SU1255151A1 - Стимул тор дыхани - Google Patents

Description

Изобретени  относитс  к медицине а именно к стимул торам .дыхани .

Цель изобретени  - улучшени  вентил ции легких путем автоматического изменени  частоты и длитель- ности пачки электростимулов.

На фиг. 1 изображена структурна  схема стимул тора дыхани ; на фиг. 2 график закона изменени  частоты импульсов .

Устройство содержит первый счетчик 1, вычитающий счетчик 2, делител 3 частоты, схему 4 сравнени , первую схему И 5, датчик 6 дыхани , вторую схему И 7, схему 8 задержки, второй суммирующий счетчик 9, запоминающее устройство 10, мультиплексор 11, ип- вертор 12, RS-триггер 13, третью схему И 14, Т-триггер 15 и усилитель 16 мощности.

Стимул тор дыхани  работа;ет следующим образом.

На выходе датчика 6 дыхани  формируютс  положительные импульсы, длительность которых равна длитель- ности вдоха пациента (датчик фиксирует скорость потока вдыхаемого воздуха ) .

Предположим, что в исходном состо нии на выходе датчика 6 дыхани  присутствует логический О (соответствует вьщоху пациента), который запрещает прохождение сигнала через первую схему И 5. На выходе устройства 17 присутствует состо ние логи- ческого О и стимул ци  дыхани  отсутствует . На выходе запоминающего устройства 10 записан двоичный код, соответствующий длительности предыдущего вдоха пациента, который-от- крывает один из ключей К. мультиплексора 11. Через данный открытый ключ один из выходов делител  3 частоты подключен к S-входу RS-триггера 13 и на его выходе формируетс  импульс- на  последовательность с периодом

Т , равным Т X Кд; (1), где

ДА-

F,| - эталонна  частота; Кд. - коэффициент пересчета делител  3 из ну- левого состо ни  на его выходах до состо ни  логической 1 на выходе, подключенного к открытому к данный момент ключу К- мультиплексора 11. Поскольку открытый ключ К мульти- плексора 11 определ етс  кодом на выходе запоминающего устройства 10, который, в свою очередь, определ етс

.длительностью предыдущего вдоха пр.ц   определ етс  длительностью предьщущего вдоха К „ м-Т„„о , где м - коэффициент преобразовани  длительности вдоха в коэффициент делени  3 частоты - величина посто нна , имеюща  единицу измерени  1/с. Посто нство.коэффициента м достигаетс  за счет выбора в качестве делител  3 частоты счетчика с линейньм изменением коэффициента пересчета из нулевого состо ни  в состо ние логической 1 при поочередном открывании ключей мультиплексора 11, начина  с К1 и конча  KYI , например, счетчик Джонсона.

Формирование импульсной последовательности на выходе RS-триггера 13 осуществл етс  следующим образом.

Импульсы эталонной частоты F непрерывно поступают на тактовый вхо делител  3 частоты и положительным перепадом измен ют с течением времен состо ние на его выходах, а именно логическа  1 поочередно по вл етс  от разр да к разр ду, начина  с младшего. При по влении логической 1 на выходе подключенного к открытому ключу К. мультиплексора 11 она поступает на S-вход RS-триггера 13 (при этом на его R-входе через ин .вертор 12 поступает сигнал логического О), устанавливает его выход в состо ние логической 1, котора  устанавливает в нулевое состо ние выходы делител  3 частоты и на S- вход RS-триггера 13 поступает сигнал логического О, который не измен ет его выходного состо ни , тем самым обеспечиваетс  надежное обнуление выходов делител  .3 частоты. Отрица- тельньм перепадом импульса эталонной частоты F (логическим О), который

.инвертиру сь, поступает на R-выход RS-триггера 13, выход RS-триггера 13 устанавлизаетс  в состо ние логического О и разрешает работу делител  3 частоты. Таким образом,на выходе RS-триггера 13 формируютс  импульсы с периодом, определ емым формулой (1) и длительностью, равной длительности положительных импульсов эталонной частоты F . На пр мом выходе Т-триггера 15 присутствует сигнал логической 1, так как на входе установки единищ 1 (входе S) - сигнал логического О, а на выходах первог суммирующего счетчика 1 присутствует

