Электростимулятор дыхания Советский патент 1987 года по МПК A61H31/00 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к электростимуляторам дыхания, и может быть иснользовано в медицинской практике для электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов у больных, страдающих дыхательной недостаточностью, с целью ее восстановления или компенсации, а также при реанимации и интенсивной терапии.

Целью изобретения является обеспечение искусственного процесса дыхания, близкого к физиологическому.

На чертеже приведена блок-схема электростимулятора дыхания.

Электростимулятор дыхания состоит из формирователя 1 сигналов стимуляции, со- держа1цего генератор 2 сигналов низкой частоты и генератор 3 импульсов, усилителя 4 мощности, вход которого соединен с выходом генератора 3 импульсов, а выход - с электродами 5, и цепи 6 обратной связи, включающей в себя датчик 7 движений дыхания, компаратор 8, триггер 9, линию 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов эле.мент ИЛИ-НЕ 12, счетчик 13 и цифро- аналоговый преобразователь 14.

Выход компаратора 8 соединен с тактовым входом триггера 9, информационный вход которого соединен с плюсовой шиной источника питания, а вход установки нуля - с выходом генератора 2 низкочастотного сигнала и входом установки пуля счетчика 13, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 12, первый вход которого соединен с выходом линии 10 задержки. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 12 соединен с выходо.м генератора 11 тактовых импульсов, а выходы счетчика 13 поразрядно соединены с входами преобразователя 14, выход которого соединен с входом управления усилителя 4 мощности.

Электростимулятор дыхания работает следующим образом.

Формирователь 1 фор.мирует низкочастотную импульсную последовательность, при «О которой па выходе генератора 3 импульсов формируются импульсы с законом изменения частоты следования, моделирующим физиологический вдох человека, а при «1 на выходе генератора 2 импульсы отсутствуют. На выходе формирователя 1 формируются пачки импульсов, причем пачка импульсов - это вдох пациента, пауза между пачками импульсов - выдох пациента. Пачки импульсов, поступая на вход усилителя 4 мощности, усиливаются и поступают с помощью электродов 5 к телу пациента для электростимуляции диафрагмы или диафраг.мальных нервов, причем амплитуда импульсов на выходе усилителя 4 пропорциональна величине напряжения на его управляющем входе, следовательно а.м- плптуда импульсов на выходе усилителя 4

0

5

0

5

0

5

0

5

изменяется по линейному закону от нуля до требуемой величины.

Формирование напряжения на управ- ляюплем входе усилителя 4 мощности происходит следую1цим образом.

Сигнал «1 на выходе генератора 2 поступает на вход установки нуля триггера 9 и счетчика 13, устанавливая их выходы в состояние «О. В качестве счетчика 13 используется двоичный п-разрядный счетчик, работающий в режиме сложения. Сигналы «О на входах преобразователя 14 вызывают появление на его выходе напряжения рав- пого нулю, т. е. напряжение на управляю- П1,ем входе усилителя 4 .мощности равно нулю.

При появлении на выходе генератора 2 сигнала «О этот сигнал поступает на вход установки нуля триггера 9 и счетчика 13 и разрещает их работу. При этом на выходе триггера 9 присутствует сигнал «О и он, поступая через линию 10 задержки на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 12, разрещает прохождение импульсов с выхода генератора II тактовых импульсов через второй вход элемента ИЛИ-НЕ 12 инвертированными на счетный вход счетчика 13. Каждый положи- тельпый перепад данной импульсной последовательности изменяет код на выходах счетчика 13, причем изменение происходит линейной, так как частота импульсов, поступающая с выхода генератора 11 тактовых импульсов, постоянна, к тому же скорость изменения кода прямо пропорциональна частоте импульсов. Линейное изменение кода на выходе счетчика 13 вызывает линейное изменение напряжения на выходе преобразователя 14, которое, поступая на управляющий вход усилителя 4 мощности, В1)1зывает рост амплитуды импульсов на выходе усилителя 4 по линейному закону со скоростью, определяемой частотой импульсов, формируемых генератором ,11 тактовых импульсов. Выход усилителя 4 при помощи электродов 5 подключается к телу пациента для электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов.

