Устройство для измерения параметров дыхания Советский патент 1993 года по МПК A61B5/08 

Изобретение относится к ветеринарии и медицине, в частности к устройствам для измерения параметров дыхания.

Цель изобретения-повышение помехозащищенности.

На фиг.1, 2 приведены варианты установки датчика на объекте исследований; на фиг.З - структурная схема устройства; на фиг.4 - функциональная схема формирователя длительности огибающей электрического сигнала; на фиг.5. - упрощенная принципиальная схема формирователя электрического сигнала; на фиг.6 - схема делителя частоты импульсов; на фиг.7 - схема делителя частоты; на фиг.8 - схема формирователя одиночного импульса; на фиг.9 - схема блока управления; на фиг.10, 11 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит (см. фиг.1, 2) датчик 1, выполненный в виде емкостного чувствительного элемента влажности, узел крепления и установки датчика на объекте 2, формирователь электрического сигнала (ФЭС) 3 (см. фиг.З), формирователь длительности огибающей электрического сигнала

(ФДОЭС) 4, схему совпадения 5, делитель частоты 6, интегратор 7, формирователь одиночного импульса (ФОН) 8, блок управления 9, регистратор 10.

ФДОЭС 4 содержит (см. фиг.4) генератор прямоугольных импульсов 11, делитель частоты импульсов 12, активный фильтр 13, выпрямитель 14, компаратор напряжений 15.

ФЭС 3 содержит (см. фиг.5) схему компенсации 16, выполненную, например, на конденсаторах постоянной 17 и переменной емкости 18, диференциального усилителя 19 на базе трех операционных усилителей 20, 21, 22 и резисторов 23-33, выпрямитель, выполненный, например, в виде операционного усилителя 35, разделительного конденсатора 36, диодов 37, 38 и резисторов 39-42.

Делитель частоты импульсов 12 ФДОЭС 4 содержит (см. фиг.6) двоичный асинхронный счетчик 43, многовходовую схему совпадения 44, первый 45 и второй 46 D-триггеры, инвертор 47, элемент 2 И ЛИНЕ 48, конденсатор 49 и резистор 50. Делитель 6 (фиг.З) содержит (см. фиг.7) счетчики синхронные 51, 52, 53 и D-триггер 54.

00

о оэ о оэ

ФОН 8 содержит(см,фиг.8) четыре двух- входовых элемента, исключающие ИЛИ 55- 58, элемент 2 ИЛИ-НЕ 59. Цифровой индикатор 60 входит в со став регистратора 10 (на фиг.З не показано).

Блок управления 10 содержит (см. фиг.9) D-триггеры 61-65, элементы 2 ИЛИ-НЕ 66- 69, инверторы 70-76, элементы 2И:-НЕ 77- 82, резисторы 83-89, конденсаторы 90-93, диоды 94, 95 и переключатели 96, 97.

Чувствительный элемент датчика 1 выполнен в виде пленочного алюминиеоксид- ного сорбционного датчика влажности. Узел крепления и установки датчика 2 выполнен в виде штанги, закрепленной на системе ремней с возможностью перемещения как этой штанги, так и конструкции датчика 1 с целью удобства установки его на объекте измерения и исследования, как это схематично показано на фиг. 1, 2.

Выход датчика 1 (см. фиг.З) подключен к первому выходу 98 ФЭС 3, выход 99 которого соединен со входом интегратора 7 и входом 100 ФДОЭС, первый выход 101 которого подключен к первому входу 102 блока управления 10, второй вход 103 кото рого соединен с выходом 104 делителя 6, а третий вход 105 - со вторым входом 106 схемы совпадения 5 и вторым выходом 107 ФДОЭС 4, третий выход 108 которого подключен к входу датчика и второму входу 109 ФЭС 3. Выход схемы совпадения 5 соединен с информационным входом 110 делителя частоты-6, установочный вход 111 которого подключен к третьему выходу 112 блока управления 9, первый выход 113 которого соединен с первым входом регистратора 10,второй выход 114-свходом 115ФОИ 8, а четвертый 116 - с первым входом 117 схемы совпадения 5. Выход же 118 ФОН 8 подключен ко второму входу регистратора 10, третий вход которого соединен с выходом интегратора 7, а четвертый вход - подключен к четвертому входу 119 ФДОЭС 4. Выход регистратора 10 соединён с вторым входом 120 ФОИ8.