сигнал логического О, так как на его входе установки нул  (R-входе) сигнал логического О. С по влением сигнала логической I на выходе датчика 6 дыхани , что соотве гствует началу вдоха , на выход первой схемы И 5 поступают импульсы с выхода схемы 4 сравнени , которые, формиру сь по длительности и усилива сь по амплитуде в усилителе 16 мощности, по с- тупают на выход устройства и вызьгоа- ют сокращение диафрагмы посредством воздействи  через электроды непосредственно на диафрагму или диаф- рагмальные нервы.

Рассмотрим формирование импульсов на выходе схемы 4 сравнени .

Логическа  1 с выхода датчика 6 дыхани , поступа  на R-вход первого .суммирующего счетчика 1 и на S-вход Т-триггера 15, разрешает их работу, На вход вычитани  вЪгчитающего счетчика 2-е входа эталонной частоты устройства непрерывно поступает последовательность импульсов эталонной частоты следовани  и каждый импульс вызывает уменьщение кода на его выходах , а на вход сложени  первого суммирующего счетчика 1 непрерывно поступает последовательность импульсов с частотой следовани  в коэффициент меньшей эталонной частоты с выхода RS-триггера 13 и каждый импупьс вызывает увеличение кода на его выходах. Коды на выходах первого суммирующего счетчика 1 с логической 1 на выходе Т-триггера 15 сравниваютс  поразр дно с кодами на выходах вычитающего счетчика 2 схемой . 4 сравнени  и при совпадении кодов на выходе схемы 4 сравнени  по вл етс  логическа  1, котора  по входу установки вычитающего счетчика 2 устанавливает ва его выходах начальный код и выход схемы 4 сравнени  возвращаетс  в исходное состо ние логического О, формиру  тем самым положительный импульс. Следующее совпадение кодов на выходах первого суммирующего счетчика 1 и на выходах вычитающего счетчика 2 вызывает по вление на выходе схемы 4 сравнени  положительного импульса и т.д.

В качестве счетчиков 1 и 2 исполь зуютс  двоичные счетчики, работающие в режиме сложени  и вычитани . Так как код на выходах первого суммиру

2551514

ющего счетчика 1 увеличиваетс , а код на выходах вычитающего счетчика 2 уменьшаетс , причем со скоростью в большей, то врем , за которое J происходит изменение кода на выходах -вычитающего счетчика 2 от начального состо ни  до момента совпадени  с кодом на выходах первого с /ммирую- щего счетчика 1, уменьшаетс  от сов- 10 падени  к совпадению, т.е. частота импульсов на выходе схемы 4 сравнени  увеличиваетс  от импульса к импульсу по линейно-ступенчатому закону , так как скорости изменени  ко- 5 дов на выходах первого сз/ммирующего счетчика 1 и вычитающего счетчика 2 посто нны.

Т-триггер 15 работает в режиме сложени  совместно с первым сумми- 20 РУющим счетчиком 1 и они вместе составл ют п-разр дный суммирующий счетчик , причем выход Т-триггера 15 представл ет собой старший п-й разр д . При по влении логического О 25 на выходе Т-триггера 15, чТо соответ-- ствует состо нию логического ,0 на всех разр дах первого суммирующего счетчика 1, он поступает через третью схему И 14 на вход установки нул  первого суммирующего счетчика 1, под30 t

5

твержда  тем самым состо ние логического О на его выходах и запреща  его работу, т.е. изменение кода на его выходе. На всех выходах п-раз- р дного суммирующего счетчика таким образом присутствует логическа  1 и частота формируемых импульсов на выходе схемы 4 сравнени  посто нной и равна

остаетс 

40

К

 оч .вы.ч.

/гда К

.8bts.

- начальный ког, на выходах вычитакмцего счетчика 2.

Длительность изменени  частоты следовани  импульсов на выходе схемы 4 сравнени  определ етс  длитель- ностью присутстви  логической 1 на выходе Т-триггера 15 и равна

1 „ -h-1

Vqf

FК ,. х2

..

