Стимулятор дыхания

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU»1323106 (51)4 А 61 Н 31/00

ЯГ1"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3870900/28-14 (22) 07.03.85 (46) 15.07.87. Бюл. Ф 26 (7I) Отделение Всесоюзного научноисследовательского института электромеханики (72) В.И. Глухов (53) 6)5.475(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1189449, кл. А 61 Н 31/00, 1984. (54) СТИМУЛЯТОР ДЫХАНИЯ (57) Изобретение относится к медицинской технике. Дель изобретения поддержание стимуляции дыхания при нарушениях сердечного ритма. Устройство состоит из генератора I, первого счетчика 2, D-триггера 3, схемы ИЛИНЕ 4, схемы ИЛИ 5, счетчика 6, модулятора 7, усилителя 8 мощности с электродами 9 и счетчиков 10, Il.

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.

1 13231

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к стимуляторам дыхания, и может быть испольэоваг но в медицинской практике для восстановления или компенсации дыхатель- 5 ной недостаточности, а также при лечении острой и хронической дыхательной недостаточности.

Целью изобретения является поддержание стимуляции дыхания при нарушениях сердечного ритма.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного стимулятора дыхания.

Стимулятор дыхания состоит иэ последовательно 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 ll счетчиков

25 и селектора R-зубца ) 2 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 соединен 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 второн вход схемы И-HE 18

У

45 соединен с выходом второго D-триггера 16.

Стимулятор дыхания работает следующим образом.

На каждое сокращение сердца селектор R-зубца 12 формирует импульс сер50 дечного сокращения по сигналу, поступающему с входных электродов 9. В том случае, когда последовательность импульсов сердечных сокращений (при частотах сердечных сокращений, боль55 ших верхней пороговой частоты Й„ и лежащих в пределах от первой нижней пороговой частоты f „ „, до второй

06 2 нижнеи пороговой частоты f„ „ ) или последовательность импульсов с acTDL той импульсов на выходе седьмого счетчика 17 fc (при частотах сердечных сокращений, меньших f„, „ ) проходит 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 частотно-модулированную 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 импульсов на выходе второго счетчика 6 (интервал между импульсами) на выходе модулятора 7 формируется сигнал "0 и на воздействующих 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, Hà его выходе формируется сигнал "0 и на воздействующих электродах 9 амплитуда сигнала равна О.

Формирование пороговых частот пар. g пог.Ha f nop н происходит дующим 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 14 на счетный

13231

1 5,;1 с выхода нл входы устат-гиков непрерыв— вход шес. Го! о с.«е 1 «ик селектора R-.>уубил 1 2 нонки 0" длнньгх с«е

06 4 ного состояния до состояния "1 нл его выходе, т. е. существует пороговое значение частоты сердечных -окрлщеы сердечных сонии 1 на ныхо5 топo 11 ипи >tterпо входу ра >ре—

45 но поступают и. >пульс крлщений. При поянпе де первого 2, четвер того 15 счетчикл онл шения этого же счетчика ocтлнлнггинлет счетчик (ftoeståäoâa Tettüíoeòü импупьсов нл счетном нходе не ны1ынает 10 изменения состояния tta егс выходе) и счетчики переводятся в нупевое состояние только импупьслмн сердечных сокращений по входлм установки 0 .

Появление 1" нл г>ь>ходе первого 15 счетчика 2 зл один период импупьсон сердечных сокрлщений злнисит от «лстоты генерлторл 1 и коэффициента пересчета первого с«етчикл 2 от нупено—

II го состояния до состс>яния 1 tta егo 2О выходе, т.е. яреM>t перенодл перного счетчика 2 из ну:teного состояння в состояние 1 нл его выходе должно быть меньше времени между двумя со— седними импупьслми сердечных сокраще-25 ний. В этом случае "1" с выхода пер— ного счетчика 2 поступает tt;1 D — вход первого D триггера 3 и каждый импульс сердечных сокрлщс.ний (попожитепьный перепад импупьсл), приходящий нл ЗО тактовый вход первого D-триггера 3, передает "1" с D-входа на ньгход пер— ного D-триггера 3. При времени пере— нода первого счетчика 2 из состояния

0 в состояние I" на его выходе, 35 бопьшем времени между двумя соседними импульсами сердечных сокращений, состояние нл выходе первого счетчика

2 не изменяется и всегда соответствует состоянию "0", которое передается 40 на выход первого D-триггера 3. Таким образом, существует пороговое значецие частоты сердечных сокращений выше которого на выходе первого D-триггера 3 устанавливается состояние 0 разрешающее, а ниже которого на выходе D-триггера 3 устанавливается состояние "1" запрещающее дпя прохождения импульсов сердечных сокращений через схему ИЛИ-HF. 4 с выхода селектора R-зубца 12 на вход второго счетчика 6. Появление "1" 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 ll от нулений, ниже которого нл выходе четвертого счетчикл ll формируется импульсная последовательность с члстотой сердечных сокращений, котс рая через схему ИЛИ 5 поступлет нл вход второго счетчика 6. Это нижнее пороговое значение ча -тоты сердечных сокрлщес>с Р я > °

При члстотлх сердечных сс>крлщений, больших f „, „,, на выходе «етвертого с«етчикл 1! всегда состояние 0