Выход генератора 11 (см. фиг.4) соединен с входом 121 делителя частоты импульсов 12, первый выход 122 которого подключен ко входу активного фильтра 13, выход которого соединен с входом выпрямителя 14 и является третьим входом 108 ФДОЭС 4. Выход выпрямителя 14 подключен к первому входу компаратора 15, второй вход которого является входом 100 ФДОЭС 4. Выход же компаратора 15 является первым выходом 101 ФДОЭС, а второй выход делителя частоты импульсов 12 - вторым выходом 107 ФДОЭС 4, третий выход соответственно четвертым выходом 119 ФДОЭС.

Обкладки конденсаторов 17, 18 схемы компенсации 16 ФЭС 3 (см. фиг.5) соединены между собой и с одной стороны подключены к второму входу 109 ФЭС 3, а с другой стороны через резистор 24 соединены с неинвертирующим входом операционного усилителя 21 дифференциального усилителя 19, а через резистор 23 - с точкой нулевого потенциала. Инверсный вход же операционного усилителя 21 через резистор 27 подключен к его собственному входу, а через резистор 28 - к инверсному входу

5 операционного усилителя 20. Выход операционного усилителя 20 через резистор 29 соединен со своим инвертирующим входом, а через последовательно соединенные резисторы 30,31 подключен к точке с нулевым

0 потенциалом, причем место соединения выводов резисторов 30,31 подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя 22, инвертирующий выход которого, с одной стороны через резистор 32

5 соединен с выходом операционного усилителя 21, а с другой стороны через резистор 33 подключен к выходу операционного усилителя 22. Неинвертирующий выход операционного усилителя 20 через резистор 26

0 соединен с первым выходом 98 ФЭС 3, который подключен через резистор 25 к точке с нулевым потенциалом.

Выход операционного усилителя 22 дифференциального усилителя 19 через по5 следовательно соединенные конденсатор 36 и резистор 40 соединены с инвертирующим входом операционного усилителя 35 выпрямителя 34, который подключен к со&г ственному выходу, с одной стороны через

0 диод 37, а с другой стороны через последовательно соединенные резистор 42 и диод 38, причем, место соединения выводов резистора 42 и диода 38 является выходом 99 ФЭС 3. Неинвертирующий выход операци5 он но го усилителя 35 через резистор 41 подключен к точке с нулевым потенциалом, к которой также подключена через резистор 39 точка соединения обкладки конденсатора 36 и вывод резистора 40.

0 Вход с двоичного асинхронного счетчика 43, являющегося входом 121 делителя частоты импульсов 12 (см. фиг.6) соединен с входом с первого триггера 45 .и входом инвертора 47, выход которого подключен ко

5 входу С второго триггера 46, прямой выход которого соединен с одним из входов элемента 2 ИЛИ-НЕ 48, другой вход которого подключен к инверсному выходу первого триггера 45, прямой выход которого соединен с входом D второго триггера 46. Установечные входы S, R первого 45 и второго 46 триггеров объединены между собой и подключены к точке с нулевым потенциалом,к которой через резистор 50 подключен вход R двоичного асинхронного счетчика 43, который в свою очередь через конденсатор 49. соединен с выходом элемента 2ИЛИ-НЕ, который является информационным первым выходом 107 счетчика импульсов 12. Первый выход двоичного асинхронного счетчика 43 является установочным первым выходом Сброс 107, а третий - первым выходом 122 делителя частоты импульсов 12, десятый же выход является четвертым выходом 119 ФДОЭС 4. Выходы Оз, Qe, Оэ, Ою, Qis двоичного асинхронного счетчика 43 соответственно соединены с входами схемы совпадения 44, выход которой подключен к входу D первого триггера 45.

