Электростимулятор дыхания Советский патент 1987 года по МПК A61N1/36 

1135161

Изобретение относится к медицине может бьггь использовано в качестве лектростимулятора дыхания.

Цель изобретения - увеличение вреени непрерьшной стимуляции путем меньшения усталости диафрагмы.

На фиг.1 показана функциональная хема предлагаемого устройства; на иг.2 - диаграммы напряжения на вы- Q одах различных блоков.

Электростимулятор дыхания содерит сзпФ1ирующий счетчик 1 , вычитаюий счетчик 2, делитель 3 частоты схему 4 сравнения, первый элемент g И 5, схему 6 пересчета, группу 7 элементов И, формирователь 8 импульсов, группу формирователей 9 управляющих сигналов. Каждый формирователь 9 управляющих сигналов (1-п) содержит 20 первый 10 и второй 11 элементы И и инвертор 12.

Электростимулятор дыхания работает следующим образом.

На вход вычитания вычитающего 25 счетчика 2 с входа эталонной частоты устройства непрерывно поступает последовательность импульсов эталонной частоты следования и каждый импульс вызьгоает уменьшение кода на зо его выходах, а на вход сложения суммирующего счетчика 1 непрерывно поступает последовательность импульсов с частотой следования, меньшей эталонной частоты на произведение коэффициента деления делителя 3 частоты, и каждьш импульс выэьюа- ет увеличение кода на его выходах. Когда на старшем разряде суммирующего счетчика 1 присутствует I 40 код на выходах группы 7 элементов И соответствует коду на выходах суммирующего счетчика 1, а когда на старшем разряде суммирующего счетчика 1 присутствует О, выходы группы 7 45 элементов И находятся в состоянии О независимо от кода на выходах суммирующего счетчика 1, Коды на выходах группы 7 элементов И сравниваются поразрядно с кодами на выходах gQ вычитающего счетчика 2 блоком 4 сравнения и при совпадении коДов на выходе блока 4 сравнения появляется 1, которая поступает на управляющие входы группы формирователя 9 уп- gg равляющих сигналов, в результате че го на выходах вычитающего счетчика 2 устанавливается начальный код, соответствующий коду установки частоты

35

Q

g 0

5 о 0 5 Q g

5

. 2 (1-п). Это осуществляется следующим образом (рассмотри для одного элемента управления, остальные работают идентично).

В том случае, если на шине кода установки частоты присутствует 1, то на выходе инвертора 12 - О, который устанавливает на выходе второго элемента И I сигнал О, на выходе первого элемента И 10 - сигнал 1, так как на его первом и втором входах -. сигнал 1.

Сигнал 1 с первого выхода первого формирователя 9 управляющих сигналов группы поступает на S-вхЬд счетчика соответствующего разряда управляемого вычитающего счетчика 2 и устанавливает его выход в состояние 1 (на его R-вход при этом поступает сигнал О с второго выхода первого формирователя 9 управляющих сигналов группы).

В том случае, если на шине кода установки частоты присутствует О, то на выходе инвертора 12 - сигнал 1, а значит и на выходе второго элемента И 11 - сигнал 1, так как на его первом и втором входах сигнал 1, на выходе первого элемента И 10 - сигнал О, так как на его втором входе присутствует сигнал О. Сигнал 1 с второго Выхода формирователя 9 управляющих сигналов группы поступает на R-вход счетчика соответствующего разряда управляемого вычитающего счетчика 2 и устанавливает его выход в состояние О (на S- вход при этом поступает сигнал О с первого выхода формирователя 9 уп- равляющих сигналов группы). Таким образом, сигнал О или 1 передается с шины кода установки частоты на выход соответствующего разряда вычитающего счетчика 2 при появлении сигнала 1 на выходе схемы 4 сравнения, т.е. на выходах вычитающего счетчика 2 устанавливается код установки частоты и вькод схемы 4 сравнения возвращается в исходное состояние О, формируя тем самым положительный:- импульс. Следующее совпадение кодов на выходах группы 7 элементов И и выходах вычитающего счетчика 2 вызывает появление на выходе схемы 4 сравнения положительного импульса и т.д.

3 .

Рассмотрим закон изменения частоты импульсов, формируемых, на выходе схемы 4 сравнения,

Когда на старшем разряде суммирующего счетчика 1 присутствует I, код на его выходах изменяется от 10000000 до I 1 I 1 11 М (при 8-разрядном счетчике), или в десятичном ис- лислении от до . Максимальное число импульсов, требуемых на вход вычитания вычитающего счетчика 2 для появления импульса на выходе схемы А сравнения (момент совпадения кодов на выходах группы 7 элементов И и на выходах вычитающего счетчика 2), равно

и.с (2 - Hl)+H,j,, , где Н „ст - число кода установки часто ты.

Минимальное число импульсов, требуемых на вход вычитания вычитающего счетчика 2 для появления импульса на выходе схемы 4 сравнения, равно

NMHH С2 - Н2) + Н,,.. Начальная (минимальная) частота импульсов в пачке

. Ь„ .n

N«,, .(2 -НО+Ну 128+Н ст Конечная (максимальная) частота импульсов в пачке

f р2 12: FI г

л,ин ()+H, i+Hucr т.е. f, f,.

