Импедансный спиромонитор

 

„„Я0„„1212413

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК сю4 A 61 В 5/ 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771074/28-14 (22) 11.07.84 (46) 23.02.86. Вюл. №- 7 (71) Научно-производственное объединение по радиоэлектронной медицинской аппаратуре (72) А.П.Либерзон, Я.E.Загрийчук, В.А.Кушка и А.И,Шерман (53) 615.47(088.8) (56) Патент США № 3572317, кл. 128-205, 23.03.7 1.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1005770, кл. А 6 1 В 5/08, 05.!0.81. (54)(57) 1. ИЬП1ЕДАНСНЫЙ СПИРОИОНИТОР, содержащий генератор тока высокой частоты, два токовых электрода, последовательно соединенные усилитель высокой частоты, к входам которого подключены соответственно два потенциальных электрода, амплитудный детектор и усилитель низкой частоты, последовательно соединенные.селектор остановки дыхания, первый элемент И и первый сигнализатор и блок измерения частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля дыхания путем исключения ложной сигнализации об остановке дыхания, в него введены модулятор тока, сигнальные входы которого подключены соответственно к выходам генератора тока высокой частоты, а выходы соединены соответственно с токовыми электродами, последовательно соединенные формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя низкой частоты, и второй элемент И, выход которого подключен к входам селектора остановки дыхания и блока измерения частоты, и последовательно соединенные одновибратор, вход которого подключен к первому входу первого элемента И, управляемый генератор, блок сравнения, первый вход которого также соединен с управляющим входом модулятора тока, а второй вход подключен к выходу формирователя импульсов, и второй сигнализатор, вход которого также соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом одновибратора и с вторым входом второго элемента И.

2. Спиромонитор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в нем моду- 3 лятор тока содержит включенные между его сигнальными входами последовательно соединенные резистор и коммутатор, управляющий вход которого подключен к выходу управляемого g генератора, а сигнальные входы модулятора тока соединены соответственно

t с его выходами. lani

3. Спиромонитор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в нем р управляемый генератор содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и элемент ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу одновибратора, а выход— к управляющему входу модулятора тока..

4. Спиромонитор по п. 1, о т л и - р ч а ю шийся тем, что в нем блок сравнения содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик, дешифратор, выход которого подключен к входу второго сигнализатора, последовательно соединенные третий элемент И и вьщелитель заднего фронта, 1212413 вход — с сов. выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, и выделитель переднего фронта, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, а тора и с мента И, ключен к выходом управляемого генерапервым входом третьего элевторой вход которого подвыходу формирователя импуль1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для длительного контроля и исследования внешнего дыхания пациентов, в частно ти детей.

Целью изобретения является повышение надежности контроля частоты дыхания путем исключения ложной сигнализации об остановке дыхания.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема импедансного спиромонитора; на фиг. 2 и 3 — эпюры сигналов, поясняющие его работу.

Импедансный спиромонитор содержит генератор 1 тока высокой частоты, последовательно соединенные усилитель 2 высокой частоты, к входам которого подключены соответственно два потенциальных электрода 3 и 4, амплитудный детектор 5 и усилитель 6 низкой частоты, последовательно соединенные селектор 7 остановки дыхания, первый элемент И 8 и первый сигнализатор 9, последовательно соединенные формирователь 10 импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя 6 низкой частоты, второй эле" мент И 11, выход которого подключен к входу селектора 7 остановки дыха- ния, блок 12 измерения частоты, модулятор 13 тока, сигнальные входы которого подключены соответственно к вйходам генератора 1 тока высокой частоты, а выходы соединены соответст" венно с токовыми электродами 14 и 15, и последовательно соединенные одновибратор 16, вход которого подключен к первому входу первого элемента И 8, управляемый генератор 17, блок 18 . сравнения, первый вход которого также соединен с управляющим входом модулятора 13 тока, а второй вход подключен к выходу формирователя 10 импульсов, и второй сигнализатор 19, вход которого также соеди нен с вторым входом первого элемента И 8, третий вход которого соединен с выходом одновибратора 16 и с вторым входом второго элемента И 11.

При этом модулятор 13 тока содержит включенные между его сигнальными входами последовательно соединенные резистор 20 и коммутатор 21, 10 управляющий вход которого подключен к выходу управляемого генератора 17, а сигнальные входы модулятора 13 тока соединены соответственно с его выходами. Управляемый генератор 17

15 содержит последовательно соединенные генератор 22 тактовых импульсов и элемент ИЛИ-НЕ 23, второй вход которого подключен к выходу одновибратора 16, а выход — к управляющему входу20 модулятора 13 тока. Блок 13 сравнения содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик 24 и дешифратор 25, выход которого подключен к входу второго сигнализатора 19, 25 последовательно соединенные третий элемент И 26 и выделитель 27 заднего фронта, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 24, и выделитель 28 передЗО него фронта, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 24, а вход — с выходом управляемого генератора 17 и с первым входом третьего элемента И 26, второй вход которого подключен к выходу формирователя 10 импульсов.

