
3:1033−1037.1968)である。通電はR
Fによる無線刺激の方法を採っており、患者は病院を離
れて普通の生活を送ることができる。これは優れた装置
であるが、横隔神経を確実に露出して電極を付ける手術
か難しく、日本ではまた20例程が永久的な植込手術を
受けているにすきない。
For this purpose, Glenn's electrically stimulated diaphragm basing (Judson, J. P., & Glenn, W. W. L.
, :Radio-frequency electro
phrenic respiration:Long-
term application to a pat
ient with primary hypovent
ilation, J, A, M people, 20
3:1033-1037.1968). The current is R
It uses a method of wireless stimulation using F, allowing patients to leave the hospital and lead a normal life. Although this is an excellent device, it is difficult to perform surgery to properly expose the phrenic nerve and attach the electrodes, and only about 20 patients in Japan have undergone permanent implantation surgery.

これに対し、パルス磁場の引き起こす誘導電流によって
神経を刺激しようとする試みは多くなされている(例え
ば■lrwin、(1,0,et al、:Stimu
la−tion of cardiac muscle
 by a timevarying mag−net
ic field、 IEEE Trans Mag、
、MAG−6:321−322゜1970  ■Po1
son、M、J、R,et al、:Stimulat
ion ofnerve trunks with t
imevarying magnetic field
s。
On the other hand, many attempts have been made to stimulate nerves using induced currents caused by pulsed magnetic fields (for example,
la-tion of cardiac muscle
by a time varying mag-net
ic field, IEEE Trans Mag,
, MAG-6:321-322゜1970 ■Po1
son, M. J. R. et al.: Stimulat
ion ofnerve trunks with t
imevarying magnetic field
s.

Med、 Biol、 Eng、 Comput、 2
0:243−244.1982■星亮ほか:パルス磁界
による神経刺激について、医学電子と生体工学、23(
第24回ME学会大会論文集) : 248.1985
)。
Med, Biol, Eng, Compute, 2
0:243-244.1982 ■ Ryo Hoshi et al.: Nerve stimulation by pulsed magnetic fields, Medical Electronics and Bioengineering, 23 (
Proceedings of the 24th ME Society Conference): 248.1985
).

磁気刺激は、深部への到達が容易てあり皮膚表面を痛め
ないといった利点がある。
Magnetic stimulation has the advantage of being easy to reach deep areas and not damaging the skin surface.

そこで、やや深部に位置する横隔神経をパルス磁場の誘
導電流で刺激しようとする試みか、東京女子医大のクル
ープによってなされている。(永野秋雄ほか・経皮的横
隔神経磁気刺激によるレスピレータの基礎的検討、医用
電子と生体工学、24(第25回ME学会大会論文集)
 : 539.1986)。
Therefore, an attempt was made by a group at Tokyo Women's Medical University to stimulate the phrenic nerve, which is located somewhat deep, using an induced current generated by a pulsed magnetic field. (Akio Nagano et al., Basic study of respirators using transcutaneous phrenic nerve magnetic stimulation, Medical Electronics and Bioengineering, 24 (Proceedings of the 25th ME Society Conference)
: 539.1986).

用いられている装置は従来のものと同しく、コンデンサ
に蓄えた電気量をサイリスタで瞬時にコイルへ放電する
方式で単一のパルスを出すのみのものである。
The device used is the same as the conventional one, which uses a thyristor to instantaneously discharge electricity stored in a capacitor into a coil, emitting a single pulse.

(発明か解決しようとする課題) しかし、呼吸筋(随意筋)は心pa(不随意筋)と異な
り、単一のパルスで運動神経の活動電位を単に一度刺激
するたけでは、筋は単線(痙単様の短時間の収縮)を起
こすのみで、機能をもった合理的総合的な動きにはなら
ない。
(Invention or problem to be solved) However, unlike the cardiac PA (involuntary muscle), the respiratory muscle (voluntary muscle) is different from the cardiac PA (involuntary muscle), and if the action potential of the motor nerve is stimulated once with a single pulse, the muscle will become a single wire (spastic muscle). It only causes short-term contractions like this, but does not result in functional, rational, comprehensive movement.

