RU2005410C1

RU2005410C1 - Breath monitor

Info

Publication number: RU2005410C1
Authority: RU
Inventors: А.С. Орлов; В.П. Овчинников
Original assignee: Научно-производственное объединение автоматики
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: medical devices. SUBSTANCE: device has oscillators 1, 4, frequency divider 2, transducer 3, breath detector 4, timer 5, indication unit 7, 10, 2AND gate 8, 3AND gate 9, electric stimulation unit 11, amplifier 12, speaker 13. EFFECT: simplified design. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской диагностике и может использоваться для контроля дыхания новорожденного. The invention relates to medical diagnostics and can be used to control the respiration of a newborn.

Цель изобретения - повышение надежности контроля наличия дыхания и расширение функциональных возможностей. The purpose of the invention is to increase the reliability of controlling the presence of respiration and expanding functionality.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема детектора дыхания устройства; на фиг. 3 - функциональная схема таймера; на фиг. 4 - электрическая схема блока световой индикации; на фиг. 5 - электрическая схема блока электростимуляции; на фиг. 6 - временные диаграммы работы устройства. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; in FIG. 2 is a functional diagram of a device breath detector; in FIG. 3 is a functional diagram of a timer; in FIG. 4 - electrical circuit of the light indication unit; in FIG. 5 is an electrical diagram of an electrical stimulation unit; in FIG. 6 - time diagrams of the operation of the device.

Устройство содержит первый генератор 1, делитель частоты 2, датчик 3, второй генератор 4, детектор дыхания 5, таймер 6, первый блок световой индикации 7, схему 2И 8, схему 3И 9, второй блок световой индикации 10, блок электростимуляции 11, усилитель 12 и излучатель звукового сигнала 13. The device comprises a first generator 1, a frequency divider 2, a sensor 3, a second generator 4, a respiratory detector 5, a timer 6, a first light indication unit 7, a circuit 2I 8, a circuit 3I 9, a second light indication unit 10, an electrical stimulation unit 11, an amplifier 12 and an emitter of an audio signal 13.

Детектор дыхания 5 содержит D-триггер 14, первую схему 2И 15, схему ИЛИ 16, реверсивный счетчик 17, схему 2И-НЕ 18, первую схему 3И-НЕ 19, первый ждущий мультивибратор 20, вторую схему 2И 21, первый инвертор 22, вторую схему 3И-НЕ 23, второй инвертор 24, второй ждущий мультивибратор 25, счетчик 26 и схему И-НЕ 27. The respiratory detector 5 contains a D-trigger 14, the first circuit 2I 15, circuit OR 16, the counter counter 17, circuit 2I-NOT 18, the first circuit 3I-NOT 19, the first standby multivibrator 20, the second circuit 2I 21, the first inverter 22, the second 3I-NOT 23 circuit, second inverter 24, second standby multivibrator 25, counter 26 and I-NOT 27 circuit.

Таймер 6 содержит второй инвертор 28, схему ИЛИ 29, первую схему 2И 30, вторую схему 2И 31, первый инвертор 32, резистор 33, первую схему И 34, вторую схему И 35, счетчик 36, схему 2И-НЕ 37 и переключатель 38. The timer 6 contains a second inverter 28, an OR circuit 29, a first circuit 2 AND 30, a second circuit 2 AND 31, a first inverter 32, a resistor 33, a first circuit AND 34, a second circuit AND 35, a counter 36, a circuit 2I-NOT 37 and a switch 38.

Блок световой индикации 7 и 10 содержит базовый резистор 39, транзистор 40, светоизлучающий диод 41 и токоограничивающий резистор 42. The light indication unit 7 and 10 comprises a base resistor 39, a transistor 40, a light emitting diode 41, and a current limiting resistor 42.

Блок электростимуляции 11 содержит базовый тиристор 43, транзистор 44, электродвигатель 45 и диод 46. The electrical stimulation unit 11 comprises a base thyristor 43, a transistor 44, an electric motor 45, and a diode 46.