Импедансный спиромонитор работает следующим образом.

Токовые электроды 14 и 15 укреп4п ляют симметрично на левой и правой ,сторонах грудной клетки новорожденного. На эти электроды от генератора 1 тока высокой частоты через сигнальные входы и соответственно через

45 выходы модулятора 13 тока посту1212413

3 пает высокочастотный ток постоянной амплитуды. Для. съема полезного сигнала рядом с токовыми электродами 14 и 15 устанавливают потенциальные электроды 3 и 4. Снимаемое с потенциальных электродов 3 и 4 напряжения высокой частоты, амплитудномодулированное вследствие изменения сопротивления грудной клетки току высокой частоты при дыхательных движениях, поступает на вход усилителя 2 высокой частоты. С выхода усилителя 2 высокой частоты сигнал подают на амплитудный детектор 5, где выделяется низкочастотный сигнал импедансной пневмограммы. Усиленный сигнал импеданской пневмограммы с выхода усилителя 6 низкой частоты поступает на вход формирователя 10 импульсов.

Импульсы, формируемые формирователем 10 импульсов при каждом акте дыхания, приходят одновременно на вход блока 18 сравнения (на вход третьего элемента И 26) и через второй элемент И 11 на входы блока 12 измерения частоты и селектора 7 остановки дыхания. При нормаль. ном дыхании на выходе селектора 7 остановки дыхания присутствует сиг нал логического нуля, а на выходе одновибратора 16 — сигнал логической единицы. При этом на выходе управляемого генератора 17 импульсы отсутствуют, так как выходной сигнал генератора 22 тактовых импульсов не проходит через элемент ИЛИ-НЕ 23. На его выходе установлен сигнал логического нуля, который поступает на вход блока 18 сравнения и запрещает проход импульсов с выхода формирователя 10 импульсов через третий элемент И 26, а также удерживает коммутатор 21 модулятора 13 тока в разомкнутом состоянии. Поскольку на входы реверсивного счетчика 24 импульсы не поступают и он находится в исходном состоянии, то на выходе дешифратора 25 сформирован сигнал логической единицы и второй сигнализатор 19, предназначенный для индикации нарушения функционирования узлов сигнального тракта импедансного спиромонитора, выключен. Так как на втором входе первого элемента И 8 присутствует сигнал логического нуля, то и на его выходе сохраняется сигнал логическо, го нуля.Поэтомупервый сигнализатор9, предназначенный дляиндикации остановки дыхания,приэтом такжевыключен.

В случае прекращения поступления импульсов с выхода формирователя 10 импульсов вследствие остановки дыха-, ния срабатывает селектор 7 остановки дыхания. Его выходной импульс запускает одновибратор 16 (фиг. 2а), который вырабатывает сигнал (фиг. 2в), соответствующий логическому нулю.

Этот сигнал запрещает прохождение сигналов через второй элемент И 11

10 и через первый элемент И 8, и разрешает прохождение сигнала генератора 22 тактовых импульсов, входящего в состав управляемого генератора 17 через элемент ИЛИ-НЕ 23. Благодаря

15 ,этому, на выходе управляемого генератора 17 появляется контрольный сиг- нал состоящий из последовательности

1 трех-четырех импульсов (фиг.2 r). Об20 . щая длительность контрольного сигнала определяемая длительностью сигнала, вырабатываемого одновибратором 16 не должна превышать общей длительности двух-трех дыхательных актов. Контрольньй сигнал поступает. на управляющий вход модулятора 13 тока на управляющий вход коммутато-. ра 21, например, электромагнитного реле или бесконтрольного полупроводникового ключа, подключая синхрон- .

30 но с каждым импульсом контрольного сигнала резистор 20 в виде шунта к выходу генератора 1 тока высокой частоты. Тем самым осуществляется .амплитудная модуляция тока в цепи пациента. Глубина модуляции тока устанавливается такой, чтобы глубина модуляции напряжения, Снимаемого с потенциальных электродов 3 и 4, была близкой к величине, возникающей

4О при наличии дыхания.

