Электростимулятор дыхания

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к электростимуляторам дыхания. Цель изобретения - повышение продолжительности стимуляции за счет синхронизации стимуляции и дыхательных движений. Электростимулятор дыхания содержит триггер 1, элемент 2 ИЛИ-НЕ, счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, формирователь 5 стимулирующих импульсов, усилитель 6 мощности, электроды 7, датчик 8 дыхательных движений, компаратор 9, генератор 10 тактовых импульсов, интегратор 11, синхронизатор 12, дифференциатор 13, элемент И 14, одновибратор 15. Датчик 8 дыхательных движений содержит резистор 16, фотоприемник 17, светоизлучатель 18 и дифференцирующий элемент, образованный резистором 19, конденсатором 20 и операционным усилителем 21. 1 ил.

COIOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4351821/28-14 (22) 28.12.87 (46) 30.08.89. Бюл. № 32 (71) Отделение Всесоюзного научно-исследо. вательского института электромеханики (72) В. И. Глухов (53) 615.471 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1292774, кл. А 61 Н 31/00, 1987. (54) ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР ДЫХАНИЯ (57) Изобретение относится к области медицины, а именно к электростимуляторам дыхания. Цель изобретения — повышение продолжительности стимуляции за счет син„„SU„„1503812 А1

1511 4 А 61 Н 31/00 хронизации стимуляции и дыхательных движений. Электростимулятор дыхания содержит триггер 1, элемент ИЛИ-НЕ 2, счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, формирователь 5 стимулирующих импульсов, усилитель 6 мощности, электроды 7, датчик

8 дыхательных движений, компаратор 9, генератор 10 тактовых импульсов, интегратор

11, синхронизатор 12, дифференциатор 13, элемент И 14, одновибратор 15. Датчик 8 дыхательных движений содержит резистор 6 фотоприемник 17, светоизлучатель 18 и дифференцирующий элемент, образованный резистором 19, конденсатором 20 и операционным усилителем 21. 1 ил.

1503812

3

Изобретение относится к медицине, а именно к электростимуляторам дыхания.

Цель изобретения — повышение продолжительности стимуляции за счет синхронизации стимуляции и дыхательных движений.

На чертеже показана схема устройства.

Электростимулятор дыхания содержит триггер 1, элемент ИЛИ-НЕ 2, счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, формирователь 5 стимулирующих импульсов, усилитель 6 мощности, электроды 7, датчик 8 10 дыхательных движений, компаратор 9, генератор 10 тактовых импульсов, интегратор

11, синхронизатор 12, дифференциатор 13, элемент И 14, одновибратор 15.

Датчик 8 дыхательных движений содер- !5 жит резистор 16, фотоприемник 17, светоизлучатель 18 и дифференцирующий элемент, образованный резистором 19, конденсатором 20 и операционным усилителем 21.

Электростимулятор дыхания работает сле дующим образом.

Дыхательные попытки больного воспринимаются датчиком 8 дыхательных движений, вырабатывающим сигнал, пропорциональный объему дыхания. Этот сигнал через интегратор 11 поступает на вход синхронизатора 12, который в ответ на каждую дыхател ьную попытку фор мирует синхроимпульс. Синхроимпульсы поступают на вход формирователя 5 стимулирующих импульсов, в котором каждый отрицательный перепад синхроимпульса вызывает появление на вы- 30 ходе пачки импульсов, в которой частота импульсов меняется по закону, обеспечивающему модебирование физиологического вдоха пациента. Эти пачки импульсов поступают на вход усилителя 6 мощности и после усиления через электроды 7 подаются на диафрагму. Амплитуда импульсов прямо пропорциональна величине напряжения на управляющем входе усилителя 6 мощности.

Изменение амплитуды возможно в пределах от нуля до максимальной величины, требуемой организму, по линейному закону.

Формирование напряжения на управляющем входе усилителя 6 мощности происходит следующим образом.

Протекание тока от источника питания через резистор 16 и светоизлучатель 18 вызывает свечение последнего.

Светоизлучатель 18 оптически связан с фотоприемником 17. Световой поток от светоизлучателя 18, попадаемый в фотоприемник 17, вызывает в нем ток, который заряжает конденсатор. 20. В исходном состоянии, т. е. при фиксированном расстоянии между светоизлучателем 18 и фотоприем- ником 17 начальный ток фотоприемника 17 обеспечивает заряд конденсатора 20 до начальной величины напряжения U . На выходе операционного усилителя 21 напряжение приблизительно равно нулю, на выходе интегратора 11 присутствует это малое напряжение, на выходе дифференциатора 13 напряжение также равно приблизительно нулю. При вдохе больного происходит растяжение поверхности тела, на котором установлен датчик дыхательных движений, т. е. происходит увеличение расстояния между светоизлучателем 18 и фотоприемником 17, в результате чего ток фотоприемника 17, создаваемый световым потоком светоизлучателя 18, уменьшается, что вызывает уменьшение напряжения на конденсаторе 20, разрядный ток которого уменьшает напряжение на выходе операционного усилителя 21, охваченного через резистор 19 отрицательной обратной связью, и на выходе интегратора

11. Выход синхронизатора 12 «опрокидывается» в низкое напряжение. Логический нуль с выхода синхронизатора поступает на вход установки нуля триггера 1 и счетчика 3 и разрешает их работу. Сигнал логического ну ля с выхода триггера 1 поступает на один вход элемента ИЛИ-HE 2 и разрешает про. хождение импульсов с выхода генератора 10 тактовых импульсов через второй вход элемента ИЛИ-НЕ 2, где они инвертируются и поступают на счетный вход счетчика 3.

