Импедансный измеритель частоты дыхания новорожденных Советский патент 1984 года по МПК A61B5/08 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к нриборам для длительного контроля и исследования внешнего дыхания новорожденных.

Известно устройство для измерения частоты, дыхания новорожденных, .содержащее электроды, генератор высокой частоты, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, пороговый элемент и измеритель частоты дыханий til.

Однако такое устройство обладает невысокой точностью измерения частоты специфического дыхания новорожденных, обусловленной тем, что при работе с сигналами сложной , типичными для судорожного дыхшшя новорожденных, пороговый элемент в течение одного дыхательного цикла может срабатывать несколько раз.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импедансный измеритель частоты; дыхания новорожденных, содержащий генертор высокой частоты, к выходам которого подключены два токовых электрода, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, к входам которого подключены два потенциальных электрода, амплитудный детектор , усилитель низкой частоты, пороговый элемент и блок измерения частоты, и источник опорного напряжения С 2.

Недостатком известного устройств является невысокая точность измерения частоты дыхания из-за возникновения ложных импульсов на выходе порогового элемента от сигналов дыхания сложной формы, характерных для новорожденных (дыхание с удлиненным ступенеобразным выдохом, дыхние с задержкой на вдохе, судорожное дыхание). Погрешность измерения частоты дыхания известным устройством возникает также вследствие ложного срабатывания порогового элемента от импедансных гемодинамических волн, накладывающихся на исходный сигнал дыхания.

Цель изобретения - повышение точности измерения частоты дыхания.

Поставленная цель достигается тем, что в импедансный измеритель частоты дыхания новорожденных, содежащем генератор высокой частоты, к выходам которого подключены два токовых электрода, последовательно

coeд нeнныe усилитель высокой частоты, к входам которого подключаем два потенциальных электрода, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, пороговьй элемент и блок измерения частоты, и источник опорного напряжения, введены последовательно соединенные выпрямитель, вход которого соединен с выходом усили0 теля высокой частоты, инвертирующий усилитель постоянного тока и коммутатор, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, третий вход - с

5 выходом порогового элемента, а выход- с вторым входом порогового элемента.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства;

0 на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Импедансный измеритель частоты дыхания, новорожденных содержит генератор 1 высокой частоты, к .

5 выходам которого подключены два токовых электрода 3, последовательно соединенные усилитель 4 высокой частоты, к входам которого подключены два потенциальных электро0 да 5 и 6, амплитудный детектор 7, усилитель 8 низкой частоты, пороговый элемент 9 и блок 10 измерения частоты, источник И опорного напряжения, и последовательно соеди. ненные выпрямитель 12, вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, инвертирукщий усилитель 13 постоянного тока и коммутатор 14, второй вход которого соединен с выходом источника i1 опорного напряжения, третий (управляющий) вход - с выходом порогового элемента 9, а выход - с вторым Сопорньш) входом порогового элемента 9. При

j этом коммутатор 14 может быть выполнен, например, в виде двухпозиционного реле (фиг.11 , выводы управляющей обмотки которого являются третьим входом коммутатора 14.

Импедансный измеритель частоты дыхания новорожденных работает следующим образом.

Токовые, электроды .2 и 3 укреплянггся симметрично на левой и правой сторонах грудной клетки новорожденного. На токовые электроды 2 и 3 от генератора 1 высокой частоты поступает высокочастотньй ток постоял3in

шй амплитуды. Для съема полезного сигнала рядом с токовыми электродами 2 и 3 устанавливаются потенциальные электроды 5 и 6. Снимаемое с потенциальных электродов 5 и 6 напряжение высокой частоты, амплитудно модулированное вследствие изменения сопротивления грудной клетки току высокой частоты при дыхательных движениях, поступает на вход усилителя 4 высокой частоты, с выхода которого сигнал подается на амплитудный детектор 7, где выделяется низкочастотный сигнал импедансной пневмограммы. Усиленный с помощью усилителя 8 низкой частоты сигнал дыхания поступает на первый (сигнальный)

вход порогового элемента 9, выходные импульсы которого подаются на вход блока 10 измерения частоты, а также управляют работой коммутатора 14.