横隔膜の単線はいわゆる「シ吹っくり」となり、1回の
換気量は400m1までなかなか達しない。
The single line of the diaphragm becomes so-called ``blow-up,'' and the ventilation volume per breath does not reach 400 m1.

連続のし今つくってはとても人工呼吸とはいえず、横隔
膜はすくに疲労してしまう。1秒程度の連続した横隔膜
の収縮のなめには、やはり横隔膜ベーシングにおけるよ
うなパルスの連続刺激が必要である。そのパルスは吸気
時間に振幅が漸増するトレインパルスである。
If you do it continuously, it can hardly be called artificial respiration, and your diaphragm will quickly become fatigued. Continuous contraction of the diaphragm for about 1 second still requires continuous stimulation of pulses as in diaphragm basing. The pulse is a train pulse whose amplitude gradually increases during inspiration.

本発明の目的は、上記従来装置の問題点に鑑みて、吸気
時間に強さが漸増するトレインパルス状の刺激を呼吸周
期に合わせて横隔膜に与えることのできるパルス磁界刺
激人工呼吸器を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the conventional devices described above, an object of the present invention is to provide a pulsed magnetic field stimulation ventilator that can apply train pulse-like stimulation to the diaphragm in synchronization with the breathing cycle with the intensity gradually increasing during the inhalation time. That is.

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記の目的を達成するために次の手段構成を
有する。
(Means for Solving the Problems) The present invention has the following means configuration to achieve the above object.

即ち、本発明のパルス磁界刺激人工呼吸器は、一定の初
期値を有する鋸歯状波電圧を、人の呼吸周期に近い周期
で間欠的に発生する鋸歯状波電圧発生電源と: 磁界発
生用コイルと; 前記鋸歯状波電圧の前記磁界発生用コ
イルへの印加を断続するスイッチング手段と; 前記鋸
歯状波の時間幅内において該時間幅よりも短い周期てス
イッチング手段に断続を行わせるスイッチング制御手段
と、 を具備することを特徴とするものである。
That is, the pulsed magnetic field stimulation ventilator of the present invention includes: a sawtooth wave voltage generation power source that intermittently generates a sawtooth wave voltage having a constant initial value at a cycle close to the human breathing cycle; and: a magnetic field generation coil. and; a switching means for intermittent application of the sawtooth wave voltage to the magnetic field generating coil; and a switching control means for causing the switching means to intermittent the application of the sawtooth wave voltage at a period shorter than the time width within the time width of the sawtooth wave. It is characterized by comprising the following.

(作 用) 以下、上記手段構成を有する本発明の詳細な説明する。(for production) Hereinafter, the present invention having the above-mentioned means will be explained in detail.

鋸歯状波電圧発生電源は刺激閾に対応する一定の初期値
から時間の経過につれて振幅が上昇する鋸歯状波電圧を
人の呼吸の周期に近い周期で発生する。この鋸歯状波電
圧はスイッチング手段を介して磁界発生用コイルへ印加
される。スイッチング手段はスイッチング制御手段によ
って、前記鋸歯状波の時間幅内で、該時間幅よりも短い
周期であって、実験的或いは理論的に求められた適切な
周期で断続される。従って磁界発生用コイルには尖頭値
の包絡線がT度鋸歯状波電圧の波形と同じになるような
パルス列状の電圧が印加されることになる。そしてそれ
か呼吸周期で繰り返されることになる。
The sawtooth wave voltage generation power supply generates a sawtooth wave voltage whose amplitude increases over time from a constant initial value corresponding to the stimulation threshold at a cycle close to the human breathing cycle. This sawtooth wave voltage is applied to the magnetic field generating coil via switching means. The switching means is turned on and off by the switching control means within the time width of the sawtooth wave at a period shorter than the time width and at an appropriate period determined experimentally or theoretically. Therefore, a pulse train voltage is applied to the magnetic field generating coil such that the envelope of the peak value is the same as the waveform of the T degree sawtooth voltage. And it will repeat itself in the breathing cycle.