Выход первого генератора 1 соединен с выходом делителя частоты 2, выход датчика 3 соединен с входом второго генератора 4, выход которого соединен с вторым входом детектора дыхания 5, первый вход которого соединен с четвертым выходом делителя частоты 2, третий выход которого соединен с первым входом таймера 6, второй вход которого соединен с вторым выходом детектора дыхания 5, первый выход которого соединен с входом первого блока световой индикации 7. Первый выход делителя частоты 2 соединен с первым входом схемы 2И 8 и с первым входом схемы 3И 9. Второй выход делителя частоты 2 соединен с вторым входом схемы 3И 9, третий вход которой соединен с выходом таймера 6, вторым входом схемы 2И 8, выход которой соединен с входом второго блока световой индикации 10 и с входом блока электростимуляции 11. Выход схемы 3И 9 соединен с входом усилителя 12, выход которого соединен с излучателем звукового сигнала 13. The output of the first generator 1 is connected to the output of the frequency divider 2, the output of the sensor 3 is connected to the input of the second generator 4, the output of which is connected to the second input of the respiratory detector 5, the first input of which is connected to the fourth output of the frequency divider 2, the third output of which is connected to the first input of the timer 6, the second input of which is connected to the second output of the respiratory detector 5, the first output of which is connected to the input of the first light indication unit 7. The first output of the frequency divider 2 is connected to the first input of circuit 2I 8 and to the first input of circuit 3I 9. B The second output of frequency divider 2 is connected to the second input of circuit 3I 9, the third input of which is connected to the output of timer 6, the second input of circuit 2I 8, the output of which is connected to the input of the second light indication unit 10 and to the input of the electrical stimulation unit 11. The output of circuit 3I 9 is connected with the input of the amplifier 12, the output of which is connected to the emitter of the audio signal 13.

Первый выход детектора дыхания 5 соединен с выходом D-триггера 14, D-вход которого соединен с первым входом первой схемы 2И 15 и выходом схемы ИЛИ 16, входы которой соединены с выходами реверсивного счетчика 17, вход прямого счета которого соединен с выходом схемы 2И-НЕ 18, вход обратного счета - с выходом первой схемы 3И-НЕ 19, а вход сброса - с прямым выходом первого ждущего мультивибратора 20, вход запуска которого соединен с синхровходом D-триггера 14, вторым входом первой схемы 2И 15, выходом второй схемы 2И 21, входом первого инвертора 22, выход которого соединен с первым входом первой схемы 3И-НЕ 19, второй вход которой соединен с вторым входом детектора дыхания 5, первым входом схемы 2И-НЕ 18, первым входом второй схемы 3И-НЕ 33. Третий вход первой схемы 3И-НЕ 18 соединен с выходом второго инвертора 24, вход которого соединен с первым входом детектора дыхания 5, вторым входом схемы 2И-НЕ 18, входом запуска второго ждущего мультивибратора 25, прямой выход которого соединен с первым входом второй схемы 2И 21, вторым входом второй схемы 3И-НЕ 23, а инверсный выход второго ждущего мультивибратора 25 соединен с входом сброса счетчика 26, счетный вход которого соединен с выходом второй схемы 3И-НЕ 23, а выходы - с соответствующими входами схемы И-НЕ 27, выход которой соединен с третьим входом второй схемы 3И-НЕ 23 и вторым входом второй схемы 2И 21. The first output of the respiratory detector 5 is connected to the output of the D-trigger 14, the D-input of which is connected to the first input of the first circuit 2I 15 and the output of the circuit OR 16, the inputs of which are connected to the outputs of the reversible counter 17, the input of the direct count of which is connected to the output of the circuit 2I- NOT 18, the countdown input is with the output of the first circuit 3I-NOT 19, and the reset input is with the direct output of the first standby multivibrator 20, the start input of which is connected to the sync input of the D-trigger 14, the second input of the first circuit 2I 15, the output of the second circuit 2I 21, the input of the first inverter 22, the output of which is single with the first input of the first 3I-NOT 19 circuit, the second input of which is connected to the second input of the respiratory detector 5, the first input of the 2I-NOT 18 circuit, the first input of the second 3I-NOT 33 circuit. The third input of the first 3I-NOT 18 circuit the second inverter 24, the input of which is connected to the first input of the respiratory detector 5, the second input of the circuit 2I-NOT 18, the start input of the second standby multivibrator 25, the direct output of which is connected to the first input of the second circuit 2I 21, the second input of the second circuit 3I-NOT 23, and the inverse output of the second standby multivibrator 25 is connected to counter 26 reset the count input of a house is connected to the output of the second circuit 3I-NO element 23, and outputs - to the corresponding inputs of AND-NO element 27 whose output is connected to the third input of the second circuit 3I-NO element 23 and the second input of the second circuit 2I 21.

