УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМОМАССАЖА Российский патент 1996 года по МПК A61H9/00 

Предлагаемое изобретение относится к области медицинской техники, в частности к физиотерапевтическим устройствам для пневматического массажа, и может быть использовано в физиотерапии для лечения лимфатических отсеков конечностей, предотвращение образования тромбов, профилактики венозной недостаточности, реабилитации мышц и связок после гипсовых повязок и шин.

Техническая сущность и принцип действия предлагаемого устройства поясняются чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства для пневмомассажа; на фиг.2 приведена функциональная схема трехвходовых клапанов 2 и 3; на фиг. 3 представлена блок-схема блока управления; на фиг.4 изображена временная диаграмма сигналов блока управления в режиме прямой равномерной массажной волны; на фиг. 5 изображена временная диаграмма сигналов блока управления в режиме прямой спадающей волны; на фиг.6 изображена временная диаграмма сигналов блока управления в режиме прямой нарастающей волны.

Предложенное устройство для пневмомассажа включает в себя, например, для пятисекционной манжеты (фиг.1): компрессор 1; первый регулируемый трехвходовой клапан 2; второй регулируемый трехвходовой клапан 3; регулируемые клапана 5-9; манжету 10 с изолированными друг от друга одновходовыми секциями 11-15; блок 16 управления.

Для N-секционной манжеты число регулируемых клапанов на выходе пневмораспределителя 4 равно N, а число выходов блока 16 управления равно N+2.

Клапан 2 первым входом соединен с нагнетающим выходом компрессора 1, вторым входом с входом подачи давления пневмораспределителя 4, третьим входом с атмосферой 17.

Клапан 3 первым входом соединен с всасывающим входом компрессора 1, вторым входом с входом сброса давления пневмораспределителя 4, третьим входом с атмосферой 17
Пневмораспределитель 4 первым выходом связан через регулируемый клапан 5 с секцией 11 манжеты 10, вторым выходом через клапан 6 с секцией 12 и т.д. а пятым выходом через клапан 9 с секцией 15. Блок 16 управления выходами 18-24 соединен с управляющими входами клапанов 5-9, 2 и 3 соответственно.

Каждый из клапанов 2 и 3 состоит, например (фиг.2), из двух двухвходовых клапанов, первые входы которых объединены и являются первым входом трехвходового клапана, а вторые входы двухвходового клапанов являются соответственно вторым и третьим входом трехвходового клапана. Один из двухвходовых клапанов является нормально замкнутым, а другой нормально разомкнутым, при этом управляющие входы этих клапанов объединены и являются управляющим входом трехвходового клапана.

Клапан 2 состоит из нормально разомкнутого клапана 25 и нормально замкнутого клапана 26, а клапан 3 из нормально замкнутого клапана 27 и нормально разомкнутого клапана 28 (фиг.2).

Такое включение клапанов 25-28 обеспечивает противофазное регулирование клапанов 2 и 3 при одинаковых сигналах на управляющих входах 23 и 24. Клапаны 5-9 являются нормально замкнутыми.

Клапаны 5-9, 25-28 выполнены релейно регулируемыми и имеющими два состояния: открытый или закрытый. При наличии сигнала управления на управляющих входах 18-24 клапаны 5-9, 25-28 открыты, а клапаны 26 и 27 закрыты. При отсутствии сигнала управления на управляющих входах указанные клапаны находятся в нормальном состоянии, т.е. клапаны 5-9, 25 и 28 закрыты, а клапаны 26 и 27 открыты.

Компрессор 1 предназначен для нагнетания и отсоса воздуха из пневмораспределителя 4.

Клапан 2 предназначен для коммутации нагнетающего выхода компрессора 1 на пневмораспределитель 4 или на атмосферу 17.

Клапан 3 предназначен для коммутации всасывающего воздуха компрессора 1 на атмосферу 17 или пневмораспределитель 4.

Пневмораспределитель 4 предназначен для связи компрессора 1 с секциями 11-15 манжеты 10. Клапаны 5-9 предназначены для блокировки связи пневмораспределителя 4 с соответствующими секциями 11-15 манжеты 10. Секции 11-15 предназначены для создания локального механического воздействия на тело пациента, фиксируются на теле пациента манжетой 10.