Вход С (такт) синхронного пятиразрядного счетчика 51 (см. фиг,7) является его информационным входом 110, причем его D вход соединен с собственным выходом QA и входом С счетчика 52, D вход которого также подключен к собственному выходу Q4 и входу С счетчика 53. Вход D счетчика 53 соединен с собственным выходом Qa и подключен к входу С D-триггера 54, D вход которого соединен со своим инверсным выходом и входами R (сброс) счетчиков 51-53, входы установки и разрешения установки SE которых подключены к Точке с нулевым потенциалом. Прямой выход D-триггера 54 является выходом 104 делителя частоты 6, а вход S D-триггера 54 - его установочным входом 111. Выводы 123-126 входа 120 резистора (см. фиг.8) подключены соответственно к первым входам элементов, исключающих ИЛИ 55-58. Выводы 127-128 входа 115 ФОИ подключены к входам элемента 2И-НЕ 59, один из входов которого соединен с вторым входом элемента исключающего ИЛИ 58. Выход элемента 2ИЛИ- НЕ 59 подключены к вторым входам элементов 55-58. Выводы 129-132. ФОИ 8 являются его выходом 118 и соответственно подключены к выходам элементов исключающих ИЛИ 55-58, причем эти выводы подключены к одному из индикаторов 60 регистратора 10 таким образом, что незадействованные сегменты образовывали русскую букву Г (Готов).

Третий вход 105 (сброс) блока управления 9 (см, фиг,9) соединен с входом С D-триггера 61, а через инвертор 70 с входом С D-триггера 62, D вход которого подключен к прямому выходу D-триггера 61, инверсный выход которого соединен с одним из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 66. другой вход которого подключен к прямому выходу D-триггера

62. Входы установки S, R D-триггеров 61, 62 соединены с точкой нулевого потенциала. Выход элемента 2ИЛИ-НЕ 66 подключен к первому выходу 113 (сброс) блока управле- ния 9 и к входу R D-триггера. 63, S вход которого подключен с одной стороны к одному из входов элемента 2И-НЕ 79, а с другой стороны через инвертор 71 - к одному из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 67. Этот

0 вход является первым входом 102 блока управления 9. Входы D, С D-триггера 63 соединены с точкой нулевого потенциала, а инверсный выход соединен с четвертым выходом 116 блока управления 9. Прямой вы.5 .ход D-триггера 63 соединен с входом С D-триггера 64, D вход которого с одной сто- роны подключен к клемме положительного питающего напрях ения +Е.и, с другой стороны через резистор 83 и нормально замкну0 тые контакты переключателя 96 к одному из входов элемента 2И-НЕ 78, который через резистор 84 соединен с точкой нулевого потенциала, с которой через резистор 85 также соединен один из входов элемента

5 2И-НЕ 77 и нормально разомкнутый контакт переключателя 96, причем, этот же вход подключен, с одной стороны к другому входу элемента 2И-НЕ 79, который является вторым входом 114 (127) блока управления

0 9, а с другой стороны через нормально замкнутые контакты переключателя 97 и конденсатор 90, соединен с точкой нулевого потенциала. Другой вход элемента 2И-НЕ 78 соединен с вторым входом 103 блока

5 управления 9. Вход S D-триггера 64 подключен к точке с нулевым потенциалом, к которой через конденсатор 93 подключен и его R вход, который в свою очередь через параллельно соединенные резистор 88 и диод 94

0 соединен со своим прямым входом и подключен к третьему выходу блока 112 управления 9. Нормально разомкнутый контакт переключателя 97 через резистор 86 соединен с точкой нулевого потенциала, а через

