Стимулятор дыхания Советский патент 1987 года по МПК A61H31/00 

113

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к стимуляторам дыхания, и может быть использовано в медицинской практике для восстановления или компенсации дыхатель ной недостаточности, а также при лечении острой и хронической дыхательной недостаточности.

Целью изобретения является поддержание стимуляции дыхания при наруше- ниях сердечного ритма.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного стимулятора дыхания.

Стимулятор дыхания состоит из по- следовательно соединенных генератора 1, первого счетчика 2, D-триггера 3, схемы ИЛИ-НЕ 4 и схемы ИЛИ 5, последовательно соединенных второго счетчика 6, модулятора 7 и усилителя 8 мощности с электродами 9, между выходом генератора 1 и входом схемы ИЛИ 5, последовательно соединенных третьего 10 и четвертого 11 счетчико и селектора R-зубца 12 с электродами 13, выход которого соединен с управляющими входами первого 2 и четвертого 11 счетчиков, D-триггера 3, вторым входом схемы ИЛИ-НЕ 4, последовательно соединенных пятого 14 и шестого 15 счетчиков и второго D-триггера 16, последовательно соединенных седьмого счетчика 17, схемы И-НЕ 18 и схемы И 19.

Выход второго D-триггера 16 сое- динен с третьим входом схемы ИЛИ 5, выход схемы И 19 соединен с входом второго счетчика 6, а вход - с выходом схемы ИЛИ 5, выход селектора R-зубца соединен с управляющими входами шестого 15 и второго D-триггера 16, выход генератора 1 соединен с входами пятого 14 и седьмого 17 счетчиков, а второй вход схемы И-НЕ 18 соединен с выходом второго D-триггера 16.

Стимулятор дыхания работает следующим образом.

На каждое сокращение сердца селектор R-зубца 12 формирует импульс сер дечного сокращения по сигналу, поступающему с входных электродов 9. В том случае, когда последовательность импульсов сердечных сокращений (при частотах сердечных сокращений, больших верхней пороговой частоты fnop. в и лежащих в пределах от первой нижней пороговой частоты „0 н ° второ

5

1

062

нижней пороговой частоты fpj-.j) или последовательность импульсов с часто - той импульсов на выходе седьмого счетчика 17 fc (при частотах сердечных сокращений,меньших fp ,) црохо- дит на вход второго счетчика 6, второй счетчик 6, модулятор 7 и усилитель 8 формируют пачки импульсов с длительностью пачек и паузой между пачками, пропорциональными частоте импульсов на входе второго счетчика 6 (длительность пачки равна периоду, а пауза между пачками равна трем периодам импульсов на входе схемы пересчета) . Данные пачки импульсов поступают на воздействующие электроды 9 для стимуляции дыхания.

Формирование происходит следующим образом.

На выходе второго счетчика 6 формируются импульсы с периодом, в четыре раза большим периода сердечных сокращений, и длительностью, равной периоду импульсов сердечных сокращений. Каждый импульс с выхода второго счетчика 6, поступая на вход модулятора 7, формирует на его выходе час- тотно-модулированн то последовательность импульсов (для обеспечения плавного сокращения диафрагмы), т.е. пачку импульсов, которая через усилитель 8 , служащий для обеспечения необходимых энергетических данных, поступает на воздействующие электроды 9. При отсутствии имцульсов на выходе второго счетчика 6 (интервал между импульсами) на выходе модулятора 7 формируется сигнал О и на воздейст- вуюЕщх электродах 9 амплитуда сигнала равна О, т.е. стимуляция диафрагмы или диафрагмальных нервов отсутствует.

В том случае, когда на входе второго счетчика 6 отсутствует последовательность импульсов, на его выходе формируется сигнал О и на воздействующих электродах 9 амплитуда сигнала равна 0.

Формирование пороговых частот

fnop. «.. fnop.Hi , fnop.Hi происходит следующим образом.

с генератора 1, представляющего собой генератор импульсов, последовательность импульсов непрерывно поступает на счетный вход первого счетчика 2, через третий счетчик 10 на счетный вход четвертого счетчика 11 и через пятый счетчик I4 на счетный

313

вход 11шс .г(лч) с.четчнка Ij, а с В1 1хода селектора R-тубца 12 на входы установки о даняых счетчиков непрерывно поступают импульс. сердечных сокращений. При появлении 1 на пыхо- де первого 2, четвертот о 11 или шестого 15 счетчика она по входу ра-фе- шения этого же счетчика останавливает счетчик (последовательность импульсов на счетном входе не вызывает изменения состояг1ия Eia его выходе) и счетчики переводятся в нулевое состояние только импульсами сердечных сокращений по входам устаЕювки О.