Каждый положительный перепад данной импульсной последовательности изменяет код на выходе счетчика 3, причем изменение происходит по линейному закону, так как частота импульсов с выхода генератора 10 тактовых импульсов постоянна, а скорость изменения кода прямо пропорциональна данной частоте. Линейное изменение кода на выходе счетчика 3 вызывает линейное изменение напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 4, т. е. преобразователя код — напряжение. Это напряжение, поступая на управляющий вход усилителя

6 мощности, вызывает рост амплитуды импульсов на его выходе по линейному закону со скоростью, определяемой частотой импульсов генератора 10 тактовых импульсов. При достижении амплитуды порогового значения, при котором наступает электростимуляция диафрагмы, происходит резкое увеличение сокращения диафрагмы, которое вызывает резкое увеличение напряжения на выходе операционного усилителя 21 и появление отрицательного импульса на выходе дифференциатора 13, Данный импульс посттупает на вход компаратора 9, в результате чего на его выходе формируется прямоугольный импульс. Порог срабатывания компаратора 9 выбирается таким образом, чтобы компаратор не опрокидывался при сокращении диафрагмы от спонтанного входа, т. е. без электростимуляции дыхания. Кроме того, во избежание «ложного» срабатывания импульс с выхода компаратора 9 проходит через элемент И 14 на вход триггера 1 именно в момент стимуляции диафрагмы. Это обеспечивается тем, что на выходе одновибратора 15 формируются импульсы, длительность которых превышает длительность стимулирующих импульсов. Так как ин1503812!

15

Формула изобретения

Составитель Б. Попон

Редактор М. Недолуженко Тсхред И. Верес Коррелт<>р (Х с(ин»с

Заказ 5170!7 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Гос)дарственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГKHT (.(.(Р

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугвская наб., д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарн>нк 101 формационный вход триггера 1 соединен с положительной шиной источника питания, то положительный перепад, поступающий с выхода компаратора на тактовый вход триггера 1, вызывает опрокидывание его выхода из состояния логического «О» в состояние логической «1», которая, поступая на один вход элемента ИЛИ-НЕ 2, устанавливает его выход в состояние логического «О» и «запрещает» прохождение импульсов с выхода генератора 10 тактовых импульсов через элемент ИЛИ-НЕ 2 на счетный вход счетчика 3 для изменения кода на его выходах.

Изменение напряжения на управляющем входе усилителя 6 мощности прекращается, прекращается изменение амплитуды импульсов на выходе усилителя 6 мощности и осуществляется электростимуляция дыхания с постоянной амплитудой импульсов до окончания пачки импульсов.

При выдохе больного происходит сжатие движущейся поверхности тела, т. е уменьшение расстояния между светоизлучателем 18 и фотоприемником !7, в результате чего ток фотоприемника 17, создаваемый световым потоком светоизлучателя 18, увеличивается, тем самым увеличивая напряжение на конденсаторе 20, зарядный ток которого увеличивает напряжение на выходе операционного усилителя 21 и на выходе интегратора 11, в результате чего происходит «опрокидывание» синхронизатора 12, т. е. на его выходе появляется высокое напряжение, которое по входам установки нуля устанавливает выход триггера 1 и выходы счетчика 3 в состояние логического нуля, на выходе цифроаналогового преобразователя 4 появляется сигнал логического нуля, который поступа ет на управляющий вход усилителя 6 мощности и устанавливает его выход в состояние логического нуля. Кроме того, появление логической «1» на выходе синхронизатора 2 обеспечивает прекращение формирования импульсной последовательности на выходе формирователя 5 стимулирующих импульсов. При следующем вдохе больного на выходе синхронизатора 12 возникает низкое напряжение и описанный процесс повторяется.

Светоизлучатель !8 и резистор 19, работающие в инфракрасном диапазоне, прак20

Д тически не реагируют на различного рода помехи.

Предлагаемое устройство, формируя пачки импульсов, моделирующих физиологический процесс дыхания, позволяет автоматически устанавливать оптимальную амплитуду импульсов, требуемую для эффективного сокращения диафрагмы. Использование датчика дыхательных движений, работающего в инфракрасном диапазоне и имеющего устройство, описанное выше, позволяет обеспечить высокую помехозащищенность устройства в целом и повысить комфортность лечения.

Злектростимулятор дыхания, содержащий датчик дыхательных движений, компаратор, последовательно соединенные формирователь стимулирующих импульсов, усилитель мощности и электроды, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ вЂ” НЕ, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к другому входу усилителя мощности, триггер, R-вход которого соединен с R-входом счетчика, а выход подключен к другому входу элемента ИЛИНЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения продолжительности сти муля ци и за счет синхронизации стимуляции и дыхательных движений, он содержит последовательно соединенные интегратор и синхронизатор, выход которого подключен к входу формирователя стимулирующих импульсов и R-входам триггера и счетчика, дифференциатор, элемент И и одновнбратор, вход которого подключен к выходу формирователя стимулирующих импульсов, а выход — к одному входу элемента И, другой вход которого соединен с выходом ком паратора, а выход подключен к С-входу триггера, выход датчика дыхательных движений подключен к входам интегратора и дифференциатора, выход которого подключен к входу ком и аратора, а датчик дыхательных движений содержит последовательно соединенные резистор и светоизлучатель, а также последовательно соединенные фотоприемник и дифференцнруюший элемент, выход которого является выходом датчика дыхательных движений.