Так как код на выходах суммирующего счетчика 1, а значит, и на выходах группы 7 элементов И увеличивается а код на выходах управляемого вычитающего счетчика 2 уменьшается со скоростью на коэффициент деления делителя 3 частоты большей, причем скорости изменения кодов постоянны, то частота импульсов на выходе схемы 4 сравнения увеличивается от импульса к импульсу по линейно-ступенчатому закону. Когда на старшем разряде суммирующего счетчика i присутствует О, код на выходах группы 7 элементов И равен 00000000, т.е. нулю в десятичном исчислении, поэтому число импульсов, требуемых на вход вьиита- ния вычитающего счетчика 2 для появ- ления импульса на выходе схемы 4 сранения, постоянно и равно Ng Кц,,,. , что соответствует постоянной частоте на выходе схемы сравнения.

На фиг.2а показана последовательность импульсов на старшем разряде суммирующего счетчика 1, а на фиг.2651611 -

закон изменения частоты следования- импульсов на выходе схемы 4 сравнения. Длительность 1 равна длительности О в течение одного периода на старшем разряде суммирующего счетчика 1, так как он является двоичным, поэтому длительность нарастания частоты на выходе схемы 4 сравнения

д равна длительности постоянства частоты. На фиг.2в показан сигнал на выходе схемы 6 пересчета, у которой 1 формируется в течение одного периода 1- мпульсОЕ на старшем разряде сумми15 РУющего счетчика 1, а О - в течение времени, кратного данному периоду. Когда на выходе схемы 6 пересчета присутствует I,открьтается первый элемент И 5 и сигнал с выхода

2Q схемы 4 сравнения поступает на вход формирователя 8 импульсов, который формирует импульсы в пачке по длительности, которые поступают на выход устройства. Длительность формиру25 емьж импульсов величина регулируемая и подбирается индивидуально для каждого пациента. Частота формируемых пачек импульсов на выходе устройства равна

30 .ач э Кд X 2 X ,

где К - коэффициент деления делителя 3 частоты; Kjjg - коэффициент деления схемы

6 пересчета.

Используя делитель 3 частоты с переменным коэффициентом деления К можно регулировать частоту следования пачек и тульсов, а значит, и частоту дыхания больного, так как пачка

дд формирует вдох больного (выдох осуществляется спонтанно).. При этом начальная f и конечная f частоты импульсов сохраняют свои значения,так как они не зависят от коэффициента деления делителя 3 частоты, а определяются соответственно начальным и конечным кодами на выходах суммирующего счетчика 1, эталонной частоты F и начальным кодом вычитающего счетчика

gQ 2 (кодом установки частоты), причем начальный и конечный коды на выходах суммирующего счетчика 1 и эталонная частота являются постоянной величиной, а код установки частоты gg переменной.

Закон изменения частоты выходных импульсов показан на фиг.2г. Как видно из формул (1) и (2), начальная и

35

45

конечная частоты зависят от Нц. , поэтому автоматически изменяя код ус- .тановки частоты по программе индивидуально для каждого больного, например, при помощи реверсивного счетчика или набором кода при помощи переключателей, можно изменять начальную f, и конечную f частоты по опреде- ленному закону. Уменьшение Hug. приводит к увеличению начальной и конечной частот, причем, конечной частоты в большей степени. Так, например, при изменении Н,,. от 79 до 39. f, изменяется в 2 раза, а f, в 1,24 ра за. Незначительное изменение начальной частоты позволяет даже при сильном сокращении диафрагмы (для высоких частот) получить вдох не резким, так как начальные сокращения диафрагмы осуществляются частотами,, близкими к выбранной оптимальной начальной частоте, благодаря этому искусствен- ный вдох моделируется близким к естественному и пациент не ощущает физиологических неудобств.

Формула изобретения

1. Электростимулятор дыхания, содержащий делитель частоты, С уммиру- ющий счетчик и последовательно соединенные вычитающий счетчик, первый вход которого соединен с входом делителя частоты, схему сравнения, пер- вый элемент И и формирователь импульсов, выход которого является выходом электростимулятора, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени непрерьгоной стимуляции путем уменьшения усталости диафрагмы, он содержит схему пересчета, группу элементов И и группу формирователей управляющих сигналов, выходы которых подключены к вторым и

третьим входам вычитающего счетчика, причем вход суммирующего счетчика подключен к выходу делителя частоты, а выходы - к первым входам элементов И группы, вторые входы которых и

вход схемы пересчета соединены с последним выходом суммирующего счетчика, выходы элементов И группы подключены К другим входам схемы сравнения, а выход схемы пересчета соединен с другим входом первого элемента И.

2. Электростимулятор по п,1, о т- личающийся тем, что каждый формирователь управляющих сигналов

содержит первый элемент И и последовательно соединенные инвертор и второй элемент И, выход которого является одним выходом формирователя управляющих сигналов, первый вход первого

элемента И соединен с входом инвертора, вторые входы первого и второго элементов И являются входом формирователя управляющих сигналов, другим выходом которого является вькод первого элемента И.

а j

f fn

S

В г

/я

t

Y

//

/

Cfjae.Z

Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - увеличение времени непрерьюной стимуляции. Электростимулятор содержит суммирующий счетчик I, вычитающий счетчик 2, делитель 3 частоты, схему 4 сравнения, первый элемент И 5, схему 6 пересчета, группу. 7 элементов И, формирователь 8 импульсов, группу 9 формирователей управляющих сигналов, каждьш из которых содержит элемент И 10, элемент И II и инвертор 12. Незначительное изменение начальной частоты позволяет даже при сильном сокращении диафрагмы получить вдох не резким. При этом искусственный вдох моделируется близким к естественному и пациент не ощущает физиологических неудобств. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. S (Л с: :о :л г-21