Появление 1 на выходе первого счетчика 2 за один период импульсов сердечн1 1х сокращений зависит от частоты ()ра 1 и коэф4)иииента пересчета первого счетчика 2 от нулевого состояния до состояния I на ег-о выходе, т.е. время перевода первог о счетчика 2 из нулевого в состояние 1 па его выходе должно быть меньше времени между двумя соседними импульсами сердечных сокраще-25 должно быть меньше времени между двуний. В этом случае 1 с выхода первого счетчика 2 поступает на D-вход первого D-триггера 3 и каждый импул1,с сердечных сокрао ений (положительный нерепад импульса), приходящий на тактовый вход первого D-триггера 3, передает 1 с D-входа на выход первого О-тригг-ера 3. При времени перевода первого счетчика 2 из состояния О в состояние 1 на его выходе, большем времени между соседними импульсами сердечных сокращений, состояние на выходе первого счетчика 2 не изменяется и всегда соответству

ет состоянию О, которое передается 40 всегда соответствует состоянию О,

на выход первого D-триггера 3. Таким образом, существует пороговое значение частоты сердечных сокращений

которое передается на вьгход второго D-триггера 16, т.е. существует пороговое значение частоты сердечных сокращений fпор на ниже которого на

- пор. t

выше которого на выходе пер

вого О-триггера 3 устанавливается состояние О разрешающее, а ниже которого на выходе D-триггера 3 устанавливается состояние 1 запрещающее для прохождения импульсов сердечных сокращений через схему ИЛИ-НЕ 4 с выхода селектора R-зубца 12 на вход второго счетчика 6. Появление I на выходе четвертого счетчика 11 за один период импульсов сердечных сокращений зависит от частоты генератора 1, коэффициента деления третьего счетчика 10 и коэффициента пересчета четвертого счетчика II от нуле

64

вого состояния до состояния I на его выходе, т.е. существует порог овое значение частоты сердечных сокраще- ни)(, ниже которого на выходе четвертого счетчика 1I формируется импульсная последовательность с частотой сердечных сокращений, которая через схему ЯЛИ 5 поступает на вход второго счетчи-ка 6. Это нижнее nopoi OBoe значение частоты сердечных сокращений fppp. н,При частотах сердечных сокращений, больигих f п„г U-, , на выходе четвертого счетчика II всегда состояние О. Появление 1 на выходе шестого счетчика 15 на один период импульсов сердечных сокращений зависит от частоты генератора I, коэффициента деления пятого счетчика 14 и коэ(})фипиента перес;чета шестого счетчика 1 5 от ну- лев(М о состояния Г.о состояния 1 на его выходе, т.е. время перевода шестого счетчика 15 из нулевого состояния в состояние 1 на его выходе

мя соседними импульсами сердечных сокращений. В этом случае I с выхода шестого счетчика 15 поступает на D-вход второго D-триггера 16 и каждый импульс сердечных сокращо1П1й, приходящий на тактовый вход второго D-триггера 3, передает 1 с D-входа на выход второго D-триггера 16. При времени перевода третьего счетчика 10 из состояния О в состояние 1 на его выходе, большем времени между двумя соседними импульсами сердечных сокращений, состояние на выходе шестого счетчика 15 не изменяется и

которое передается на вьгход второго D-триггера 16, т.е. существует пороговое значение частоты сердечных сокращений fпор на ниже которого на

выходе второго D-триггера 16 устанавливается состояние 1 разрешающее, а вьппе которого на выходе второго О-триггера 16 устанавливается состояние О запрещающее для прохождения импульсов с выхода седьмого счетчика 17 через схему И-НЕ 18 на вход второго счетчика 6.

Таким образом, при частотах сердечных сокращений, больших i ПОР а на выходе первого D-триггера 3 формируется сигнал 0,которьп1 разрешает прохождению импульсов сердечных сокращений с выхода селектора R-чубца

12 через схему ИЛИ-НР. , через схему Ш1И 5, т.к. на ее второй и третий вьгаоды поступает сигнал О с выхода четвертого счетчика 11 и с выхода второго D-триггера 16, через схему И 19, т.к. на ее втором входе присутствует сигнал 1, на вход второг счетчика 6. На воздействуюищх электродах формируются пачки импульсов с частотой и длительностью пачек, про- порциональными частоте сердечных сокращений, т.е. осуществляется стимуляция дыхания синхронно сердечным сокращениям.