Управление осуществляется следующим образом.

Если выходное напряжение усилителя . 8 низкой частоты (фиг,2а) мергьше порогового напряжения, установленного в данный момент времени на втором (опорном) входе порогового элемента 9, то выход коммутатора 14 соединен с выходом инвертирующего усилителя 13 постоянного тока, выходное напряжение которого образует пороговый уровень И. Как только сигнал импедансной пневмограммы достигнет уровня UH срабатывает пороговый элемент 9, выходной сигнал которого (фиг. 2с$- фиксируется блоком 10 измерения частоты и, поступая на управляющий вход коммутатора 14, осуществляет соединение его выхода с

выходом источника 11 опорного напряения Un; . Таким образом, на опорном входе порогового элемента 9 происходит скачкообразная смена величин порогового уровня у и U),, (фиг. 2с). Такая закономерная последовательность CMetfbi порогового уровня соответствует периодическому чередованию вдоха и выдоха пациента и изменение сигнала импедансной пневмограмьы при этом превышает разницу пороговых напряжений

uUj Ui - VYJ

Разница пороговых напряжений uUr устанавливается больше, чем амшгитуда составляющих регистрируемого сиг1732

нала гемодинамического, судорожно-дыхательного или двигательного происхождения. Гоэтому пороговый элемент 9 вырабатывает импульсы только на дыхательные акты.

Таким образом, от выбора величины пороговых напряжений будет зависеть точность измерения частоты дыханий. При большой разнице пороговых напряжений uU -возможны пропус0ки некоторых неглубоких дашательных актов у пациента с малым сигналим пневмограммы. При уменьшении разницы пороговых напряжений возможны ложные срабатывания на помехи, вызы5ваемые движения ш или судорогами у пациентов с большим сигналом . пневмограммы. Ручной выбор разности пороговых напряжений неприеьшем при мониторном наблюдении из-за трудо0емкости процесса подстройки под индивидуального пациента.

Известно, что амплитуда сигналов импедансной пневмограммы находится в обратно пропорциональной зависимос5ти от базового импеданса (т.е. постоянной составляющей импеданса грудной клетки) при одном и том же дыхательном объеме. В аналогичной зависимости от базового импеданса

0 находится наличие минимального дыхательного сигнала и соответствующие помехи. Выбрав постоянной величину и (она устанавливается немного больше уровня шумов и автомати5чески изменяя в зависимости от уровня базового импеданса.величину можно получить постоянство отношения й-Ut к уровню помех для широкого контингента пациентов.

0

Автоматический подбор порогового напряжения осуществляется в импедансном измерителе частоты дыхания новорожденных следующим образом.

Выходной сигнал усилителя 4 вы5сокой частоты поступает на вх-од выпрямителя 12. Выпрямленный сигна.л, пропорциональный базовому импедансу, поступает на инвертирукяций усилитель 13 постоянного тока, который

0 осуществляет формирование сигнала Uj обратно пропорционального базовому, импедансу, т.е. при большем базовом импедансе формируется меньшее напряжение и наоборот. Следова5

, для каждого пациента, в зависимости от базового импеданса и сигнала дыхания, автоматически устанааггивается свой пороговый уровень.

Использование предлагаемого импедансного измерителя частоты дыхания новорожденных в клинической практике позволит повысить эффективность дифференциальной диагностики ряда распираторных растройств новорожденных.

ИМПЕДАНСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЫХАНИЯ КОВОРОЖДЕННЫХ, содержащий генератор высокой частоты, к выходам которого подключены два токовых электрода, последовательно соединенные усилитель высокозл частоты, к входам которого подключены два потенциальных электрода, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, пороговый элемент и блок измереьшя частоты, и источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью пoвьaJeния точности измереьшя частоты дыхания, в него введены последовательно соединенные выпpя D тeль, вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, инвертирующий усилитель постоянного тока и коммутатор,второй вход которого соединен с выходом о ю источника опорного напряжения, третий вход с выходом порогового элемента, а выход - с вторым входом порого.gSESSn вого элемента. Was GO ю фиг.1

Фиг.2