Блок 16 управления предназначен для генерации управляющих сигналов для клапанов 2, 3, 5-9, синхронизации моментов открытия (закрытия этих клапанов при выполнении различных программ массажа, оперативной оценки состояния пациента, синхронизации процедуры массажа с физиологическим ритмом пациента, оперативного изменения параметров программ массажа.

Этот блок позволяет реализовать, например, следующие программы массажа: бегущая (прямая или обратная) массажная волна; нарастающая (прямая или обратная) массажная волна; спадающая (прямая или обратная) массажная волна.

Синхронизация массажной волны может производиться, например, частотой пульса, ритмом сердечной или респираторной деятельности пациента.

Применительно к синхронизации частотой пульса перечисленных выше программ массажа блок 16 управления включает в себя (фиг.3): генератор 29 тактовых импульсов; датчик 30 пульса; коммутатор 31 синхронизации;блок 32 измерения; таймер 33 сеанса; таймер 34 секции; блок 35 контроля;блок 36 логический; дешифратор 37 команд. (Панель управления на фиг.3 не показана.)
Генератор 29 тактовых импульсов предназначен для формирования электрических прямоугольных импульсов стабильной частоты, период следования которых равен 1 с.

Датчик пульса 30 предназначен для обнаружения пульсации кровотока пациента и формирования во времени последовательности прямоугольных импульсов, соответствующих моментов пульсации.

Датчик 30 пульса содержит микрофон, усилитель и компаратор. Компаратор настроен таким образом, что при обнаружении удара пульса на его выходе формируется сигнал "логическая единица". Выход компаратора является выходом датчика 30 пульса.

Коммутатор 31 синхронизации подключен первым входом к выходу генератора 29 тактовых импульсов и вторым входом датчика 30 пульса и предназначен для выбора сигнала синхронизации массажной волны. Тип синхронизации устанавливает оператор соответствующим переключателем на панели управления. Коммутатор 31 синхронизации содержит двухвходовой мультиплексор, адресный вход которого подключен к панели управления. Входы данных и выход мультиплексора служат входами и выходам коммутатора 31 синхронизации.

Блок 32 измерения подключен первым входом к выходу генератора 29 тактовых импульсов и вторым входом к выходу датчика 30 пульса и предназначен для измерения и индикации частоты пульса пациента на цифровом табло. Блок 32 измерения содержит первый и второй счетчики, логическую схему, регистр и первое цифровое табло. Счетные входы этих счетчиков являются соответственно первым и вторым выходами блока. на входе данных первого счетчика монтажно установлен код 60₁₀, соответствующий интервалу времени измерения частоты пульса (1 мин. ). Выход второго счетчика (параллельный код частоты пульса) подключен к входу данных регистра, выход которого является выходом блока. Первый счетчик работает в режиме обратного счета, выход займа которого управляет логической схемой. Выходы логической схемы подключены к входам сброса счетчиков и входу загрузки регистра. К выходу регистра так же подключено первое цифровое табло.

Таймер 33 сеанса подключен входом к выходу генератора 29 тактовых импульсов и предназначен для измерения оставшегося времени сеанса, отображения этого времени на цифровом табло и формирования логического сигнала разрешения массажа. Общее время сеанса устанавливает оператор соответствующим кодовым переключателем на панели управления в диапазоне от 5 до 55 мин, дискретно с шагом 5 мин. Запуск/останов этого таймера производит оператор соответствующей кнопкой на панели управления. Таймер 33 сеанса содержит третий счетчик с обратным счетом, второе цифровое табло и триггер. Счетный вход счетчика является входом таймера. Выход займа счетчика подключен к R-входу триггера, а S-вход триггера и вход разрешения счета счетчика (запуск/останов таймера) подключен к панели управления. Выход триггера является выходом таймера, выход данных счетчика подключен ко второму цифровому табло, а вход данных (код времени сеанса) к панели управления.