このようなパルス列状の電圧が磁界発生コイルに印加さ
れるとそれに応じた磁界が発生する。
When such a pulse train-like voltage is applied to the magnetic field generating coil, a corresponding magnetic field is generated.

この磁界発生コイルを磁界か横隔神経に達するように例
えは鎖骨付近にあてかうと横隔神経付近に磁界の変化に
起因する渦電流が流れ、この渦電流か横隔神経を刺激し
、横隔膜が収縮する。
When this magnetic field generating coil is placed near the clavicle so that the magnetic field reaches the phrenic nerve, eddy currents due to changes in the magnetic field flow near the phrenic nerve, and this eddy current stimulates the phrenic nerve, causing the diaphragm to is contracted.

今、磁界発生用コイルに流れる電流を■。(t)。Now, the current flowing through the magnetic field generating coil is ■. (t).

同コイルか作る横隔神経付近の磁束密度をB(t)とす
ると、両者の関係は B (t ) cG I c(t )        
     (1)となる。
If the magnetic flux density near the phrenic nerve produced by the same coil is B(t), the relationship between the two is B(t) cG I c(t)
(1) becomes.

磁界によって横隔神経付近に流れる渦電流I 、(t 
)は I e(t ) cc −!!−Lll−−(2)dt である。
Eddy current I, (t
) is I e(t ) cc −! ! -Lll--(2)dt.

式(1)と式(2〉より I e(t )cC”  ’−−−−−−〜(3)dt となり渦電流■8はdI。(t)/dtに比例する。From formula (1) and formula (2>) I e(t  )cC” ’----(3) dt The eddy current ■8 is dI. (t)/dt.

この渦電漆工。によって横隔神経が刺激され、横隔膜が
収縮する。従ってdIc/dtか大きくなれば横隔膜の
収縮が強くなる。一方磁界発生用コイルのインダクタン
スをし、同コイルの両端電圧をVCとすると、コンデン
サ2の放電の始まりにおいては L圭hu丁−■。
This vortex lacquerwork. stimulates the phrenic nerve, causing the diaphragm to contract. Therefore, as dIc/dt increases, the contraction of the diaphragm becomes stronger. On the other hand, if the inductance of the magnetic field generating coil is the inductance, and the voltage across the coil is VC, then at the beginning of the discharge of the capacitor 2, the voltage is L.

dt 止扉あ−ocv。     −−一(4)’  dt となり、式(3)と(4)より 1、沈V。         −−−−(5)となり渦
電流■8は磁界発生用コイルへの印加電圧■。に比例す
ることが分かる。
dt stop door a-ocv. --1(4)' dt, and from equations (3) and (4), 1, sink V. ---(5) and eddy current ■8 is the voltage ■ applied to the magnetic field generating coil. It can be seen that it is proportional to .

ところで磁界発生用コイルへの印加電圧は前述のように
、吸気時に、尖頭値の包絡線が鋸歯状波のように徐々に
増大してゆくパルス列電圧であるから、渦電流■。も徐
々に増大してゆくので、横隔神経の刺激すなわち呼吸の
深さも徐々に増大してゆき、吸気が自然に近い状態て行
われ、パルス列が終ったところで排気か行われ、排気が
終ったところから同様の動作が再び繰り返され自然に近
い呼吸曲線が得られる。
By the way, as mentioned above, the voltage applied to the magnetic field generating coil is a pulse train voltage whose peak value envelope gradually increases like a sawtooth wave during inspiration, so an eddy current occurs. As the pulse train gradually increases, the stimulation of the phrenic nerve, that is, the depth of breathing, gradually increases. Inhalation occurs in a state close to natural, and when the pulse train ends, exhalation occurs, and exhalation ends. From there, the same action is repeated again to obtain a respiration curve that is close to natural.