Если все узлы сигнального тракта импедансного спиромонитора, включая и электродную систему, функционируют нормально, то на выходе усилителя 6

<5 низкой частоты появится выходной сигнал (фиг. 2д). Прохождение контроль ных прямоугольных импульсов по сигнальному тракту прибора сопровождается затягиванием фронтов этих импульсов. Поэтому выходные. импульсы формирователя 10 импульсов (фиг. 2е) будут иметь временной сдвиг относительно импульсов контрольного сигнала (фиг. 2г). Поскольку на второй вход второго элемента И 11 поступает сигнал логического нуля от одновибратора 16, то тем самым обеспечивается блокировка

1212413 прохождения импульсов с выхода формирователя 10 импульсов через второй элемент И 11 на входы блока 12 измерения частоты и селектора 7 остановки дыхания. Выходные импульсы формирователя 10 импульсов поступают на второй вход третьего элемен та Я 26, на первый вход которого одновременно поступают опорные импульсы контрольного сигнала (фиг.2г) .

В результате на выходе третьего элемента И 26 появится импульсная после" довательность, по количеству импульсов совпадающая с контрольным сигналом (фиг. 2ж). Далее эти импульсы поступают на вход выделителя 27 заднего фронта-, Импульсы, соответствующие передним фронтам контрольного сигнала (фиг. 2з), и им- 2п пульсы, соответствующие задним фрон там выходных импульсов третьего элемента И 26 (фиг. 2к) поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчи- 2g ка 24. Поскольку число импульсов, поступающих на суммирующий вход, равно числу импульсов, поступающих на вычитающий вход, то реверсивный счетчик 24 и соответственно с этим и дешифратор 25, и второй сигнализатор 19 не меняют исходного состояния.

Через время, задаваемое параметрами одновибратора 16 и соответствующего времени прохождения контрольных импульсов по сигнальному тракту импедансного спиромонитора, на выходе одновибратора 16 появляется сигнал логической единицы (фиг.2м), который разрешает прохождение сигнала селек- О тора 7 остановки дыхания через первый элемент И 8. Выходной сигнал первого элемента И 8 включает первый сигнализатор 9, который оповещает оператора о том, что исчезновение сигналов дыхания вызвано не выходом из строя импедансного спиромонитора, а остановкой дыхания пациента.

Нарушение функционирования узлов сигнального трактаимпедансного спиромойитора, например, генератора 1 тока высокой частоты, усилителя 2 высокой частоты, амплитудного детектора 5, усилителя 6 низкой частоты, I формирователя 10 импульсов, или на1l II рушение контакта электрод-кожа одного из электродов (3,4,14 и 15), сопровождается отсутствием выходных сигналов формирователя 10 импульсов, что приводит первоначально к включению селектора 7 остановки дыхания (фиг. За).

Поскольку на одном из входов третьего элемента И 26 выходные импульсы формирователя 10 импульсов будут отсутствовать, то и на выходе третье-. го элемента И 26 также будут отсутствовать импульсы (фиг, Зж). Поэтому на выходе выделителя 27 заднего фронта импульсы также не появятся. В результате реверсивный счетчик 24 подсчитывает количество импульсов при- ходящих с выхода выделителя 28 переднего фронта, на вход которого посту" пают импульсы контрольного сигнала.

Дешифратором 25 будет произведено определение состояния заполнения реверсивного счетчика 24, и в результате на выходе блока 18 сравнения сигнал логической единицы сменится на сигнал логического нуля (фиг. Зл) .

Выходной сигнал дешифратора 25 (логический нуль) дает запрет прохождению сигнала селектора 7 остановки дыхания через первый элемент И 8 (фиг. Зм), исключая возможность ложной сигнализации остановки дыхания путем отключения первого сигнализатора 9. Этот же сигнал логического нуля вызывает включение второго сигнализатора 19, сигнализирующего о нарушении ( функционирования импедансного спиро,монитора.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить надежность мониторного контроля дыхательной функции пациентов, в особенности ,новорожденных детей, что, в свою очередь, будет способствовать улучшению медицинской помощи недоношенным или травмированным новорожденным.

1212413

Фиг. f дыюд 7 а

8бИОР 22 б дьиод 5

8 дьиИ D ды од 8

Р

Юб/.Й7д Ю е йааГ2Е йиод 27 дихоР2В

ahlxod 24 диод 8

1212413 .дыша 7 а дыюФ 2Г

8 доход Ж

8 дают Л

ЬиИ 8

Р

Яьиод 10 е дыоре И дылОУЯУ дима И

8ыюФМ

Я

Baal д

Составитель Э.Балуев

Редактор В.Иванова Техред Ж.Каетелевич Корректор Л.Патай

Заказ 661/4 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ЛПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4