5 инвертор 72 - к одному з входов элемента 2И-НЕ 81, другой вход которого подключен к выходу элемента 2И-НЕ 79. Выход элемента 2И-НЕ 81 соединен с входом С D- триггера 65, D вход которого соединен со

0 своим инверсным выходом, прямой выход- с другим входом элемента 2И-НЕ 77, R-вход - с выходом инвертора 76, а S-вхоД - с точкой нулевого потенциала, Выход элемента 2И-НЕ 77 с одной стороны подключен к

5 одному из входов элемента 2И-НЕ 80, а с другой стороны - к одному из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 69, другой вход которого через инвертор 73 соединен с третьим входом 105 блока управления 9. Выход элемента 2ИЛИ-НЕ 69 соединен с одним из входов

элемента 2ИЛИ-НЕ 68, другой вход которого подключен к выходу элемента 2ИЛИ-НЕ 67, другой вход которого соединен с выходом элемента 2И-НЕ 78 и с другим входом элемента 2И-НЕ 80, выход которого через конденсатор 91 подключен к одному из входов элемента 2И-НЕ 82, который в свою очередь через параллельно соединенные резистор 87 и диод 95 подключен к точке нулевого потенциала. Выход эл емента 2И- НЕ 82 через конденсатор 92 и инвертор 75 соединен со своим другим входом. Кроме того вход инвертора 75 через резистор 89 подключен к точке нулевого потенциала а выход соединен с входом инвертора 76, с входом D D-триггера 61 и с вторым выходом 114 (128) блока управления 9. Выход элемента 2ИЛИ-НЕ 68 через элемент 74 соединен с первым выходом 113 Деш блока управления 9.

Выходом 120 регистратора 10 (см. фиг.З), в данном случае будут являться выходы С (вывод 123), d (вывод 124), е (вывод 125) вход С (вывод 126) микросхемы К174ИЕ4(см. фиг.8). Возможны другие варианты выполнения регистратора. Схема совпадения 5 (см. фиг.З) может быть выполнена на элементе 2И-НЕ.

Устройство для измерения параметров дыхания работает следующим образом.

Устройство позволяет определять частоту дыхания, период дыхания, задержку дыхания, объем выдыхаемого воздуха и может быть использовано в качестве электронного секундомера.

При измерении частоты дыхания генератор 11 ФДОЭС 4 (см. фиг.З, 4) формирует импульсы прямоугольной формы с частотой, например, 100 кГц, которые поступают на вход делителя частоты импульсов с коэффициентом деления К- 100QO. С первого выхода 122 делителя частоты импульсов 12 импульсы с частотой 6,25 кГц поступают на вход активного фильтра 13, где последовательность прямоугольных импульсов преобразуется в переменное напряжение синусоидальной формы, которое с третьего выхода 108 ФДОЭС 4 одновременно поступает на входы датчика дыхания 1 и схему компенсации 16 ФЭС 3 (вход 109, фиг.5). Кроме того, этот сигнал поступает на вход выпрямителя 14 (фиг.4). который преобразовывает переменное напряжение в постоянное.

При отсутствии воздействия дыханием на датчик его выходное напряжение, поступающее на вход дифференциального усилителя 19 (фиг,5) ФЭС 3, компенсируется выходным напряжением схемы компенсации 16 и на выходе дифференциального усилителя 19 устанавливается напряжение, равное или близкое к нулю.

При воздействии влаги при дыхании емкость датчика увеличивается, на выходе

дифференциального усилителя 19 (фиг.5) формируется синусоидальное напряжение, которое преобразовывается в постоянное напряжение с помощью выпрямителя 34, Это напряжение поступает на один из входов 100 компаратора 15 ФДОЭС4(фиг.4), на другой вход которого поступает напряжение с выхода выпрямителя 14. Так как информационное напряжение с выхода выпрямителя 14 формируется лишь в течение воздействия на датчик дыхания, то на выходе компаратора 15 ФДОЭС 4 формируется положительный прямоугольный импульс, длительность которого равна длительности выдоха. Этот импульс поступает на первый вход 102 блока управления 9, на второй вход которого 103 (фиг.З) поступает с выхода делителя частоты импульсов 6 положительный прямоугольный импульс длительностью 1 мин. Блок управления 9 в