(実 施 例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

この磁気刺激人工呼吸器は100■の商用電源に接続さ
れた整流ダイオード1と、平滑コンデンサ2と、PWM
 (Pulse Width Modulation 
:パルス幅変調)変調用のフォトターリントントランジ
スタ3と、高周波電源トランス4と、高周波整流タイオ
ード5と、平滑コンデンサ6と高周波チョーク7と、ア
ッテネータ8aつき電圧フィードバック用の差動増幅器
8bと、PWM変調回路9と、電荷蓄積用コンデンサ1
0と、これに溜った電荷を負荷である多層ソレノイド1
4に瞬間的に流すためのサリスタllaとパルストラン
スllb、およびサイリスタllaを点弧しまた鋸歯状
波発生回路13aへ同期信号を供給するためのバースト
波発生回路12、その同期信号から鋸歯状波を発生させ
るための鋸歯状波発生回路13aとボリューム13b、
および電荷蓄積用コンデンサ10に蓄積されサイリスタ
llaを通って流れるパルス電流をパルス磁界に変換す
るための多層ソレノイド14とから成っている。
This magnetic stimulation respirator consists of a rectifier diode 1 connected to a 100cm commercial power source, a smoothing capacitor 2, and a PWM
(Pulse Width Modulation
: pulse width modulation) phototerlington transistor 3 for modulation, high frequency power transformer 4, high frequency rectifier diode 5, smoothing capacitor 6, high frequency choke 7, differential amplifier 8b for voltage feedback with attenuator 8a, PWM Modulation circuit 9 and charge storage capacitor 1
0 and the multilayer solenoid 1 which is the load with the charge accumulated in this
Thyristor lla and pulse transformer llb for instantaneous flow to thyristor lla, burst wave generation circuit 12 for firing thyristor lla and supplying a synchronization signal to sawtooth wave generation circuit 13a, and generating a sawtooth wave from the synchronization signal. a sawtooth wave generation circuit 13a and a volume 13b for generating
and a multilayer solenoid 14 for converting the pulsed current stored in the charge storage capacitor 10 and flowing through the thyristor lla into a pulsed magnetic field.

以上の構成要素のうち多層ソレノイド14か手段構成に
いう磁界発生用コイルであり、サイリスタ11aとパル
ストランスllbがスイッチンク手段を構成し、パルス
トランスllbへ信号を送っているバースト波発生回路
の一部がスイッチング制御手段となっており、その他が
鋸歯状波電圧発生電源を構成している。
Among the above components, the multilayer solenoid 14 is a magnetic field generating coil referred to in the means configuration, and the thyristor 11a and pulse transformer Ilb constitute a switching means, and are part of a burst wave generation circuit that sends a signal to the pulse transformer Ilb. 1 section serves as a switching control means, and the others constitute a sawtooth wave voltage generating power source.

なお本実施例における磁界発生用コイルは2×3の平角
銅線を12列5層の60回巻とし自己インダクタンスが
約50μHのものを用いた。
The magnetic field generating coil used in this embodiment was a 2×3 rectangular copper wire wound 60 times in 12 rows and 5 layers, and had a self-inductance of about 50 μH.

なお第1図中の■、■、■、 等の番号は第2図に示さ
れた波形タイミング図の番号に対応する。
Note that the numbers ■, ■, ■, etc. in FIG. 1 correspond to the numbers in the waveform timing diagram shown in FIG.