Появление "1" нл выходе шестого счетчика 15 на с>дин период импульсов сердечных сокращений зависит от частоты генерлторл I, коэффициента деления пятого счетчикл 14 и коэффициента пересчета шестого счетчика 15 от ну-!! tl левого с о с то я ння,;о состояния 1 нл его выходе, т.е. время перевода шестого счетчика 15 иэ нулевого со тояния в состояние 1 на его выходе допжно быть меньше времени между двумя соседними импульсами сердечных сокрлщений. В этом случае "I с выхода шестого счетчика 15 поступает нл 11-вход второго D-триггерл 16 и каждый импульс сердечных сокращений, приходящий на тактовый вход второго

D-триггера 3, передает 1 r D-входа нл выход второго Р-триггера 16. При времени перевода третьего счетчика

10 из состояния "0" в состояние "1" на его выходе, большем времени между двумя соседними импульсами сердечных сокращений, состояние на выходе шестого счетчика 15 не изменяется и всегда соответствует состоянию 0 >, которое передается на выход второгс

D-триггера 16, т.е. существует пороговое значение члстоты сердечньгх сокращений Гяо „, ниже которого на ньгходе второго О-триггера 16 устанавливается состояние 1 разрешающее., а вьппе которого на выходе второго

D-триггера 16 устанавливается состояние >Он запрещающее дпя прохождения импульсов с выхода седьмого счетчика

17 через схему И-НЕ 18 на вход второго счетчика 6.

Таким образом, при частотг>х сердечных сокращений, больших на выходе первого D-триггера 3 формируется сигнал "0,которьп1 разрешает прохождению импульсов сердечных сокращений с выхода селектора R-«óáöà

5 132

12 через схему ИГ!И-НЕ 4, через схему ИЛИ 5, т.к. на ее второй и третий выводы поступает сигнал О с выхода четвертого счетчика 11 и с выхода второго D-триггера !6, через схему

И 19, т,к, на ее втором входе присутствует сигнал "1", на вход второго счетчика 6. На воздействующих электродах формируются пачки импульсов с частотой и длительностью пачек, пропорциональными частоте сердечных сокращений, т.е. осуществляется стимуO ляция дыхания синхронно сердечным сокращениям.

При частотах сердечных сокращений, лежащих в диапазоне от f„, „, до „,р в (при нормальном состоянии дыхательной и сердечной деятельности организма) на выходе первого ?)-триггера 3 формируется состояние "1", запрещающее прохождению импульсов сердечных сокращений с выхода селектора R-зубца 1? на вход второго счетчика 6, на выходе четвертого счетчика 1! и выхо— де второго Р-триггера 16 формируется сигнал "О", тем самым формируя на входе второго счетчика 6 сигнал "0", т.к. на выходе схемы ИЛИ 5 формируется сигнал "0". На воздействующих электродах пачки импульсов отсутствуют, а значит, отсутствует стимуляция дыхания .

При частотах сердечных сокращений, лежащих в пределах от fв, „ до Гncp „, (Г„о < Г„,р„,), что достигается выбором коэффициента деления третьего и пятого счетчиков) на выходе четвер— того счетчика ll формируются импульсы с частотой сердечных сокращений, которые через схему ИЛИ 5 (на первом и третьем входах схемы ИЛИ вЂ” сигналы

"О", поступающие с выхода второго

D-триггера и с выхода схемы ИЛИ-НЕ, т.к. на ее входе пристутствует сигнал "1", через схему И 19 (на втором входе схемы И вЂ” сигнал "1", поступающий с выхода схемы И-HE 18, т.к. на ее первом входе присутствует сигнал

"О") поступают на вход второго счетчика 6. На воздействующих электродах формируются пачки импульсов с частотои и длительностью пачек, пропорциональными частоте сердечных сокращений, т.е. осуществляется стимуляция дыхания синхронно сердечным сокращениям.

При частотах сердечных сокращений, меньших flap „, на выходе второ3106

5

6 го D-триггера 16 формируется сигнал 1, который запрещает прохождение сигнала с выхода четвертого счетчика 11 и с выхода схемы ИЛИ вЂ  4 через схему ИЛИ 5, а разрешает прохождению импульсов с выхода седьмого счетчика 17 с частотой Г через схему И-НЕ IR, на вход второго счетчика

6 (через схему И, т.к. на первом ее входе присутствует сигнал "1", поступающий с выхода схемы И31И). На воздействующих электродах формируются пачки импульсов с частотой и длительностью паче к, пропорциональными частоте f., т.е. стимуляция дыхания не синхронизируется сердечными сокращениями I,èäåò асинхронная стимуляция до достижения частоты сердечных сокращений значения, превышающего пер. н

Значения частот Г„„ В,Г„, f „ „,,f изменяются посредством изменения коэффициента пересчета первого счетчика 2, коэффи. пента деления третьего 10, пятого 14, седьмого 17 счет;иков соответственно и устанавливаются врачом индивидуально для каждого пациента.

Ф о р м и з о б р е т е и и я

Стимулятор дыхания, содержащий последовательно соединенные генератор, первый счетчик, D-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, о т л ич а ю шийся 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-HE и схему И,, 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.