Устройство для измерения параметров дыхания

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 А 61 В 5/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ / СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848410/14 (22) 09.07.90 (46) 23.03.93. Бюл. М 11 (71) Научно-исследовательский, конструкторско-технологический институт физикотехнических проблем СО ВАСХНИЛ (72) А.Ф.Алейников, Г.Л.Верещагин и

Ю,Н.Таскаев (56) Авторское свидетельство СССР

М 490648, кл. А 61 В 5/08, 1975.

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

Цель изобретения- повышение помехозащи ще н ности.

На фиг.1, 2 приведены варианты установки датчика на объекте исследования; на фиг.З вЂ” 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 (ФЭ С) 3 (см, фиг.3), формирователь длительности огибающей электрического сигнала

„„5U„„1803037 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДЫХАНИЯ (57)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."и. ф-лы, 11 ил. (ФДОЭС) 4, схему совпадения 5, делитель Я частоты 6, интегратор 7, формирователь одиночного импульса (ФОИ) 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. ааеаЪ

ФЭС 3 содержит (см. фиг.5) схему ком- QO пенсации 16, выполненную, например, на конденсаторах постоянной 17 и перемен- (Ъ ной 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.

° вил

Делитель частоты импульсов 12 ФДОЭС

4 содержит (см. фиг,б) двоичный асинхронный счетчик 43, многовходовую схему совпадения 44, первый 45 и второй 46

D-триггеры, инвертор 47, элемент 2 ИЛИ—

HE 48, конденсатор 49 и резистор 50. Делитель 6 (фиг.3) содержит (см. фиг,7) счетчики синхронные 51, 52, 53 и 0-триггер 54.

1803037

ФОИ 8 содержит(см, фиг,8) четыре двух- соответственно четвертым выходом 119 входовых элемента, исключающие ИЛИ 55- ФДОЭС.

58, элемент 2 ИЛИ-НЕ 59. Цифровой Обкладки конденсаторов 17„18 схемы индикатор 60 входит в состав регистратора компенсации 16 ФЭС 3 (см. фиг.5) соедине10 (на фиг.3 не показано). " 5 ны между собой и с одной стороны подклюБлок управления 10содержит(см. фиг.9) чены к второму входу 109 ФЭС 3, а с другой

0-триггеры 61-65, элементы 2 ИЛИ-НЕ 66- стороны через резистор 24 соединены с не69, инверторы 70-76, элементы 2И-НЕ 77- инвертирующим входом операционного

82, резисторы 83-89, конденсаторы 90-93, усилителя 21 дифференциального усилитедиоды 94, 95 и переключатели 96, 97. "0 ля 19; а через резистор 23 — с точкой нулеЧуаствительный элемент датчика 1 вы- вого потенциала. Инверсный вход же полнен в виде пленочного алюминиеоксид- операционного усилителя 21 через резистор ного сорбционного датчика влажности. Узел 27 подключен к его собственному входу, а крепления и установки датчика 2 выполнен через резистор 28 — к инверсному входу в виде штанги, закрепленной на системе 15 операционного усилителя 20. Выход операремней с возможностью перемещения как ционного усилителя 20 через резистор 29 этой штанги, так и конструкции датчика 1 с соединен со своим инвертирующим входом, целью удобства установки его на объекте а через последовательно соединенные реизмерения и исследования, как это схема- зисторы 30, 31 подключен к точке с нулевым тично йоказано на фиг.1, 2. . 20 потенциалом, причем место соединения выВыход датчика 1 (см, фиг.3) подключен к водов резисторов 30, 31 подключены к неинпервому выходу 98 ФЭС 3, выход 99 которо- вертирующему входу операционного го соединен со входом интегратора 7 и вхо- усилителя 22, инвертирующий выход котодом 100 ФДОЭС, первый. выход 101 рого, с одной стороны через резистор 32 которого подключен к первому входу 102 25 соединен с выходом операционного усилиблока управления 10, второй вход 103 кото- теля 21, а с другой стороны через резистор рого соединен с выходом 104 делителя 6, а ЗЗ подключен к выходу операционного уситретий вход 105 — co вторым входом .106 лителя 22. Неинвертирующий выход операсхемы совпадения 5 и вторым выходом 107 ционного усилителя 20 через резистор 26