以下、本実施例の動作を説明する。電源が投入されると
100■の商用電圧は整流タイオート1で整流され平滑
コンデンサ2に約140Vの電圧を発生させる。これを
フォトダーリントントランジスタ3によって数10kH
zの高周波のPWM変調をさせる。これを高周波電源ト
ランス4に加えるとその2次側に1次側のPWM変調度
にほぼ比例した高周波電圧か発生するから、これを高周
波整流クイオート5で整流し、平滑コンデンサ6で平滑
する。電源投入直後は平滑コンデンサ6の端子電圧は低
く、差動増幅器8bの出力は高い電圧となる。PWM変
調回路9は入力電圧か高くなるにつれて出力のデユーテ
ィサイクルが大きくなるようになっており、このとき平
滑コンデンサ6は急速に充電される。充電電圧か高くな
ると差動増幅器8bの出力電圧が下かりPWM変調回路
9の出力のデユーティサイクルか低下して平滑コンデン
サ6への充電電流が減少し、結局差動増幅器8bの2つ
の入力電圧か等しくなるまて充電か行われる。いま平滑
コンデンサ6の端子間電圧をVl、アッテネータの分圧
比をp、鋸歯状波発生回路13aの出力をVsとすると
、この状態で以下の式が成立する。
The operation of this embodiment will be explained below. When the power is turned on, the commercial voltage of 100V is rectified by the rectifier tie-out 1, and a voltage of about 140V is generated in the smoothing capacitor 2. This is converted to several tens of kilohertz by photodarlington transistor 3.
z high frequency PWM modulation. When this is applied to the high frequency power transformer 4, a high frequency voltage approximately proportional to the PWM modulation degree on the primary side is generated on the secondary side thereof, so this is rectified by the high frequency rectifier quarto 5 and smoothed by the smoothing capacitor 6. Immediately after the power is turned on, the terminal voltage of the smoothing capacitor 6 is low, and the output of the differential amplifier 8b is a high voltage. The output duty cycle of the PWM modulation circuit 9 increases as the input voltage increases, and at this time the smoothing capacitor 6 is rapidly charged. As the charging voltage increases, the output voltage of the differential amplifier 8b decreases, the duty cycle of the output of the PWM modulation circuit 9 decreases, the charging current to the smoothing capacitor 6 decreases, and eventually the two input voltages of the differential amplifier 8b decrease. Charging is performed until the voltage is equal to the voltage. Now, assuming that the voltage between the terminals of the smoothing capacitor 6 is Vl, the voltage division ratio of the attenuator is p, and the output of the sawtooth wave generating circuit 13a is Vs, the following equation holds true in this state.

V、−V、/ρ        〜−−−−(6)鋸歯
状波発生回路13aの出力■3は第2図■のような鋸波
ようの電圧なので、平滑コンデンサ6の端子間電圧■1
はこれを1/ρ倍した同じく鋸波ようの電圧■となる。
V, -V, /ρ ~---(6) Since the output ■3 of the sawtooth wave generating circuit 13a is a voltage like a sawtooth wave as shown in FIG. 2 ■, the voltage between the terminals of the smoothing capacitor 6 ■1
is the same sawtooth wave voltage ■ which is multiplied by 1/ρ.

■1は高周波チョーク7を通して電荷蓄積用コンデンサ
10を充電する。
(1) Charges the charge storage capacitor 10 through the high frequency choke 7.

この充電は数10m5て完了する(第2図■)。This charging is completed in several tens of meters (Fig. 2).

充電完了後サイリスタllaかバースト波発生回路12
からのトリ力パルスによって点弧され、電荷蓄積用コン
デンサ10に蓄積されていた電荷か一気に多層ソレノイ
ド14に流れる(第2図■)。
After charging is completed, thyristor lla or burst wave generation circuit 12
The electric charge stored in the charge storage capacitor 10 flows at once to the multilayer solenoid 14 (Fig. 2).

このとき高周波チョーク7によって平滑コンデンサ6に
充電されている電荷はあまり流出しない。
At this time, the electric charge charged in the smoothing capacitor 6 by the high frequency choke 7 does not flow out much.

多層ソレノイド14に流れる電流は多層ソレノイド14
と電荷蓄積用コンデンサ10て形成される共振回路によ
って数100μs後には反転しようとするので、サイリ
スタllaは開放状態となり多層ソレノイド14に流れ
る電流は止まる。
The current flowing through the multilayer solenoid 14
Since the resonant circuit formed by the charge storage capacitor 10 attempts to reverse after several hundred microseconds, the thyristor lla becomes open and the current flowing through the multilayer solenoid 14 stops.