Таймер 34 секции подключен входом к выходу коммутатора 31 синхронизации и предназначен для формирования последовательности прямоугольных импульсов. Период следования импульсов равен времени работы секции манжеты 10, которое устанавливает оператор соответствующим кодовым переключателем на панели управления в диапазоне от 1 до 9 с дискретно с шагом 1 с. При синхронизации массажной волны частотой пульса указанная установка соответствует числу ударов пульса.

Таймер 34 секции содержит счетчик с обратным счетом, работающий в режиме делителя частоты. Счетный вход и выход займа счетчика является входом и выходом таймера 34 секции. Вход данных счетчика (код времени работы секции) подключен к панели управления.

Блок 35 контроля подключен входом к выходу блока 32 измерения и предназначен для оценки состояния пациента путем сравнения измеренной частоты пульса с критическими параметрами частоты пульса и автоматического формирования сигнала останова процедуры массажа при достижении критических параметров с одновременно светодиодной индикацией причины останова. Критические параметры частоты пульса ( минимальный и максимальный пульс) устанавливает оператор соответствующими кодовыми переключателями на панели управления. Блок 35 контроля содержит первую и вторую схемы сравнения кодов, логические и триггерные схемы сравнения, светодиоды. Первые входы схем сравнения объединены и являются входом блока. Вторые входы этих схем подключены к панели управления (на этих входах установлены коды критических параметров, через триггеры подключены частоты пульта). Выходы схем сравнения подключены к логической схеме, выход которой является выходом блока. Кроме того, выходы схем сравнения, соответствующие равенству и выходу за пределы критических параметров, через триггеры подключены к светодиодам индикации причины прекращения массажа.

Блок 36 логический подключен первым входом к выходу таймера 33 сеанса, вторым входом к выходу таймера 34 секции и третьим входом к выходу блока 35 контроля и предназначен для оперативного прекращения процедуры массажа при окончании времени сеанса или совпадения измеренного пульса с одним из установленных критических параметров. Блок 36 логический содержит логическую схему, входы и выход которой является входами и выходами блока. Первый и третий входы являются входами разрешения прохождения сигнала второго входа.

Дешифратор 37 команд содержит N-разрядный реверсивный регистр сдвига (N= 5), дешифратор режима, выходами подключенный к входу параллельного ввода данных в регистр сдвига (установка команды исполнителя) схему управления, состоящую из логических элементов и триггеров, и N+2 транзисторных усилителей.

Пять усилителей входами подключены к выходам разрядов регистра сдвига, а два к триггерным выходам схемы управления. Тактовый вход регистра сдвига является входом, а выходы усилителей выходами дешифратора 37 команд.

Входы дешифратора режима подключены к панели управления (тип массажной волны). Триггерные входы схемы управления подключены к выходам разрядов регистра сдвига (формирование признака конца массажной волны). Входы дешифратора режима также подключены к логическим входам схемы управления, а выходы этой схемы к управляющим входам и выходам последовательного ввода данных регистра сдвига и к управляющему входу дешифратора режима. Тактовый вход схемы управления с тактовым входом регистра сдвига.

Панель управления содержит кодовые переключатели для задания временных параметров программы массажа (время сеанса, время работы секции) и критических параметров частоты пульса (минимальный и максимальный пульс), переключатели программы массажа (бегущая, нарастающая или спадающая массажная волна, прямое или обратное направление волны), типа синхронизации (частотой пульса или частотой генератора 29 тактовых импульсов), кнопку "пуск/останов" (запуск и оперативный останов сеанса массажа), а также триггерные схемы, входы которых подключены к выходам перечисленных переключателей, а выходы к соответствующим установочным входам блоков 32, 33-35, 37 блока 16 управления.

Устройство работает следующим образом
На панели управления блока 16 оператором устанавливаются временные параметры программы массажа, критические параметры частоты пульса, тип синхронизации и программа массажа.