ФДОЭС 4, третий выход 108 которого под- 30 соединен с первым выходом 98 ФЭС 3, коключен к входу датчика и второму входу 109 торый подключен через резистор 25 к точке

ФЭС 3. Выход схемы совпадения 5 соеди- с нулевым потенциалом. нен с информационным входом 110 делите- Выход операционного усилителя 22 ля частоты 6, установочный вход 111 дифференциального усилителя 19 через покоторого подключен к третьему выходу 112 35 следовательно соединенные конденсатор блока управления 9, первыйвыход113 кото- 36 и резистор 40 соединены с инвертируюрогосоединенспервымвходомрегистрато- щим входом операционного усилителя 35 ра 10, второй выход 114- с входом 115 ФОИ выпрямителя 34, который подключен к соб»

8, а четвертый 116 — с первым входом 117 ственному выходу, с одной стороны через схемы совпадения 5; Выход же 118 ФОИ 8 40 диод 37, а с другой стороны через последоподключен ко второму входу регистратора вательно соединенные резистор 42 и диод

10, третий вход которого соединен с выхо- 38, причем, место соединения выводов редом интегратора 7, а четвертый вход — под- зистора 42 и диода 38 является выходом 99 ключен к четвертому входу 119 ФДОЭС 4. ФЭС 3, Неинвертирующий выход операциВыход регистратора 10 соединен с вторым 45 онного усилителя 35 через резистор 41 подвходом 120 ФОИ 8. ключен к точке с нулевым потенциалом, к

Выход генератора 11 (см. фиг.4) соеди- которой также подключена через резистор нен с входом 121 делителя частоты импуль- 39 точка соединения обкладки конденсатосов 12, первый выход 122 которого ра 36 и вывод резистора 40. подключен ко входу активного фильтра 13, 50 Вход с двоичного асинхронного счетчивыход которого соединен с входом выпря- ка 43, являющегося входом 121 делителя мителя 14 и является третьим входом 108 частоты импульсов 12(см. фиг.6) соединен с

ФДОЭС 4. Выход выпрямителя 14 подклю- входом с первого триггера 45.и входом инченкпервомувходукомпаратора15,второй вертора 47, выход которого подключен ко вход которого является входом 100 ФДОЭС 4. 55 входу С второго триггера 46, прямой выход

Выход же компаратора 15 является первым которого соединен с одним из входов злевыходом 101 ФДОЭС, а второй выход дели- мента 2 ИЛИ-НЕ 48, другой вход которого теля частоты импульсов 12 — вторым выхо- подключен к инверсному выходу первого дoì 107 ФДОЭС 4, третий выход — триггера 45, прямой выход которого соеди-. нен с входом О второго триггера 46. Устано1803037 вочные 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, ко- 5 тарый в свою очередь через конденсатор 49 соединен с выходом элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ. который является информационным первым выходом 107 счетчика импульсов 12;

Первый выход двоичного асинхронного 10 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, Qa, Qg, 15

010, 013 двоичного асинхронного счетчика

43 соответственно соединены с входами схемы совпадения 44, выход которой подключен к входу D первого триггера 45.

Вход С (такт) синхронного пятиразряд- 20 ного счетчика 51 (см. фиг,7) является его информационным входом 110, причем его D вход соединен с собственным выходом Q4 и входом С счетчика 52, D вход которого также подключен к собственному выходу Q4 и вхо- 25 ду С счетчика 53, Вход D счетчика 53 соединен с собственным выходом Qz и подключен к входу С 0-триггера 54, 0 вход которого соединен со своим инверсным выходом и входами R (сброс) счетчиков 51-53, входы 30 установки So — S4 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 35 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 зле- 40, мента 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 45 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 неза- 50 действованные сегменты образовывали русскую букву Т" (" Готов").