При частотах сердечных сокращений лежа11;их в диапазоне от .M Д° пор.ъ (при нормальном состоянии дыхательной и сердечной деятельности организма) на выходе первого В-тригтера 3 формируется состояние 1, запрещаю- щее прохождению импульсов сердечных сокращений с выхода селектора R-зуб- ца 12 на вход второго счетчика 6, на выходе четвертого счетчика 11 и выходе второго D-триггера 16 формируется сигнал О, тем самым формируя .на входе второго счетчика 6 сигнал О, т.к. на выходе схемы ИЛИ 5 формиру- ртся сигнал О. На воздействующих электродах пачки импульсов отсутству ют, а значит, отсутствует стимуляция дыхания.

При частотах сердечных сокращений ле кащих в пределах от f op-W . HI

(f

пор.

.Hi ЧТО достигается выбором коэффициента деления третьего и пятого счетчиков) на выходе четвертого счетчика 11 формируются импульсы с частотой сердечных сокращений, которые через схему ИЛИ 5 (на первом и третьем входах схемы ИЛИ - сигналы О, поступающие с выхода второго D-триггера и с выхода схемы ИЛИ-НЕ, т.к. на ее входе пристутствует сиг- нал 1 , через схему И 19 (на второ входе схемы И - сигнал 1, поступающий с выхода схе-мы И-НЕ 18, т.к. на ее первом входе присутствует сигнал О) поступают на вход второго счет- чика 6. На воздействующих электродах формируются пачки импульсов с частотой и длительностью пачек, пропорциональными частоте сердечных сокращений, т.е. осуществляется стимуляция дыхания синхронно сердечным сокращениям.

При частотах сердечных сокращений, меньших f пар. на выходе второго D-триггера 1б формируется сигнал 1, который запрещает прохождение сигнала с выхода четвертого счетчика II и с выхода схемы ИЛИ-НЕ 4 через схему ИЛИ 5, а разрешает прохождению импульсов с выхода седьмого счетчика 17 с частотой f через схему И-НЕ 18, на вход второго счетчика 6 (через схему И, т.к. на первом ее входе присутствует сигнал 1, поступающий с выхода схемы ИЛИ). На воз- действуюиу1з. электродах формируются пачки импульсов с частотой и длительностью пачек, пропорциональными частоте (., т.е. стимуляция дыхания не синхронизируется сердечными сокращениями (идет асинхронная стиму.ляция до достижения частоты сердечных сокращений значения, превышающего

пор. нг

Значения частот g , HI f порм с изменяются посредством изменения коэффициента пересчета первого счетчика 2, коэффициента делени третьего 10, пятого 14, седьмого 17 счет иков соответственно и устанавливаются врачом индивидуально для каждого пациента. Формула изобретения

Стимулятор дыхания, содержащий последовательно соединенные генератор, первый счетчик, О-триггер, схему ИЛИ-НЕ и схему ИЛИ, последовательно соединенные второй счетчик, модулятор и усилитель мощности с электродами, между выходом генератора и входом схемы ИЛИ последовательно соединены третий и четвертый счетчики, и селектор R-зубца, выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего счетчика, D-триггера вторым входом схемы ИЛИ-НЕ, отличающийся тем, что, с целью поддержания стимуляции дыхания при нарушениях сердечного ритма, он содержит последовательно соединенные четвертый и пятый счетчики и второй D-триггер, выход которого соединен с третьим входом схемы ИЛИ,и последовательно соединенные шестой счетчик, схему И-НЕ и схему Ц, выход которой соединен с входом второго счетчика, а вход - с выходом схемы ИЛИ, причем выход селектора R-зубца соединен с управляющими входами пятого счетчика и второго D-триггера, а выход генератора соединен с входами четвертого и шестого счетчиков.

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - поддержание стимуляции дыхания при нарушениях сердечного ритма. Устройство состоит из генератора I, первого счетчика 2, D-триггера 3, схемы ИЛН- ИЕ 4, схемы ИЛИ 5, счетчика 6, модулятора 7, усилителя 8 мощности с электродами 9 и счетчиков 10, 11. Селектор R-зубца 12 соединен со счетчиками 2, 11, D-триггером 3. Счетчики 14, 15 и D-триггер 16 последовательно соединены. На воздействующих электродах формируются пачки импульсов с частотой и длительностью пачек, пропорциональными частоте сердечных сокращений, т.е. осуществляется стимуляция дыхания синхронно сердечным сокращениям. I ил. ее со о О5