данном случае реализует функцию логического умножителя И этих двух импульсов и числоимпульсный код, несущий информа- цию о количестве выдохов. в минуту (частоте дыхания) с первого выхода 113 поступает

на регистратор 10, в состав которого, например, входит дешифратор с цифровым индикатором. По окончанию положительного импульса 1 мин с выхода блока управления на вход 115 ФОН 8 и выход регистратора 10 поступают сигналы готовности (окончание измерения) и в старшем разряде индикатора 60 регистратора 10 (см. фиг.8) высвечивается буква Г, сигнализирующая об окончании измерения.

При измерении периода дыхания с четвертого выхода 116 блока управления (фиг.З) на схему совпадения поступает запрещающий потенциал. Делитель частоты 6 импульс 1 мин не формирует. Блок управления 9 из двух смежных импульсов, поступающих с выхода 101 компаратора 15 (см. фиг.4) и прямоугольных импульсов с частотой 10 Гц, поступающих с второго выхода ФДОЭС 4, формирует число-импульсный

код, несущий информацию о периоде дыхания с точностью, в данном случае до десятых долей секунды. Эта информация также отображается на регистраторе 10.

В режиме использования устройства

как электронного секундомера работа аналогична описанному выше режиму при измерении периода дыхания, за исключением того лишь, что с помощью переключателя 97 блока управления 10 имитируется воздействне объекта на датчик (см. фиг.9). При первом нажатии счет времени начинается, при втором - заканчивается. Установка индика- opOB регистратора в исходное состояние производится автоматически, С помощью электронного секундомера определяется задержка дыхания.

Оценка объема выдыхаемого воздуха производится косвенным путем, при этом с помощью интегратора 7 измеряется площадь электрического выходного сигнала с ФЭС 3. В данном случае количество выдыхаемой влаги коррелированно с объемом выдыхаемого воздуха. Существующие же чувствительные элементы влажности обладают высокими динамическими характеристиками и отслеживают изменения количества влаги в течение времени выдоха. Поэтому, определяя площадь электрического выходного сигнала с ФЭС 3, можно судить об объеме выдыхаемого воздуха. Нормирование этой площади к объему может производиться экспериментальным путем.

Работа составных частей устройства сводится к следующему. Схема компенсации 16 (см. фиг.5) ФЭС 3 выполнена на конденсаторах постоянной 17 и переменной емкости 18. На один из выводов конденсаторов с выхода активного фильтра 13 ФДО ЭС 4 подается рабочая частота (109) вторые выводы подключены на один из входов дифференциального усилителя 19. Так как ко второму .выходу дифференциального усилителя 19 подключен датчик, то при отсутствии воздействия на него с помощью конденсатора 18 на выходе усилителя 19 уста на вливается минимально возможное напряжение. С выхода дифференциального усилителя 19 сигнал поступает на выпрямитель 34-(через разделительный конденсатор 36). Выпрямленное напряжение поступает на вход компаратора напряжений 15 (см, фиг.4, вход 100).

Работа делителя частоты импульсов 12 (см. фиг.6) основана на следующем. С выхода генератора импульсов 11 (вход 121) прямоугольные импульсы поступают на вход С четырнадцатиразрядного асинхронного счетчика 43, на выходах которого формируется ряд последовательностей импульсов; причем, период каждой последовательности больше периода предыдущей в два раза. С выходов Оз-Q з: сигналы поступают на входы схемы совпадения 44, причем, на вы- ходе схемы совпадения формируется уровень логической единицы лишь при наличии уровней логической единицы на всех ее входах. Выходной сигнал схемы совпадения 44 попадает на вход формирователя одиночного импульса, выполненного на двух Р-триггерах 45, 46, элементах 47, 48, резисторе 50 и конденсаторе 49.