Третий вход 105 (сброс) блока управления 9 (см, фиг,9) соединен с входом C D-триггера 61, а через инвертор 70 с входом С 55

D-триггера 62, 0 вход которого подключен к прямому выходу 0-триггера 61, инверсный выход которого соединен с одним из входов элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ 66, другой вход которого подключен к прямому выходу 0-триггера

62, Входы установки S, R О-триг-.еров 61, 62 соединены с точкой нулевого потенциала.

Выход элемента 2ИЛИ-НЕ 66 подключен к первому выходу 113 (сброс) блока управления 9 и к входу R D-триггера 63, S вход которого подключен с одной стороны к одному из входов элемента 2И вЂ” НЕ 79, а с другой стороны через инвертор 71 — к одному из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 67. Этот 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 выход 0-триггера 63 соединен с входом С

D-триггера 64, D вход которого с одной сто-. роны подключен к клемме положительного питающего напряжения+Еи, с другой стороны через резистор 83 и нормально замкнутые контакты переключателя 96 к одному иэ входов элемента 2И вЂ” НЕ 78, который через резистор 84 соединен с точкой нулевого потенциала, с которой через резистор 85 также соединен один из входов элемента

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

9, а с другой стороны через нормально замкнутые контакты переключателя 97 и конденсатор 90, соединен с точкой нулевого потенциала. Другой вход элемента 2И вЂ” НЕ

78 соединен с вторым входом !03 блока 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 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 инвертор 72 — к одному из входов элемента

2И вЂ” НЕ 81, другой вход которого подключен к выходу элемента 2И вЂ” НЕ 79, Выход элемента 2И вЂ” НЕ 81 соединен с входом С 0триггера 65, 0 вход которого соединен со своим инверсным выходом, прямой выход— с другим входом элемента 2И вЂ” НЕ 77, R-вход — с выходом инвертора 76, а S-вход — с точкой нулевого потенциала, Выход элемента 2И вЂ” НЕ 77 с одной стороны подключен к одному из входов элемента 2И вЂ” НЕ 80, а с другой стороны — к одному из входов элемента 2ИЛИ-HE 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

1803037 элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ 68, другой вход которого подключен к выходу элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ

67, другой вход которого соединен с выходом элемента 2И вЂ” НЕ 78 и с другим входом элемента 2И вЂ” 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 элемента 2ИНЕ 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

10 вод 125) вход С (вывод 126) микросхемы

К174ИЕ4 (см. фиг,8). Возможны другие варианты выполнения регистратора. Схема совпадения 5 (см. фиг.3) может быть выполнена на элементе 2И-НЕ.

Устройство для измерения параметров дыхания работает следующим образом.

Устройство позволяет определять час30 тоту дыхания, период дыхания, задержку дыхания, обьем выдыхаьмого воздуха и может быть использовано в качестве электронного секундомера.

При измерении частоты дыхания гене35 ратор 11 ФДОЭС 4 (см. фиг.3, 4) формирует импульсы прямоугольной формы с частотой, например, 100 кГц, которые поступают на вход делителя частоты импульсов с коэффи- 40 циентом деления К= 10000. С первого выхода 122 делителя частоты импульсов 12 импульсы с частотой 6,25 кГц поступают на вход активного фильтра 13, где последовательность прямоугольных импульсов преоб45 разуется 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 усивыход соединен с входом инвертора 76, с 15 входом D D-триггера 61 и с вторым выходом

114 (128) блока управления 9. Выход элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ 68 через элемент 74 соединен с первым выходом 113 "Деш" блока управления 9. 20

Выходом 120 регистратора 10 (см. фиг.3), в данном случае будут являться выходы "С" (вывод 123), "d" (вывод 124), "е" (вылителя 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 иэ входов 100 компаратора 15 ФДОЭС 4 (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 ФДОЭ С 4 формируется положительный прямоугольный импульс, длительность которого равна длител ь ности выдоха. Этот импул ьс поступает на первый вход 102 блока управления