そして電荷蓄積用コンデンサ10には高周波チョーク7
を通して再度充電電流が流入する。
A high frequency choke 7 is connected to the charge storage capacitor 10.
The charging current flows in again through.

サイリスタllaがバースト波発生回路12からのトリ
力パルス(第2図■)によって再度点弧されるときには
、電荷蓄積用コンデンサ10の充電電圧は以前より高電
圧になっているから、多層ソレノイド14に流出するパ
ルスも波高値か高くなっている。このようにして多層ソ
レノイド14に流れるパルス電流は徐々に大きくなって
いき、1秒程度連続した後停止する(第2図■)。
When the thyristor lla is fired again by the tri-force pulse from the burst wave generating circuit 12 (Fig. 2 ■), the charging voltage of the charge storage capacitor 10 is higher than before, so the multilayer solenoid 14 is The outgoing pulse also has a high peak value. In this way, the pulse current flowing through the multilayer solenoid 14 gradually increases and stops after continuing for about 1 second (Fig. 2).

さてバースト波発生回路12はパルス電流の包絡線のタ
イミングを制御するための信号■と、ひとつひとつのパ
ルスのタイミングを制御するための信号■と、信号■と
同しタイミングのサイリスタllaのトリ力パルス信号
■を出力する。
Now, the burst wave generation circuit 12 generates a signal ■ to control the timing of the envelope of the pulse current, a signal ■ to control the timing of each pulse, and a tri-force pulse of the thyristor lla having the same timing as the signal ■. Outputs signal ■.

鋸歯状波発生回路13aは信号■および同■がら、鋸歯
状波■を発生する。発生される鋸歯状波のレベルはボリ
ューム13bによって可変できる。
The sawtooth wave generating circuit 13a generates a signal (2) and a sawtooth wave (2). The level of the generated sawtooth wave can be varied by the volume 13b.

以上の結果第2図の■に示すような自然呼吸に近い呼吸
が行われることになる。
As a result of the above, breathing similar to natural breathing as shown in (■) in FIG. 2 is performed.