После нажатия кнопки "пуск" тактовые импульсы генератора 29 тактовых импульсов поступают на первые входы коммутатора 31 синхронизации и блок 32 измерения. На вторые входы коммутатора 31 синхронизации и блоках 32 измерения поступают импульсы с датчика 30 пульса, временное положение которых совпадает с моментами ударов пульса. В соответствии с установкой коммутатора 31 синхронизации тот или иной сигнал проходит на выход коммутатора, откуда поступает на вычитающий вход четвертого счетчика таймера 34 секции. На вход данных этого счетчика поступает сигнал в двоично-десятичном коде с соответствующего кодового переключателя на панели управления. После отсчета счетчиком установленного числа тактовых импульсов на его выходе займа возникает сигнал, который поступает на второй вход блока 36 логического.

Одновременно тактовые импульсы генератора 29 тактовых импульсов поступают на вычитающий вход третьего счетчика таймера 33 сеанса. На вход данных этого счетчика поступает сигнал в двоично-десятичном коде с соответствующего кодового переключателя на панели управления. Так как кнопка "пуск" была нажата, то счетчик начинает отсчет установленного числа тактовых импульсов, при этом текущее состояние счетчика инициируется на втором цифровом табло. До тех пор, пока эта кнопка нажата, на входе S-триггера будет сигнал "логическая единица". До тех пор пока счетчик не отсчитает установленное число импульсов (пока не закончится время сеанса) на входе R-триггера будет сигнал "логический ноль". При выполнении обоих условий на выходе триггера таймера 33 сеанса устанавливается разрешающий сигнал "логическая единица", который поступает на первый вход блока 36 логического. В противном случае на выходе таймера сформируется сигнал "логический ноль".

Одновременно первый считчик в блоке 32 измерения отсчитывает число тактовых импульсов генератора 29 тактовых импульсов, а второй счетчик этого блока число импульсов, соответствующих ударам пульса, из датчика 30 пульса. Как только первый счетчик отсчитает 60 тактовых импульсов состояние второго счетчика перепишется в регистр и будет отображено на первом цифровом табло. С выхода регистра код, соответствующий частоте пульса, поступает на первые входы схем сравнения кодов блока 35 контроля, на вторые входы которых поступает с кодовых переключателей панели управления коды минимального и максимального пульса. Если измеренный пульс не больше максимального и не меньше минимального пульса, то логическая схема вырабатывает разрешающий сигнал "логическая единица", который поступает на третий вход блока 36 логического. В противном случае формируется сигнал превышения соответствующего критического параметра, загорается соответствующий светодиод, а логическая схема вырабатывает сигнал "логический ноль".

В зависимости от состояния первого и третьего входов блока 36 логического сигнал со второго входа проходит на выход блока (когда на первом и третьем входах блока одновременно находится сигнал "логическая единица") или не проходит (на первом или втором входах блока находится сигнал "логический ноль"). Прошедший сигнал со второго входа поступает на тактовый вход сдвигового регистра в дешифраторе 37 команд, и тактовый вход схемы управления. Одновременно дешифратор режима формирует в соответствии с установленными на панели управления программой массажа и направлением массажной волны зашифрованную в двоичном коде команду исполнителя, записываемую по параллельному входу данных в регистр сдвига. По первому входному сигналу происходит обнуление регистра сдвига, по второму запись команд исполнения в регистр сдвига, по следующим N+1 сигналам продвижение команды исполнения вдоль регистра, по N+2 сигналу обнуление регистра и по N+3 сигналу запись команды "все единицы" в регистр. Через N+3 тактов входного сигнала программа повторяется.

Такты программы формируются в схеме управления синхронно с тактами входного сигнала, поступаемого также на тактовый вход схемы управления, которая, анализируя состояние выходов разрядов регистра сдвига и установленные на панели управления тип и направление массажной волны, управляет работой дешифратора режима и регистра сдвига. На выходах разрядов регистра сдвига формируются управляющие сигналы для управления клапанами 5-9, которые через соответствующие выходы транзисторных усилителей подаются на линии 23 и 24 для управления клапанами 3 и 2.