Выход таймера 6 соединен с входом второго инвертора 28 и с выходом схемы 2ИЛИ 29, первый вход которой соединен с выходом первой схемы 2И 30, второй вход - с выходом второй схемы 2И 31, первый вход первой схемы 2И 30 через переключатель 38 соединен с общим проводом, входом первого инвертора 32 и через резистор 33 - с источником питания. Выход первого инвертора 32 соединен с первым входом второй схемы 2И 31, второй вход которой соединен с выходом первой схемы И 34. Второй вход первой схемы 2И 30 соединен с выходом второй схемы И 35. Выходы схем И 34 и 35 соединены с соответствующими выходами счетчика 36, вход сброса которого соединен с вторым входом таймера, а счетный вход - с выходом схемы 2И-НЕ 37, первый вход которой соединен с выходом второго инвертора 28, а второй вход - с первым входом таймера 6. The output of the timer 6 is connected to the input of the second inverter 28 and to the output of the OR 2 circuit 29, the first input of which is connected to the output of the first circuit 2I 30, the second input is connected to the output of the second circuit 2I 31, the first input of the first circuit 2I 30 through the switch 38 is connected to a common wire , the input of the first inverter 32 and through the resistor 33 with a power source. The output of the first inverter 32 is connected to the first input of the second circuit 2I 31, the second input of which is connected to the output of the first circuit And 34. The second input of the first circuit 2I 30 is connected to the output of the second circuit And 35. The outputs of circuits And 34 and 35 are connected to the corresponding outputs of the counter 36 the reset input of which is connected to the second input of the timer, and the counting input to the output of the 2I-NOT 37 circuit, the first input of which is connected to the output of the second inverter 28, and the second input to the first input of timer 6.

Вход блока световой индикации 7 и 10 через базовый резистор 39 соединен с базой транзистора 40, эмиттер которого соединен с общим приводом, а коллектор через светоизлучающий диод 41 и токоограничительный резистор 42 - с источником питания. The input of the light indication unit 7 and 10 through the base resistor 39 is connected to the base of the transistor 40, the emitter of which is connected to a common drive, and the collector through the light-emitting diode 41 and the current-limiting resistor 42 is connected to a power source.

Вход блока электростимуляции 11 через базовый резистор 43 соединен с базой транзистора 44, эмиттер которого соединен с общим проводом, а коллектор через двигатель 45 и подключенный к нему параллельно диод 46 - с источником питания. The input of the electrical stimulation unit 11 through the base resistor 43 is connected to the base of the transistor 44, the emitter of which is connected to a common wire, and the collector through the motor 45 and a diode 46 connected to it in parallel with the power source.

Устройство работает следующим образом. При включении питания из-за произвольного состояния выходов реверсивного счетчика 17 и из-за нестабильности частоты автогенератора 4 при нарастании напряжения питания в момент сравнения (высокий логический уровень (ВЛУ) на выходе второй схемы 2И 21) на выходе схемы 2И 15 возникает положительный импульс, который обнуляет счетчик 36, одновременно на выходе триггера 14 устанавливается ВЛУ. При этом открывается транзистор 40 блока световой индикации 7 и высвечивается светодиод 41. После прохождения всех переходных процессов на выходе схемы ИЛИ 16 устанавливается низкий логический уровень (НЛУ), гаснет светодиод 41. The device operates as follows. When the power is turned on due to the arbitrary state of the outputs of the reverse counter 17 and due to the instability of the frequency of the oscillator 4 when the supply voltage increases at the time of comparison (high logic level (VLU) at the output of the second circuit 2I 21), a positive pulse occurs at the output of circuit 2I 15, which resets the counter 36, simultaneously at the output of the trigger 14 is installed VLU. In this case, the transistor 40 of the light indication unit 7 opens and the LED 41 lights up. After passing through all the transients, the output of the OR 16 circuit is set to a low logic level (NLU), the LED 41 goes out.