При достижении амплитуды импульсов па выходе усилителя 4, равной пороговому значению, при котором наступает электростимуляция дыхания, т.е. увеличение величины сокращения диафрагмы, срабатывает датчик 7 дыхания. В качестве датчика 7 дыхания может использоваться усилитель миографа, который подключается с помощью дополнительных электродов к телу пациента и фиксирует сокращение диафрагмы. Сигнал с выхода датчика 7 дыхания, величина которого пропорциональна величине сокращения диафрагмы, поступает на вход компаратора 8 и опрокидывает его выход из исходного нулевого состояния в состояние «1 (порог срабатывания компара

тора 8 выбирают таким, чтобы компаратор 8 не опрокидывался при сокращении диафрагмы от спонтанного вдоха пациента, т. е. без электростимуляции дыхания). Так как информационный вход триггера 9 подключен к положительной шине источника питания, то положительный перепад, поступающий с выхода компаратора 8 на тактовый вход триггера 9, вызывает опрокидывание его из состояния «О в состояние «1, которая, поступая через линию 10 задержки на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 12 устанавливает его выход в состояние «О и запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 11 тактовых импульсов через второй вход элемента ИЛИ-НЕ 12 на дчетный вход счетчика 13 для изменения кода на его выходах. Изменение напряжения на управляющем входе усилителя 4 мощности прекращается, прекращается изменение амплитуды импульсов на выходе усилителя 4 и осуществляется электростимуляция дыхания с постоянной амплитудой импульсов до окончания пачки импульсов. Величина постоянной амплитуды импульсов в пачке больше порогового значения амплитуды, при котором наступает электростимуляция ды- хания, так как останов изменения кода после срабатывания датчика 7 дыхания происходит с задержкой, определяемой временем задержки прохождения сигнала «1 через линию 10 задержки. Превышение постоянной амплитуды импульсов над пороговым значением прямо пропорционально времени задержки прохождения сигнала «1 через линию 10 задержки, частоте импульсов генератора 11 тактовых импульсов и величине

приращения напряжения на выходе преобразователя 14 при поступлении одного импульса на счетный вход счетчика 13 и выбирается из условия эффективного сокращения диафрагмы при отсутствии болевых ощущений у пациента.

Устройство, формируя пачки импульсов, моделирующих физиологический процесс дыхания, позволяет автоматически устанавливать оптимальную амплитуду импульсов, требуемую для эффективного сокращения диафрагмы.

5 5

0

Формула изобретения

Электростимулятор дыхания, содержащий последовательно соединенные формирователь стимулирующих импульсов, усилитель мощности и электроды и цепь обратной связи, включающую в себя датчик дыхательных движений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения искусственного процесса дыхания, близкого к физиологическому, в нем цепь обратной связи выполнена в виде соединенных последовательно с датчиком дыхательных движений компаратора, триггера, линии задержки, элемента ИЛИ-НЕ, счетчика и цифроаналого- вого преобразователя и генератора тактовых импульсов, соединенного с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, причем R-входы триггера и счетчика параллельно соединены с формирователем стимулирующих импульсов, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с управляющим входом усилителя мощности.

Изобретение относится к электростимуляторам дыхания, предназначено для электростимуляции диафрагмы или диафраг- мальных нервов дыхательной недостаточности с целью ее восстановления или компенсации, для реанимации и интенсивной терапии. Цель изобретения - обеспечение искусственного процесса дыхания, близкого к физиологическому. Электростимулятор содержит формирователь 1 из генераторов 2 и 3, усилитель 4, электроды 5, цепь 6 обратной связи из датчика 7 движений дыхания, компаратора 8, триггера 9, линии 10 задержки, генератора 11, элемента ИЛИ-НЕ 12, счетчика 13 и цифроаналогового преобразователя 14. Формирователь 1 формирует пачки импульсов, соответствующие входу, промежутки между пачками - выдох пациента, которые через электроды 5 подаются к телу пациента. Амплитуда импульсов нарастает по линейному закону. Когда увеличивается сокращение диафрагмы, срабатывает датчик 7 и изменение напряжения на управляющем входе усилителя 4 прекращается. Электростимуляция осуществляется с постоянной амплитудой, больщей порогового значения на величину, определяемую время задержки линии 10 пачками импульсов, моделирующими физиологический процесс дыхания, за счет автоматической установки оптимальной амплитуды импульсов. 1 ил. В (Л ю со ю | 4