Так как работа D-триггеров 45, 46 сводится к тому, что при наличии на его такто- . вом (С) входе перепада единица-ноль прямой выход сохраняет предыдущее состояние, а при перепаде ноль-единица - принимает состояние информационного (D) входа, то на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ

0 формируются короткие импульсы, устанавливающие в исходное состояние счетчик 43. Так как коэффициент усиления делителя частоты импульсов 12 равен К 23+28+29+ + 21Q-+213 8 + 256 + 512 + 1024 + 8192

5 10000, то с выхода элемента 2ИЛИ-НЕ 48 формируется частота, равная 10 Гц. Счетчик 43 также формирует необходимые для функционирования элементов устройства последовательности импульсов.

0 Делитель частоты 6 (см. фиг.7) собран на двоичных асинхронных счетчиках 51 и 53 и D-триггере 54. Последовательность импульсов частотой 10 Гц через схему совпадения 5 поступает на С вход первого счетчика 51

5 с коэффициентом деления, равным десяти. Второй счетчик 52, также имеет коэффициент деления равный десяти, а третий счетчик 53 - шести. Триггер 54 работает в режиме деления на два, при этом при по0 ступлении на установочный вход S положительного импульса, на инверсном выходе, устанавливается уровень логического нуля, который, поступая на установочные R входы счетчиков 51-53, дает

5 разрешение на деление входной частоты. При поступлении на счетный вход С счетчика 51 шестисотого импульса на выходе третьего счетчика 53 устанавливается уровень логической единицы, который, посту0 пая на вход С триггера 54, устанавливает его инверсный выход в уровень логической единицы, который поступает на установочные R входы счетчиков 51-53, запрещая деление входной частоты, Поэтому на прямом выхо5 де D-триггера 54 формируется положительный импульс, длительность которого равна 60 секундам.

ФОН 4 (см, фиг.8) формирует сигнал готовности в старшем разряде индикатора 60

0 регистратора 10 (символ Г), который сигнализирует об окончании измерения частоты дыхания. При измерении периода дыхания и при работе в режиме Секундомер этот сигнал не формируется, так как в

5 этих режимах с выхода элемента 2ИЛИ-НЕ на один из входов элементов 55-57 поступает уровень логического нуля. При определении частоты дыхания1 по окончанию измерения, на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ устанавливается уровень логической единицы. Поэтому поступающие на выводы 123- 126 сигналы с выходов счетчика-дешифратора старшего разряда, инвертируются и принудительно гасят сегменты индикатора 60 и по окончанию измерения индуцируется символ Г.

Блок управления 9 работает следующим образом (см. фиг.9). При измерении частоты дыхания уровень логической единицы (с клеммы +Еп) через нормально замкнутый контакт переключателя 96 на один из входов элементов 2И-НЕ 78. Нормально разомкнутый контакт 96 соединен через резистор 85 с точкой нулевого потенциала. Этот потен- . циал поступает и на входы элемента 2И-НЕ 77, 79 и на вход 114 (127), запрещая тем самым режим измерения периода дыхания и режим Секундомер.