9, на второй вход которого 103 (фиг.3) поступает с выхода делителя частоты импульсов

6 положительный прямоугольный импульс длительностью 1 мин. Блок управления 9 в данном случае реализует функцию логического умножитйля "И" этих двух импульсов и числоийпульсный код, несущий информацию о количестве "выдохов." в минуту (частоте дыхания) с первого выхода 113 поступает на регистратор l0, в состав которого, например, входит дешифратор с цифровым индикатором. По окончанию положительного импульса "1 мин" с выхода блока управления на вход 115 ФОИ 8 и выход регистратора 10 поступают сигналы готовности (окончание измерения) и в старшем разряде индикатора 60 регистратора 10 (см. фиг.8) высвечивается буква "Г", сигналиэирующая об окончании измерения.

При измерении периода дыхания с четвертого выхода 116 блока управления (фиг.3) 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 воздействие объекта на датчик (см, фиг,9). При пер1803037

"0 вом нажатии счет времени начинается, при втором — заканчивается. Установка индика торов 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 коррепированно с объемом выдыхаемого воздуха. Существующие же чувствительные элементы влажности обладают высокими динамическими характеристиками и "отслеживают" изменения количества влаги s 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 (cM. фиг.5) ФЗС 3 выполнена на конденсаторах постоянной 17 и переменной емкости 18. Ка один из выводов конденсаторов с выхода активного фильтра 13 ФДОЭС 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 и ри отсутствии воздействия на него с помощью конденсатора 18 на выходе усилителя 19 устанавливается 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 последовател ьностей импул ьсов, причем, период каждой последовательности больше периода предыдущей в два раза, С выходов цз — О з. сигналы поступают на входы схемы совпадения 44, причем, на вы ходе схемы совпа;1ения 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 0-триг10 ливающие в исходное состояние счетчик 43, Так как коэффициент усиления делителя частоты импульсов 12 равен К=2 +2 +2 +

+2 +2 =8+256+512+1024+8192=

15 10000, то с выхода элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ 48 формируется частота, равная 10 Гц, Счетчик 43 также формирует необходймые для функционирования элементов устройства последовательности импульсов.

20 Делитель частоты 6 (см. фиг,7) собран на

55 герах 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 тактовом (С) входе перепада единица-ноль прямой выход сохраняет предыдущее состояние, а при перепаде ноль-единица— принимает состояние информационного (0) входа, то на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ формируются короткие импульсы, устанавдвоичных 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 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 поступлении на установочный вход "S" положиTåëbíого импульса, на инверсном выходе, устанавливается уровень логического нуля, который, поступая на установочные R входы счетчиков 51 — 53, дает 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, поступая 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 выходе D-триггера 54 формируется положительный импульс, длительность которого равна

60 секундам.

ФОИ 4 (см, фиг,8) формирует сигнал готовности в старшем разряде индикатора 60 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 этих режимах с выхода элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ на один из входов элементов 55 — 57 поступает уровень логического нуля, При определении частоты дыхания по окончанию измерения, на выходе элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ устанавливается уровень логической едини1803037 цы. Поэтому поступающие на выводы 123- и разрешает прохождение информацион126 сигналы с выходов счетчика-дешифра- ных импульсов через инвертор71 элементы тора старшего разряда, инвертируются и 2ИЛИ-НЕ 67,68иинвертор74. Поокончапринудительно гасят сегменты индикатора нии импульса длительностью "1 мин" (тз, 60 и по окончанию измерения индуцируется 5 фиг.10,е) прохождение импульсов запреща= символ "Г, ется (по входу 2ИЛИ-HE 67). Одновременно

