Формирователь пачек импульсов для электростимулятора дыхания Советский патент 1986 года по МПК H03K3/72 A61N1/36 

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применени в электростимуляторах дыхания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей нутем обеспечения регулировки скважности пачек импульсов при достижении значения конечной частоты импульсов в пачке ранее/окончания пачки.

Необходимость регулировки скважности пачек импульсов связана с неоходимостью регулировки отношения вдха к выдоху у больного. Необходимое количество кислорода, поступающего в кровь, будет обеспечено при оптимальном соотношении COg и 0 в альвеолярном воздухе и в крови, омывающей легкие. Это соотношение поддерживается глубиной (длительностью вдоха) и частотой дыхания, причем с течением времени это соотношение у больного меняется. Таким образом, при электростимуляции дыхания требуется, независимая регулировка скважности и частоты следования пачек импульсов.

Необходимость достижения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки обуславливается условием моделирования скорости сокращения диафрагмы, которая обеспечивает требуемую скорость потока воздуха при вдохе. Экспериментальные исследования показали, что искусст- венный вдох под воздействием электростимуляции диафрагмы или диафраг мальных нервов становится близким к физиологическому естественному вдоху при нарастании частоты импульсов по линейно-ступенчатому закону приблизительно до половины пачки, а в течение второй половины частота импульсов должна оставаться неизменно т.е. должно сохраняться конечное знчение частоты.

На фиг.I приведена структурная схема формирователя пачек импульсов для электростимулятора дыхания; на фиг.2 - временные диаграммы устрой- ст.ва.

Формирователь паче импульсов дл электростимулятора дыхания содержит первый и второй счетчики 1 и 2 импульсов, первый делитель 3 частоты, блок 4 сравнения, элемент И 5, блок 6 элементов И, блок 7 пересчета, второй делитель 8 , переключатель 9.

Выход первого делителя 3 соединен с входом второго делителя 8, управляющие выводы которого соединены с второй контактной группой переключателя 9, первая контактная группа ко- торого соединена с управляющими вывот дами блока 7, вход которого соединен со старшим разрядом первого счетчика 1 и с вторыми входами блока 6 элементов И, первые входы каждого соединены с выходами первого счетчика , вход которого соединен с выходом второго делителя 8, а вход первого делителя 3 является входом импульсов

эталонной частоты и соединен с входом второго счетчика 2, вход установки которого соединен с первым входом элемента И 5 и с выходом блока 4, входы первой и второй разрядной группы которого соединены соответственно с выходами блокг, с выходами второго счетчика 2 и выходами-блока 6, а выход блока 7 соединен с вторь1м входом элемента И 5, выход которого

является выходом 10 устройства.

Формирователь пачек импульсов для электростимулятора дыхания работает следующим образом.

30

На вход второго счетчика 2 с

35

40

входа импульсов эталонной частоты устройства непрерывно поступает последовательность импульсов эталонной частоты, причем каждый импульс вызывает уменьшение кода на его выходах а на вход сложения первого счетчика 1 непрерывно поступает последовательность импульсов с частотой следования в произведение коэффициентов деления первого 3 и второго. 8 делителей частоты меньшей эталонной и каждый импульс вызывает увеличение кода на его выходах.

При логической 1 на старшем разряде первого счетчика 1 код на выходах блока 6 соответствует коду на выходах первого счетчика .1 , а при логическом О на старщем разряде первого счетчика 1 выходы блока 6 . находятся в состоянии логического О независимо от кода на выходах первого счетчика 1. Коды на выходах блока 6 сравниваются поразрядно с к кодами второро счетчика 2 блоком 4, и при совпадении кодов на выходе 55 блока 4 появляется логическая 1, которая по входу установки второго счетчика 2 устанавливает на его выходах начальньм код, и выход блока

45

4 возвращается в исходное состояние логического О, формируя reN самым положительный импульс. С; едую- щее совпадение кодов на выходах блока 6 и выходах второго счетчика 2 вызывает появление на выходе блока 4 положительного импульса и т.д.

Рассмотрим закон изменения частоты импульсов, формируемых на выходе блока 4. Для этого возьмем число разрядов счетчиков 1 и 2, равные 8. Тогда при логической 1 на старшем разряде первого счетчика 1 код на его выхода изменяется от значения 10000000 до 1111111 или в десятичном исчислении от Н, 128 до Н 255. Предположим, что начальный код на выходах второго счетчика 2 соответствует числу 01000000 или в двоичном исчислении Н.., 64.

пШ ц

Тогда максимальное число импульсов, поступающих на вход второго счетчика 2 для появления импульса н выходе блока 4

М«а« ,,- Н, 192.

Минимальноечисло импульсов, требуемых на входвычитания второго счетчика 2 дляпоявления импульса н выходе блока 4равно

Ммии() + 64 65.

(2 -255) +

„Ммин

Если учесть, что отношение

Mjnanc

отражает отношение конечной частоты

к начальной, т.е. -, то отсюда выт

кает, что f f . Так как код на выходах первого счетчика 1 увеличивается, а код на выходах второго счетчика 2 уменьшается со скоростью в произведение коэффициентов деления первого и второго делителей 3 и 8 частоты большей эталонной, причем скорости изменения кодов постоянны, то частота импульсов на выходе блока 4 увеличивается от импульса к импульсу по линейно-ступенчатому закону. При логическом О на старшем разряде первого счетчика 1 код на выходах блока 6 равен 00000000, т.е. О в десятичном исчислении, поэтому число импульсов, требуемых на вход вычитания второго счетчика 2 для появления импульса на выходе блока 4 сравнения, постоянно и равно М 64, что соответствует постоянно

77361

частоте на выходе блока 4 сравнения.