Рассмотрим состояние элементов блока управления и устройства в данном режиме (фиг. 10). В момент времени ti| заканчивается период измерения индикацией результата. Продолжительность времени и индикации устанавливается резистором 89. По окончании индикации в схеме выделения первого импульса, собранного на D-тригге- рах 61, 62, инвертора 70 и элемента 2ИЛИ- НЕ 66: формируется положительный импульс конец индикации (фиг.Юв), в ко-, торый поступает на вход установки R D- триггера 63 и устанавливает на его прямом входе уровень логического нуля, а на инверсном - логической единицы, который поступает на схему совпадения 5. Выход 116 запрещает прохождение импульсов с частотой 10 Гц на вход делителя частоты 6 и импульс с длительностью 1 мин не формируется (фиг. 10е). Устройство переходит в ре- жим ожидания в этом состоянии на индикаторах регистратора 10 высвечивается нулевой результат. При поступлении им- пульсрв частоты дыхания (фиг.Юг) D-триггер 63 переключается/на его инверсном выходе устанавливается уровень логического нуля, на прямом - логической единицы. Делитель частоты 6 (фиг. 10е) начинает формировать импульс с длительностью 1 мин (момент времени t2)..Одновременно с прямого выхода D-три ггера 63 импульс положительной полярности поступает.на формирователь короткого импульса (фиг.10,д), собранный на D триггере 64, резисторе 88, диоде 94 и конденсаторе 93. Этот импульс поступает на установочный вход (111 D-триггера 54 делителя частоты 6 (фиг.7). Положительный импульс длительностью 1 мин поступает на вход элемента 2И-НЕ 78, на выходе которого формируется уровень логического нуля, который поступает на один из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 67

и разрешает прохождение информационных импульсов через инвертор 71 элементы 2ИЛИ-НЕ 67, 68 и инвертор 74. По окончании импульса длительностью 1 мин (тзТ

фиг.10,е) прохождение импульсов sanpeitfa- ется (по входу 2ИЛИ-НЕ 67). Одновременно на выходе элемента 2И-НЕ 80 формируется отрицательный перепад, который через дифференцирующую цепь (элементы 91, 87,

0 95) в виде короткого отрицательного импульса поступает на вход одновибра- тора, выполненного в виде элементов 2Й-НЕ 82, инвертора 75, конденсатора 92, резистора 89.

5 На выходе одновибратора формируется отрицательный импульс, длительность которого определяет время индикации (фиг.10,з). По окончании времени индикации этот сигнал поступает на ФОИ 4.

0 При замыкании контактов переключателя 96 устройство работает в режиме измерения периода дыхания и подрежиме Секундомер. В данном случае уровень логической единицы через резистор 83 посту5 лает на входы элементов 2И-НЕ 77, 79 и на ФОИ 4 (вывод 114 (127)), подготавливая тем самым работу устройства в этом режиме.

, До момента времени JI(CM, фиг.11) устройство находится в режиме ожидания из0 мерения. При поступлении на один из входов элемента 2И-НЕ 79 положительного импульса (фиг.1 Т,а) с ФДОЭС 4, на другой вход которого поступает уровень логической единицы с замкнутого контакта пере5 ключателя 96, на выходе элемента 79 формируется отрицательный перепад, который проходя через элемент 2И-НЕ 81, поступает на тактирующий вход D-триггера 65 (С) и переписывает уровень логической еди0 ницы с инверсного на прямой выход (фиг.11,6). С прямого выхода D-триггера 65 через элемент 2И-НЕ 77 этот.отрицательный перепад поступает на один из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 69, на другой вход кото5 рого поступает со входа 105 частота 10 Гц (через инвертор 73). На выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 69 формируется последовательность импульсов, количество которых несет информацию о временном значении перио0 да дыхания (фиг. 11,в). Через элементы 2ИЛИ-НЕ 68 и инвертор 74 информация поступает на вход счетчика-дешифратора регистратора 10. При поступлении второго импульса (окончание периода дыхания ta)

5 D-триггер 65 переключается и своим уровнем логического нуля воздействует на вход элемента 77, на выходе которого уровень логической единицы (см. t2 на фиг. 11, а), который поступает на вход логического элемента 69 и запрещает прохождение

положительных импульсов 10 Гц. По окончании процесса измерения на выходе элемента 2И-НЕ 80 формируется отрицательный перепад, который дифференцируется элементами 91, 87, 95(фиг.11,е) и в виде корот- кого импульса пропускает на вход одновибратора (элементы 82, 92, 89, 75) на выходе которого формируется отрицательный импульс, определяющий длительность индикации результата измерения. В момент времени ts (фиг, 11,ж) на выходе одновибратора устанавливается уровень логической единицы (фиг.11,д), который поступает на вход ФОН 4. При этом счетчики дешифратора регистратора обнуляются и устройство переходит в состояние ожидания.