(発明の効果) 以上説明したように本発明のパルス磁界刺激人工呼吸器
は横隔神経に刺激を与える磁界発生用コイルに、吸気時
間に相当する時間にパルス尖頭値が刺激閾に対応する初
期値から漸次増加するパルス列電圧を印加し横隔神経付
近にパルス電圧に比例しな渦電流を生せしめ、横隔神経
を刺激し横隔膜収縮を渦電流の漸増に応して強めて行く
ことにより吸気させ、パルス列信号の終ったところで収
縮が解除されて排気が行われ再びパルス電圧が印加され
吸気を開始させるようになっているので、パルス信号列
印加の繰り返し周期を自然呼吸の周期に設定し、パルス
列の振幅の漸増の程度およびパルス間隔を実験データ等
に基づいて適切に設定することにより自然呼吸に近い人
工呼吸を行わせることができるという利点がある。そし
て、磁界発生用コイルを鎖骨付近に当てるだけで即時に
呼吸を開始させられるので自然呼吸が始まるのを待つ間
に他の処置を行うことかできるという利点がある。また
以上から明らかなように従来の電気刺激法のように横隔
神経に電極をつけるような手術や、また、気管切開やチ
ューブ挿管の必要もなく、外部からの陽圧 陽圧て空気
を出し入れする場合のように肺胞を痛めることもなく肺
動脈血が自然に流れ込む状態で呼吸を行わせることかで
きるという極めて顕著な利点を有する。
(Effects of the Invention) As explained above, in the pulsed magnetic field stimulation ventilator of the present invention, the pulse peak value corresponds to the stimulation threshold at a time corresponding to the inspiratory time in the magnetic field generating coil that stimulates the phrenic nerve. By applying a pulse train voltage that gradually increases from the initial value and generating an eddy current proportional to the pulse voltage near the phrenic nerve, stimulating the phrenic nerve and strengthening diaphragm contraction in accordance with the gradual increase in the eddy current. The patient inhales, and at the end of the pulse train signal, contraction is released, exhalation is performed, and the pulse voltage is applied again to start inhalation, so the repetition period of pulse signal train application is set to the natural breathing period. There is an advantage that artificial respiration that is close to natural respiration can be performed by appropriately setting the degree of gradual increase in the amplitude of the pulse train and the pulse interval based on experimental data and the like. Another advantage is that breathing can be started immediately by simply applying a magnetic field generating coil to the vicinity of the collarbone, allowing other treatments to be carried out while waiting for natural breathing to begin. Furthermore, as is clear from the above, there is no need for surgery to attach electrodes to the phrenic nerve as with conventional electrical stimulation methods, nor is there a need for tracheotomy or tube intubation, and air is pumped in and out using positive pressure from the outside. It has the extremely remarkable advantage that breathing can be performed with pulmonary artery blood flowing naturally without damaging the alveoli as would be the case when breathing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のパルス磁界刺激人工呼吸器の実施例の
回路図、第2図は第1図の実施例における各部の波形タ
イミング図である。 1 、 整流夕゛イオード、 2・・・ 平滑コンデン
サ、 3−− P W M変調用のフォトターリントン
トランジスタ、 4・・・高周波電源トランス、5 ・
 高周波整流ダイオード、 6 ・・平滑コンデンサ、
 7・・・高周波チョーク、 8a −・・アッテネニ
タ、 8b・・・−電圧フィードハック用の差動増幅器
、 9・・・・PWM変調回路、 10・電荷蓄積用コ
ンデンサ、 lla  ・・サイリスク、 llb  
・・パルストランス、 12・ バースト波発生回路、
  13a  ・鋸歯状波発生回路、 13b   ・
ボリューム、  14・・・多層ソレノイド。 代理人 弁理士  八 幡  義 博 質施例の各部の遺形り4ミソグ 牛 2 ド
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the pulsed magnetic field stimulation ventilator of the present invention, and FIG. 2 is a waveform timing diagram of each part in the embodiment of FIG. 1. Rectifying diode, 2... Smoothing capacitor, 3-- Phototerlington transistor for PWM modulation, 4... High frequency power transformer, 5.
High frequency rectifier diode, 6...smoothing capacitor,
7...High frequency choke, 8a...Attenuator, 8b...-Differential amplifier for voltage feed hack, 9...PWM modulation circuit, 10.Charge storage capacitor, lla...Sirisk, llb
...Pulse transformer, 12. Burst wave generation circuit,
13a ・Sawtooth wave generation circuit, 13b ・
Volume, 14...Multilayer solenoid. Agent Patent attorney Yoshi Yahata Hiroshi Hiroshi's various parts of the remains 4 Misogyu 2 Do

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 一定の初期値を有する鋸歯状波電圧を、人の呼吸周期に
近い周期で間欠的に発生する鋸歯状波電圧発生電源と;
磁界発生用コイルと;前記鋸歯状波電圧の前記磁界発生
用コイルへの印加を断続するスイッチング手段と;前記
鋸歯状波の時間幅内において該時間幅よりも短い周期で
スイッチング手段に断続を行わせるスイッチング制御手
段と;を具備することを特徴とするパルス磁界刺激人工
呼吸器。
a sawtooth wave voltage generation power supply that intermittently generates a sawtooth wave voltage having a constant initial value at a cycle close to a human breathing cycle;
a coil for generating a magnetic field; a switching means for intermittent application of the sawtooth wave voltage to the coil for generating a magnetic field; and a switching means for intermittent application of the sawtooth wave voltage at a cycle shorter than the time width within the time width of the sawtooth wave. A pulsed magnetic field stimulation ventilator, comprising: switching control means for controlling the pulsed magnetic field.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008522572A (en) * 2004-11-26 2008-06-26 エムキューブ・テクノロジー・カンパニー・リミテッド Electrical circuit with transformer capable of buffering inductor function and magnetic stimulator using the same
JP2021513448A (en) * 2018-02-06 2021-05-27 シュティミッツ アクチエンゲゼルシャフト How to activate electromagnetic induction devices and target tissues

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