Импедансный спиромонитор Советский патент 1986 года по МПК A61B5/08 

1212413

выход которого подключен к вычитаю- вход свыходом управляемого генера- щему входу реверсивного счетчика, тора и спервым входом третьего эле- и выделитель переднего фронта, вы- мента И,второй вход которого подход которого соединен с суммируюпц1м ключей квыходу формирователя импуль- входом реверсивног.о счетчика, а сов.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для длительного контроля и исследования внешнего дыхания пациентов, в частности детей.

Целью изобретения является повышение надежности контроля частоты дыхания путем исключения ложной сигнализации об остановке дыхания.

На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема импедансного спиромонитора| на фиг. 2 и 3 - эпюры сигналов, поясняющие его работу.

Ймпедансный спиромонитор содер- жит генератор 1 тока высокой частоты последовательно соединенные усилитель 2 высокой частоты, к входам которого подключены соответственно два потенциальных электрода 3 и 4, амплитудный детектор 5 и усилитель 6 низкой частоты, последовательно соединенные селектор 7 остановки дыхания, первый элемент И 8 и первый сигнализатор 9, последовательно соединенные формирователь 10 импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя 6 низкой частоты, второй элемент И 11, выход которого подключен к входу селектора 7 остановки дыха- ния, блок 12 измерения частоты, модулятор 13 тока, сигнальные входы которого подключены соответственно к выходам генератора 1 тока высокой частоты, а выходы соединены соответственно с токовыми электродами 14 и 15 и последовательно соединенные одно- вибратор 16, вход которого подключен к первому входу первого элемента И 8 управляемый генератор 17, блок 18 сравнения, первый вход которого также соединен с управляющим входом модулятора 13 тока, а второй вход подключен к выходуформирователя 10 импульсов, и второй сигнализатор 19, вход которого также соединен с вторым входом первого элемента И 8, третий вход которого соединен с выходом одновибратора 16 и с вторым входом второго элемента И 11.

При этом модулятор 13 тока содержит включенные между его сигнальными входами последовательно соединенные резистор 20 и коммутатор 21,

управляющий вход которого подключен к вьгходу управляемого генератора 17, а сигнальные входы модулятора 13 тока соединены соответственно с его выходами. Управляемый генератор 17

содержит последовательно соединенные генератор 22 тактовых импульсов и элемент ИЛИ-НЕ 23, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 16, а выход - к управляющему входу

модулятора 13 тока. Блок 13 сравнения содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик 24 и дешифратор 25, выход которого подключен к входу второго сигнализатора 19,

последовательно соединенные третий элемент И 26 и выделитель 27 заднего фронта, выход которого подключен вычитающему входу реверсивного счетчика 24, и выделитель 28 переднего фронта, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 24, а вход - с выходом правляемого генератора 17 и с пер- ым входом третьего элемента И 26,

35

второй вход которого подключен к выходу формирователя 10 импульсов,

Ймпедансный Спиромонитор работает следующим образом.

Токовые электроды 14 и 15 укреп- до ляют симметрично на левой и правой .сторонах грудной клетки новорожденного. На эти электроды от генератора 1 тока высокой частоты через сигнальные входы и соответственно через 45 выходы модулятора 13 тока посту3

пает высокочастотный ток постоянной амплитуды. Для.съема полезного сигнала рядом с токовыми электродами 14 и 15 устанавливают потенциальные электроды 3 и 4. Снимаемое с потенциальных электродов 3 и 4 напряжения высокой частоты, амплитудно- модулированное вследствие изменения сопротивления грудной клетки току высокой частоты при дыхательных движениях, поступает на вход усилителя 2 высокой частоты. С выхода усилителя 2 высокой частоты сигнал подают на амплитудный детектор 5, где вьще- ляется низкочастотный сигнал импедан сной пневмограммы. Усиленный сигнал импеданской пневмограммы с выхода усилителя 6 низкой частоты поступает на вход формирователя 10 импульсов. Импульсы, формируемые формирователем 10 импульсов при каждом акте дыхания, приходят одновременно на вход бл ока 18 сравнения (на вход третьего элемента И 26) и через второй элемент И 11 на входы блока 12 измерения частоты и селектора 7 остановки дыхания. При нормальном дыхании на выходе селектора 7 остановки дыхания присутствует сигнал логического нуля, а на выходе одновибратора 16 - сигнал логической единицы. При этом на выходе управляемого генератора 17 импульсы отсутствуют, так как выходной сигнал генератора 22 тактовых импульсов не проходит через элемент ИЛИ-НЕ 23. На его выходе установлен сигнал логического нуля, который поступает на вход блока 18 сравнения и запрещает проход импульсов с выхода формирователя 10 импульсов через третий элемент И 26, а также удерживает коммутатор 21 модулятора 13 тока в разомкнутом состоянии. Поскольку на входы реверсивного счетчика 24 импульсы не поступают и он находится в исходном состоянии, то на выходе дешифратора 25 сформирован сигнал логической единицы и второй сигнализатор 19, предназначенньй для индикации нарушения функционирования узлов сигнального тракта импедансного спиромонито- ра, выключен. Так как на втором входе первого элемента И В присутствует сигнал логического нуля, то и на его выходе сохраняется сигнал логическо- ,го нуля.Поэтомупервый сигнализатор9, предназначенный для индикации остановки дыхания,приэтом такжевыключен.