На фиг.2а показана последовательность импульсов на старшем разряде 5 первого счетчика 1, а на фиг,2 - закон изменения частоты следования импульсов на выходе блока 4. Длительность логической 1 равна длительности логического О в течение одного периода на старшем разряде первого счетчика 1, так как он является двоичным, и эта длительность равна

10

«5 - - 1.к к . РЗ

(1)

где К. - коэффициент деления первого делителя 3; К - коэффициент деления второго делителя 8.

На фиг.2& показан сигнал на выходе блока 7, у которого логическая 1 формируется в течение одного периода импульсов на старшем разряде первого счетчика 1, а логический О - в течение времени, кратного данному периоду. Изменение Кд осуществляется переключателем 9. С из- менением коэффициента K деления второго делителя одновременно изменяется и коэффициент Кд деления блока 7. Значения Кд и Кд при каждом положении переключателя 9 выбираются .такими, чтобы произведение Кд2 - Кд было постоянной величиной. Тогда период Т (см. фиг.2Ь), равный

0

Т -р- А КА. Кд, 2 (2)

при изменении положения переключателя 9 не изменяется. Но длительность логической 1, равная

- -i- к- V . 2 -р At А

изменяется. Скважность, равная отТношению . регулируется измеt АЭ

нением положения переключателя 9 при сохранении значения периода Т.

При логической 1 на выходе блока 7 открьшается элемент И 5 и сигнал с выхода блока 4 поступает на выход 10, а при логическом О на вы- ходе блока 7 элемент И 5 закрьшается, и на его выходе постоянно присутствует сигнал логического О. Т.е. на выходе 10 формируются пачди импульсов с законом изменения частоты

следования импульсов в пачке, показанном на фиг.2г.

Частота следования пачек имп:уль- сов (формула 2) регулируется посредством изменения коэффициента деления первого делителя 3 частоты, а скважность пачек импульсов - изменением положения переключателя 9, При этом начальная и конечная частоты импульсов сохраняют свои значения, так как они не зависят от коэффициентов деления первого и второго делителей 3 и 8 частоты, блока 7, а определяются, соответственно, начальным и конечным кодом на выходах первого счетчика 1, эталонной частотой и начальным кодом второго счетчика 2.

Предлагаемое устройство позволяет:

формировать пачки импульсов с незав исимой регулировкой скважности и частоты следования пачек (этим обеспечивается необходимая глубина и частота дыхания для любого пациента при электростимуляции диафрагмы или диафра гмальных нервов) ;

обеспечить достижение конечной частоты следования импульсов в пачке ранее окончания пачки импульсов, а именно в середине пачки импульсов (этим обеспечивается моделирование скорости сокращения диафрагмы, обеспечивающей требуемую скорость потока вдыхаемого воздуха);

сохранять начальную и конечн:у1о частоту импульсов в пачке при изменении длительности пачки импульсов (этим обеспечивается моделирование физиологического процесса дыхания и не наблюдается усталости и болевых ощущений стимулирующих диафраг- мальных нервов или диафрагмы);

формировать пачки импульсов в автоматическом режиме, благодаря чему не требуется сигнал установки.

Формула изобретения Формирователь пачек импульсов для электростимулятора дыхания, содержащий первый делитель частоты, первый и второй счетчики импульсов, последовательно соединенные блок сравнения и элемент И, причем разрядные выходы второго счетчика импульсов соединены с первой .группой разрядных входов блока сравнения, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика импульсов, входы первого делителя частоты и второго счетчика импульсов соединены с входом импульсов эталонной частоты, а выход элемента И - с выходом формирователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулировки сквалсности пачек импульсов при достижении значения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки, в него введены блок элементов И, блок пересчета, второй делитель частоты и переключатель, причем выходы первого счетчика импульсов соединены с первыми входами разрядов блока элементов И, вторые входы которых соединены с выходом старшего разряда первого счетчика импульсов и входом блока пересчета, управляющие входы которого соединены с первой контактной группой переключателя, вторая

контактная, группа которого соединена с управляющими входами второго делителя частоты,, вход которого соединен с выходом первого делителя .частоты, а выход - с входом первого

счетчика импульсов, при этом вы- ходы блока элементов И соединены поразрядно с второй группой входов блока сравнения, а выход блока пересчета соединен с вторым входом элемента И,

s

f-n

Л

б

г fn

t

t

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электростимуляторах дыхания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем обеспечения регулировки скважности пачек импульсов при достижении значения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки. Для этого в устройство дополнительно введены блок б элементов И, блок 7 пересчета, второй делитель 8 частоты и переключатель 9. На чертеже также показаны счетчики 1 и 2 импульсов, первый делитель 3 частоты, блок 4 сравнения, элемент И 5. Необходимость достижения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки обуславливается условием моделирования скорости сокращения диафрагмы, которая обеспечивает требуемую скорость потока воздуха при вдохе. Устройство позволя-, ет формировать пачки импульсов с независимой регулировкой скважности и частоты следования пачек, чем o6ecV печивается необходимая глубина и частота дыхания пациента при электростимуляции диафрагмы или диафраг- мальных нервов. 2 ил. fff (Л ч СдЭ а

фиг. 2

Составитель А.Смирнов Редактор М.Петрова Техред А.Кравчук

Заказ 6758/55 Тираж 816Подписное

ВН1ШПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор М.Шароши