При стационарном режиме работы, когда дыхания нет, частота генератора 4 не изменяется. При этом разность количества импульсов, которая будет подсчитана счетчиком 17 при прямом и обратном счете цикла контроля, не будет превышать порогового значения и на выходах счетчика 17 и выходе схемы ИЛИ 16 в момент сравнения (ВЛУ на выходе схемы 2И 21) будет НЛУ. При этом счетчик 36 не будет сбрасываться импульсами с выхода схемы 2И 15. In stationary mode, when there is no breathing, the frequency of the generator 4 does not change. In this case, the difference in the number of pulses, which will be counted by the counter 17 for the direct and reverse counts of the control cycle, will not exceed the threshold value and at the outputs of the counter 17 and the output of the OR 16 circuit at the time of comparison (VLU at the output of the circuit 2I 21) will be NLU. In this case, the counter 36 will not be reset by pulses from the output of circuit 2I 15.

При достижении интервала времени 10 с, например при замкнутом состоянии переключателя 38, или 20 с, например при разомкнутом состоянии переключателя 38, на выходе схемы 2ИЛИ 29 устанавливается ВЛУ и счетчик 36 через схему 2И-НЕ 37 блокируется от дальнейшего изменения своего состояния с приходом импульсов на второй вход схемы 2И-НЕ 37 от делителя частоты 2. При этом открываются транзисторы 40 и 44, стоящие во втором блоке светового индикатора 10 и блоке электростимуляции 11. Далее включается электродвигатель 45, а также с выхода схемы 3И 9 на усилитель 12 поступает сигнал звуковой частоты, модулированный низкочастотным сигналом с делителя частоты 2. When the time interval of 10 s is reached, for example, when the switch 38 is closed, or for example, when the switch 38 is open, the VLU is installed at the output of the 2 OR 29 circuit and the counter 36 is blocked from the further change of its state with the arrival of pulses through the 2I-NOT 37 circuit to the second input of the circuit 2I-NOT 37 from the frequency divider 2. At the same time, transistors 40 and 44 are opened, standing in the second block of the light indicator 10 and the electrical stimulation unit 11. Next, the motor 45 is turned on, as well as from the output of the circuit 3I 9 to the amplifier 12 post an audio signal that is modulated by a low-frequency signal from a frequency divider 2 is dropped.

При наличии дыхания частота второго генератора 4 будет модулироваться частотой дыхания. При э том разность количества импульсов, которая будет зафиксирована счетчиком 17 при прямом и обратном счете цикла контроля, превысит пороговое значение и на выходах счетчика 17 и выходе схемы ИЛИ 16 в момент сравнения (ВЛУ на выходе схемы 2И 21) будет ВЛУ. При этом счетчик 36 будет сбрасываться, на выходе D-триггера 14 будет устанавливаться ВЛУ, высвечиваться диод 41 в первом блоке индикации 7, сигнализирующий о наличии дыхания. In the presence of respiration, the frequency of the second generator 4 will be modulated by the respiration rate. In this case, the difference in the number of pulses, which will be recorded by the counter 17 during the direct and reverse counting of the control cycle, will exceed the threshold value and the VLU will be at the outputs of the counter 17 and the output of the circuit OR 16 at the time of comparison (VLU at the output of circuit 2I 21). In this case, the counter 36 will be reset, the VLU will be installed at the output of the D-trigger 14, the diode 41 will be displayed in the first display unit 7, indicating the presence of breathing.