10

15

12413 4

В случае прекращения поступления

импульсов с выхода формирователя 10 импульсов вследствие остановки дыха-, ния срабатывает селектор 7 остановки дыхания. Его выходной импульс запус- кает одновибратор 16 (фиг. 2а), который вырабатывает сигнал (фиг. 2в), соответствующий логическому нулю. Этот сигнал запрещает прохождение сигналов через второй элемент И-11 и через первый элемент И 8, и разре- шает прохождение сигнала генератора 22 тактовых импульсов, входящего в состав управляемого генератора 17 через элемент ИЛИ-НЕ 23. Благодаря .этому, на выходе управляемого генератора 17 появляется контрольный сигнал, состоящий из последовательности трех-четырех импульсов (фиг.2 г). Общая длительность контрольного сигнала определяемая длительностью сигнала, вырабатываемого одновибрато- ром 16, не должна превьшать общей длительности двух-трех дыхательных

25 актов. Контрольный сигнал поступает, на управляющий вход модулятора 13 тока на управляющий вкод коммутатора 21, например, электромагнитного реле или бесконтрольного полупроводникового ключа, подключая синхронно с каждым импульсом контрольного сигнала резистор 20 в виде шунта к выходу генератора 1 тока высокой частоты. Тем самым осуществляется амплитудная модуляция тока в цепи

5 пациента. Глубина модуляции тока устанавливается такой, чтобы глубина модуляции напряжения, Снимаемого с потенциальных электродов 3 и 4, была близкой к величине, возникающей

20

0

при наличии дыхания.

Если все узлы сигнального тракта импедансного спиромонитора, включая и электродную систему, функционируют нормально, то на выходе усилителя 6

НИЗКОЙ частоты появится выходной сигнал (фиг. 2д). Прохождение контроль- ных прямоугольных импульсов по сигнальному тракту прибора сопровож- дается затягиванием фронтов этих

импульсов. Поэтому выходные импульсы формирователя 10 импульсов (фиг. 2е).будут иметь временной сдвиг относительно импульсов контрольного сигнала (фиг. 2г). Поскольку на второй вход второго элемента И 11 поступает сигнал логического нуля от одновибратора 16, то тем самым обеспечивается блокировка

прохождения импульсов с выхода формирователя 10 импульсов через второй элемент И 11 на входы блока 12 измерения частоты и целектора 7 останов- ки дыхания. Выходные импульсы формирователя 10 импульсов поступают на второй вход третьего элемен- та И 26, на первьй вход которого одновременно поступают опорные им- пульсы контрольного сигнала (фиг,2г) В результате на выходе третьего эле- мента И 26 появится импульсная последовательность, по количеству импульсов совпадающая с контрольным сигналом (фиг. 2ж) Далее эти импульсы поступают на вход выделителя 27 заднего фронта. Импульсы, соответствующие передним фронтам контрольного сигнала (фиг. 2з), и им пульсы5 соответствующие задним там выходных импульсов третьего элемента И 26 (фиг 2к) поступают соответственно на суммирз щий и вычитающий входы-реверсивного счетчи- ра 24. Поскольку число импульсов, поступающих на суммирующий вход, равно числу импульсов, поступающих на вычитающий вход, то реверсивный счетчик 24 и соответственно с этим и дешифратор 25, и второй сигнализатор 19 не меняют исходного состояния Через время, задаваемое параметрами одновибратора 16 и соответствующего времени прохождения контрольных им- пульсов по сигнальному тракту импе- дансного спиромонитора, на выходе одновибратора 16 появляется сигнал логической единицы (фиг.2м) , который разрешает прохождение сигнала селек- тора 7 остановки дыхания через первый элемент И 8. Выходной сигнал пэр вого элемента И 8 включает первый сигнализатор 9,, который оповещает оператора о том что исчезновение сигналов дыхания вызвано не выходом из строя импедансного спиромонитора, а остановкой дыхания пациента.

Нарушение функци6нировак&1я узлов сигнального трактаимпедансного спиро монитора, например, генератора 1 тока высокой частоты, усилителя 2 высокой частоты, амплитудного детектора 5, усилителя 6 низкой частоты, формирователя 10. импульсов, или на- рушение контакта электрод-кожа одного из электродов (3,4,14 и 15), сопровождается отсутствием выходных сигналов формирователя 10 импульсов, что приводит первоначально к включению селектора 7 остановки дыхания (фиг. За).

Поскольку на одном из входов третьего элемента И 26 выходные импульсы формирователя 10 импульсов будут

отсутствовать, то и на выходе третье-, го элемента И 26 также будут отсутствовать импульсы (фиг, Зж). Поэтому на выходе вьщелителя 27 заднего фронта импульсы также не появятся. В результате реверсивный счетчик 24 подсчитывает количество импульсов приходящих с выхода выделителя 28 переднего фронта, на вход которого поступают импульсы контрольного сигнала. Дешифратором 25 будет произведено определение состояния заполнения реверсивного счетчика 24, ив результате на выходе блока 18 сравнения сигнал логической единицы сменится на сигнал логического нуля (фиг. 3л), Выходной сигнал дешифратора 25 (логический нуль) дает запрет прохождению сигнала селектора 7 остановки дыхания через первый элемент И В (фиг. 3м), исключая возможность ложной сигнализации остановки дыхания путем отключения первого сигнализатора 9. Этот же сигнал логического нуля вызывает включение второго сигнализатора 19, сигнализирующего о нар ушении функционирования импедансного-спиро-

.монитора.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить надежность мониторного контроля дыхательной функции пациентов, в особенности

;новорожденных детей, что, в свою очередь, будет способствовать улучше нию медицинской помощи недоиощенным

ИЛИ травмированным новорожденным.

Я.

п

Фиъ.1

Фш.г

Фиг.З