Если установлена программа прямой бегущей волны (фиг.4), то на вход параллельного ввода информации при поступлении второго входного сигнала записывается команда "10000", которая с поступлением остальных импульсов на тактовый вход регистра продвигается вдоль регистра. После прохождения сигналом "логическая единица" всех разрядов, схемой управления формируется команда обнуления регистра и со следующим сигналом команда "все единицы", которая поступает из дешифратора режима на вход параллельного ввода данных в регистр и вызывает появление сигнала "логическая единица" одновременно на выходах всех разрядов регистра. После этого схема управления обнуляет регистр и цикл формирования управляющих сигналов повторяется. Триггеры схемы управления обеспечивают необходимые временные соотношения для работы дешифратора 37 команд путем формирования соответствующих временных интервалов: интервала продвижения команды "10000" вдоль регистра (такты 2-6 на фиг.4) и интервала записи команды "IIIII" в регистр (такт 8 на фиг.4). Первый из указанных интервалов соответствует сигналу "логическая единица" на триггерном выходе схемы управления, а второй сигналу "логический ноль". С триггерных выходов схемы управления эти сигналы подаются на линии 23 и 24 для управления клапанами 3 и 2. Если клапаны 2 и 3 выполнены противофазными (фиг.2), то на линии 23 и 24 подается один и тот же сигнал. Если эти клапаны выполнены синфазными, то на линию 23 подается инверсный выходной сигнал триггерной схемы.

Этот сигнал поступает на линии 23, 24 для управления работой клапанов 3 и 2, выполненных как показано на фиг.2. При высоком уровне сигнала на линиях 23, 24 клапан 2 пропускает воздух из компрессора 1 в пневмораспределитель 4, а клапан 3 пропускает воздух из атмосферы 17 в компрессор 1. При низком уровне сигнала на линиях 23, 24 клапан 2 пропускает воздух из компрессора 1 в атмосферу 17, а клапан 3 пропускает воздух из пневмораспределителя 4 в компрессор 1. В течение тактов 2-6 работает только одна из секций манжеты 10; на такте 2 секция 11, такте 3 секция 12, на такте 6 секция 15. В течение такта 2 клапан 5 открыт (сигнал 18 имеет высокий уровень), а клапаны 6-9 закрыты (сигнал 19-22 имеет низкий уровень). В течение тактов 2-6 (цикл нагнетания воздуха) управляющий сигнал на линиях 23 и 24 имеет высокий уровень и открывает нормально разомкнутые клапана 28 и 25, закрывает нормально замкнутые клапана 27 и 26. Воздух из атмосферы 17 через третий вход второго регулируемого трехвходного клапана 3 (через клапан 28) всасывается в компрессор 1 и затем через второй вход первого регулируемого трехвходного клапана 2 (через клапан 25) нагнетается в пневмораспределитель 4, из которого через открытый регулируемый клапан 5 поступает в секцию 11 манжеты 10. По истечении указанного времени, т.е. в течение тактов 7, 8 и 1 (цикл отсоса воздуха), сигнал на линиях 23 и 24 имеет низкий уровень и клапана 28 и 25 закрываются, а клапана 27 и 26 открываются. Клапан 5 при этом остается открытым, а клапана 6-9 -закрытыми.

Воздух из секции 11 манжеты 10 через открытый клапан 5 и пневмораспределитель 4 отсасывается компрессором 1 через второй вход второго регулируемого трехвходового клапана 3 (через клапан 27) и затем выбрасывается в атмосферу 17 через третий вход первого регулируемого трехвходового клапана 2 (через клапан 26).

По окончании такта 2 начинается такт 3, в течение которого открывается клапан 6 (сигнал на линии 19 имеет высокий уровень), а клапан 5 закрывается. Работа клапанов 2 и 3 повторяется.

Аналогичным образом работают клапана 7-9 на тактах 4-6. За время тактов 2-6 массажная волна распространяется от секции 11 до секции 15 и затем вновь повторяется весь цикл до тех пор, пока не закончится время массажа (сигнал на первом входе блока 36 логического имеет состояние логического нуля).

Такты 1-8 имеют одинаковую длительность, причем время одного такта устанавливается соответствующим переключателем на панели управления, как код числа синхроимпульсов, подаваемый в таймер 33 сеанса.