При использовании устройства в подрежиме Секундомер работа блока управления 10 аналогична выше описанному (при измерении периода дыхания). В данном слу- чае (как это описывалось выше) с помощью переключателя 97 Пуск/Стоп имитируется поступление информационных импульсов. Первое нажатие осуществляет запуск секундомера, второе - останавливает его.

Применение предложенного устройства позволяет повысить его помехозащищенность в условиях воздействия электромагнитных помех.

Использование в качестве датчика ды- хания чувствительного элемента влажности позволило надежно получать информацию о параметрах дыхания.

Все элементы электронно-преобразующей части предлагаемого устройства, со- вместно с датчиком легко изготавливаются методом интегральной технологии, что позволяет существенно уменьшить массу и габаритные размеры, а также повысить надежность устройства. Устройство просто в изготовлении и эксплуатации, на него не оказывают влияния электромагнитные помехи и оно не излучает собственных помех.

Устройство многофункционально, оно позволяет определять частоту дыхания, пе- риод дыхания, объем выдыхаемого воздуха. При необходимости легко определяется задержка i дыхания самим оператором. Не исключена возможность определения других параметров, таких как глубина дыха- нияит.п,.

Использование элементов каналов измерения устройства в качестве электронного секундомера, не усложняя устройство в целом, дает дополнительные преимущества исследователю, а также расширяют функциональные возможности устройства и области его применения.

Устройство может быть использовано в ветеринарной и медицинской практике с

целью диагностики заболеваний, при оценке функционального состояния спортсменов в процессе тренировки, операторов, водителей транспортных средств, летчиков и т.п.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения параметров дыхания, содержащее последовательно соединенные датчик, формирователь электрического сигнала, формирователь длительности огибающей электрического сигнала, включающий в себя выпрямитель, соединенный с компаратором напряжений, выход которого подключен через блок управления к регистратору, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены последовательно соединенные схема совпадения и делитель частоты, выход которого подключен к второму входу блока управления, формирователь одиночного импульса, первый вход которого соединен с вторым выходом блока управления, второй вход - с выходом регистратора, а выход - с вторым входом регистратора, а также интегратор, входом подключенный к выходу формирователя электрического сигнала, а выходом - к третьему входу регистратора, при этом второй выход формирователя длительности огибающей сигнала подключен к первому входу схемы совпадения и к третьему входу блока управления, третий вход - к входу датчика и второму входу формирователя электрического сигнала, а четвертый вход - к четвертому входу регистратора, кроме того, третий выход блока управления соединен с входом установки делителя частоты, а четвертый выход - с вторым входом схемы совпадений.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в формирователь длительности огибающей электрического сигнала введены последовательно соединенные генератор, делитель частоты импульсов и активный фильтр, выход которого соединен с входом выпрямителя и стретьим выходом формирователя длительности огибающей электрического сигнала, второй выход которого подключен к второму выходу делителя частоты импульсов, первый выход - к выходу компараторов напряжений, а вход - к другому входу компаратора напряжений.

3. Устройство по п.1, о т л v. ч а ю щ е е- с я тем, что формирователь электрического сигнала содержит последовательно соединенные схему компенсации, дифференциальный усилитель и выпрямитель, при этом вход схемы компенсации подключен к второму входу формирователя электрического вторым входом дифференциального усили- сигнала, первый вход которого соединен с теля, а выход - с выходом выпрямителя.

Устройство для измерения параметров дыхания относится к медицинской технике. Оно содержит узел крепления и установки датчика на объекте, формирователь 3 электрического сигнала, формирователь 4 длительности огибающей, схему 5 совпадения, делитель 6 частоты, интегратор 7, формирователь 8 одиночного импульса, блок 9 управления, регистратор 10. 2 з.л. ф-лы, 11 ил.

Фиг. 2

фцг.З.

107(Јfyoc)

Фие.6