Элементы 3И-НЕ 23, счетчик 26 и элемент И-НЕ 27 необходимы для начального смещения состояния счетчика 17, без которого при отсутствии дыхания из-за нестабильности генератора 4 количество импульсов, прошедших на вход "+1" счетчика 17 может оказаться меньше, чем на вход "-1", и в этом случае на выходах 17 могут появиться сигналы, соответствующие наличию дыхания, хотя его нет. Elements 3I-NOT 23, the counter 26 and the element AND-NOT 27 are necessary for the initial bias of the state of the counter 17, without which, in the absence of breathing due to the instability of the generator 4, the number of pulses transmitted to the input "+1" of the counter 17 may be less than input "-1", and in this case, outputs 17 may appear signals corresponding to the presence of breathing, although it is not.

Схема ИЛИ 16 имеет N входов, которые подключаются к соответствующим входам счетчика 17, последний имеет большее число выходов, чем N, что позволяет обеспечить надежную работу устройства. The OR circuit 16 has N inputs that are connected to the corresponding inputs of the counter 17, the latter has a larger number of outputs than N, which allows for reliable operation of the device.

Схемы И-34 и 35 имеют Р и Q входов соответственно, которые подключены к надлежащим выходам счетчика 36, что в зависимости от частоты импульсов, приходящих на первый вход таймера 6, позволяет сформировать интервал 10 с или 20 с. (56) Заявка Великобритании N 2176610, кл. А 61 В 5/08, 1986. The I-34 and 35 circuits have P and Q inputs, respectively, which are connected to the appropriate outputs of the counter 36, which, depending on the frequency of the pulses arriving at the first input of timer 6, makes it possible to form an interval of 10 s or 20 s. (56) UK application N 2176610, cl. A 61 B 5/08, 1986.

Claims

1. RESPIRATORY MONITOR, comprising a sensor, a first generator, a respiratory detector, a timer, two light indication units and an audio emitter, as well as an amplifier connected to the input of an audio emitter, characterized in that a frequency divider, a second generator, a circuit are introduced 2I, 3I circuit and electrical stimulation unit, the first generator through a frequency divider connected to the first input of the breathing detector, the first timer input, to the first input of the 2I circuit, the first and second inputs of the 3I circuit, the sensor through the second generator connected to w the second input of the respiratory detector, the first output of which is connected to the input of the first display unit, and the second to the second input of the timer, the output of the latter is connected to the second input of circuit 2I and the third input of circuit 3I, the output of circuit 2I is connected to the input of the second display unit and the input of the electrical stimulation unit , the output of circuit 3I is connected to the input of the amplifier.

2. The monitor according to claim 1, characterized in that the respiratory detector contains the first and second inverters, circuit 2I - NOT, the first and second circuit 3I - NOT, a reversible counter, the first and second waiting multivibrators, counter, OR circuit, circuit I - NOT, the first and second 2I circuits, D-trigger, the output of the latter is connected to the first output of the breathing detector, the second output of which is connected to the output of the first 2I circuit, the first input of 2I circuit is connected to the D-input of the D-trigger and the output of the OR circuit, the inputs of which connected to the corresponding outputs of the reverse counter, direct count input the reverse counter is connected to the output of circuit 2I - NOT, the input of the countdown of which is connected to the output of the first circuit 3I - NOT, and the reset input is to the direct output of the first standby multivibrator, the start input of which is connected to the sync input of the D-trigger, the second input of the first circuit 2I, the output of the second circuit 2I, the input of the first inverter, the output of the latter is connected to the first input of the first circuit 3I - NOT, the second input of which is connected to the second input of the breathing detector, the first input of the circuit 2I - NOT, the first input of the second circuit 3I - NOT, the third input - the second an inverter, the input of which is connected to the first input of the breathing detector, the second input of circuit 2I - NOT, the start input of the second standby multivibrator, the direct output of which is connected to the first input of the second circuit 2I, the second input of the second circuit 3I - NOT, and the inverse output - with the reset input counter, the counter input of the counter is connected to the output of the second circuit 3I - NOT, and its outputs are connected to the corresponding inputs of the circuit AND - NOT, the output of the latter is connected to the third input of the second circuit 3I - NOT and the second input of the second circuit 2I.