X М X I

пП

где п - число разр дов вычитающего счетчика 2.

S

1255

Выбором коэффициента м можно регулировать длительность нарастани  частоты 1-гмпульсов в пачке. Наиболее оптимальным значением м, моделирующим физиологический вдох,  вл етс , зна- чение

м

li 2

и тогда, подставл   в

формулу (-) , получаем

(-V t-tV

9 np.(,.

По окончании положительного импульса на выходе датчика дыхани  (соответствует окончанию вдоха пациента) на вход первой схемы И 5 поступает сиг нал логического О и на выходе устройства по вл етс  сигнал логическог О (стимул ци  отсутствует) , Отрицательным перепадом код с вьпсодов второго суммирующего счетчика 9, соответствующий длительности текущего вдоха, записываетс  в запоминающее устройство 10, и через задержку, определ емую схемой 8 задержки, выходы второго суммирующего счетчика 9 устанавливаютс  в состо ние логического , Логический О, поступа  на S-выход Т-триггера 15, устанавливает его выход в состо ние логической 1 и схема возвращаетс  в исходное состо ние.

Таким образом, на выходе устройства формируетс  пачка импульсов с изменением частоты импульсов в пачке по закону, показанному на фиг. 2.

516

На графике показан случай, когда длительность текущего вдоха больше предыдущего. Дл  того, чтобы последующий за длительным вдохом искусственный вдох моделировалс  близким к естественному, максимальна  величина длительности предьщущей пачки импульсов, записывающа с  в запоминающее устройство 10, ограничиваетс  величиной приблизительно 1.5 с, хот  значение ее может быть значительно большим. Значени  f и f сохран ютс  при изменении длительности пачки и равны:

F,

-

К

+ к

Йач. (Ь1 ч.

К

где К

нац

 ач.быч.

код,установленный в

исходном состо ний схемы на выходе суммирующего п-разр дногр счетчика.

Пачка формируетс  строго по потребности вдоха и закон изменени  частоты следовани  импульсов в пачке моделирует требуемую скорость потока газа при вдохе. Эти услови  позвол ют моделировать искусственный вдох, максимально приближенный к естественному , не вызыва  при этом физиологических неудобств у больного и усталости, стимулирующих диафрагма льных нервов или диафрагмы.

f fn

Начало теку- 0,51пр. 6д,

щего Вдоха. фuzZ

Редактор С. Патрушева

Составитель Б. Попов Техред Л.Сердюкова

Заказ 4739/5

Тираж 660

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Конец текущего Вдоха

Корректор Т. Колб

Подписное

Claims (1)

1. СТИМУЛЯТОР ДЫХАНИЯ, содержащий последовательно соединенные вычитающий счетчик, схему сравнения и первую схему И, первый суммирующий счетчик, выходы которого подключены к входам схемы сравнения, и делитель частоты, вход которого соединен с входом вычитающего счетчика, другой вход которого подключен к выходу схемы сравнения, отличающийс я тем, что, с целью улучшения вентиляции легких путем автоматического изменения частоты и длительности пачки .электростимулов, он снабжен последовательно соединенными датчиком дыхания, второй схемой И; вторым суммирующим счетчиком, запоминающим устройством, мультиплексором и RSтриггером, выход которого подключен к второму входу делителя частоты и входу первого суммирующего счетчика, последовательно соединенными Т-триггером и третьей схемой И, выход которой подключен к второму входу первого суммирующего счетчика, инвертором, вход которого соединен с вторым входом второй схемы И и входом делителя частоты, а его вывход - с вторым входом RS-триггера, схемой задержки, вход которой подключен к выходу датчика дыхания, управляющему входу запоминающего устройства и вторым входам Т-триггера, первой и третьей схем И, а выход к второму входу второго суммирующего счетчика, а также усилителем мощности, вход которого подключен к выходу первой схемы И, причем выход делителя частоты соединен с мультиплексором, второй вход Т-триггера подключен к выходу первого суммирующего счетчика, а выход - к входу схемы сравнения.