Если установлен режим обратной бегущей волны, то с началом такта 2 открывается клапан 9, с началом такта 3 открывается клапан 8, с началом такта 6 открывается клапан 5, что обеспечивается установлением обратного направления сдвига команды исполнения в регистре сдвига дешифратора 37 команд.

Если установлена команда прямой спадающей массажной волны (фиг.5), то на вход параллельного ввода информации регистра сдвига дешифратора 37 команд в блоке 16 управления также записывается команда "10000". Схема управления пропускает входной сигнал дешифратора 37 команд на информационный вход последовательного ввода информации (вход DL или DR) в сдвиговой регистр после прохождения второго импульса. Сигнал "логическая единица" последовательно, с поступлением тактовых импульсов, заполняет весь регистр. В остальном работа дешифратора 37 команд в режиме спадающей волны аналогична работе в режиме бегущей массажной волны.

Если установлена программа прямой нарастающей волны (фиг.6), то на интервале продвижения команды сформированная дешифратором режима команда "IIIII" подается на вход параллельного ввода данных в регистр и с каждым тактовым импульсом сдвигается вправо на один разряд.

Входы последовательного ввода информации заблокированы, т.е. вводится сигнал "логический ноль". В остальном работа дешифратора 37 команд в режиме нарастающей волны аналогична работе в режиме бегущей волны.

Отличие режимов нарастающей и спадающей бегущей волн заключаются в постоянном приращении времени работы каждой последующей секции по отношению к предыдущей. Чем больше время цикла нагнетания воздуха в секцию манжеты, тем большее давление эта секция передает на тело пациента. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: в медицинских физиотерапевтических устройствах для пневмомассажа. Сущность изобретения: устройство содержит компрессор 1, пневмораспределитель 4, на выходах которого установлены регулируемые клапан 5-9, два противофазно регулируемых трехвходовых клапана 2,3, секционную манжету 10 и блок управления клапанами 16. Блок управления включает в себя таймер сеанса и секций, блок контроля, дешифратор команд, панель управления и датчик пульса пациента. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для пневмомассажа, содержащее компрессор, пневмораспределитель, на выходах которого установлены регулируемые клапаны, и секционную манжету, отличающееся тем, что в него введены два противофазно регулируемых трехвходовых клапана, первые входы которых соединены соответственно с нагнетающим выходом и всасывающим входом компрессора, вторые входы с входами пневмораспределителя, а третьи входы с атмосферой, и блок управления, выходами соединенный с управляющими входами всех клапанов, при этом каждый регулируемый клапан на выходе пневмораспределителя соединен с соответствующей секцией манжеты, секции которой выполнены одновходовыми и изолированными одна от другой, а все клапаны выполнены релейнорегулируемыми. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления состоит из соединенных последовательно генератора тактовых импульсов, таймера сеансов, блока логического и дешифратора команд, соединенных последовательно датчика пульса, блока измерения и блока контроля, а также панели управления, при этом выход генератора тактовых импульсов дополнительно соединен с первыми входами коммутатора синхронизации и блока измерения, выход датчика пульса дополнительно соединен с вторым входом коммутатора синхронизации, выходы таймера секции и блока контроля соединены с вторым и третьим входами логического блока, выходы панели управления подключены к управляющим входам соответственно коммутатора синхронизации, таймера сеанса, таймера секции, блока контроля и дешифратора команд, выходы которого являются выходами блока управления. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый регулируемый трехвходовый клапан состоит из двух двухвходовых клапанов, первые входы которых объединены и являются первым входом трехвходового клапана, а вторые входы двухвходовых клапанов являются соответственно вторым и третьим входами трехвходового клапана, при этом первый из двухвходовых клапанов является нормально замкнутым, второй нормально разомкнутым, а управляющие входы этих клапанов объединены и являются управляющим входом трехвходового клапана. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что входы пневмораспределителя соединены с нормально замкнутым и нормально разомкнутым двухвходовыми клапанами, управляющие входы которых объединены и являются управляющими входами трехвходовых клапанов.