Блок управления 9 работает следующим на выходе элемента 2И-НЕ 80 формируется образом(см,фиг,9). Приизмерениичастоты отрицательный перепад, который через дыхания уровень логической единицы (с дифференцирующую цепь(элементы 91, 87, клеммы +Еп) через нормально замкнутый 10 95) в виде короткого отрицательного имконтактпереключателя96наодинизвходов пульса поступает на вход одновибраэлементов 2И-НЕ 78, Нормально разомкну- тора, выполненного в виде элементов тый контакт 96.соединен через резистор 85 2l4 — HE 82, инвертора 75, конденсатора с точкой нулевого потенциала, Этот потен- 92, резистора 89. циал поступает и на входы элемента 2И-НЕ 15 На выходе одновибратора формируется

77, 79 и на вход 114 (127), запрещая тем отрицательный импульс, длительность котосамым режим измерения периода дыхания рого определяет время индикации и режим "Секундомер". (фиг.10,з). По окончании времени индикаРассмотрим состояние элементов блока ции этот сигнал поступает на ФОИ 4. управления и устройства в данном режиме 20 При замыкании контактов переключате(фиг.10). В момент времени tj заканчивает- ля 96 устройство работает в режиме измереся период измерения индикацией результа- ния периода дыхания и подрежиме та. Продолжительность времени и "Секундомер". Bäàííoìслучаеуровеньлоиндикации устанавливается резистором 89. гической единицы через резистор 83 постуflo окончании индикации в схеме выделения 25 пает на входы элементов 2И вЂ” НЕ 77, 79 и на первого импульса, собранного на D-тригге- ФОИ 4 (вывод 114(127)), подготавливая тем рах 61, 62, инвертора 70 и элемента 2ИЛИ вЂ” самым работу устройства в этом режиме.

Н Е 66. формируется положительный, До момента временйpj(GM. фиг,11) устимпульс "конец индикации" (фиг.10в), в ко-, ройство находится в режиме ожидания изторый поступает на вход установки R 0- 30 мерения. При поступлении на один из триггера 63 и устанавливает на его прямом входов элемента 2И-НЕ 79 положительного входе уровеньлогического нуля, а на инвер- импульса (фиг.11,а) с ФДОЭС 4, на другой сном — логической единицы, который посту- вход которого поступает уровень. логичепает на схему совпадения 5. Выход 116 ской единицы с замкнутого контакта перезапрещаетпрохождениеимпульсовсчасто- 35 ключателя 96, на выходе элемента 79 той 10 Гц на вход делителя частоты 6 и формируется отрицательный перепад, котоимпульс с длительностью 1 мин не форми- рый проходя через элемент 2И-НЕ 81, поруется (фиг.10е), Устройство переходит в ре- ступает на тактирующий вход D-триггера 65 жим ожидания в этом состоянии на (С) и переписываетуровеньлогической едииндикаторах регистратора 10 высвечивает- 40 ницы с инверсного на прямой выход ся нулевой результат. При поступлении им- (фиг.11,б). С прямого выхода 0-триггера 65 пульсов частоты дыхания (фиг.10г) через элемент 2И-НЕ 77 этот отрицательD-триггер 63 переключается, íà его инверс- ный перепад поступает на один из входов ном выходе устанавливается уровень логи- элемента 2ИЛИ-НЕ 69, на другой вход коточеского нуля, на прямом — логической 45 рого поступает со входа 105 частота 10 Гц единицы.Делительчастоты6(фиг.10е)начи- (через инвертор 73). На выходе элемента нает формировать импульс с длительностью 2ИЛИ-Н Е 69 формируется последователь"1 мин" (момент времени t2), Одновременно ность импульсов, количество которых несет с прямого выхода D-триггера 63 импульс информацию о временном значении периоположительной полярности поступает.на 50 да дыхания (фиг.11,в). Через элементы формирователь короткого импульса 2ИЛИ-НЕ 68 и инвертор 74 информация (фиг.10,д), собранный на Р триггере 64, ре- поступает на вход счетчика-дешифратора зисторе 88, диоде 94 и конденсаторе 93. регистратора 10. При поступлении второго

Этот импульс поступает на установочный импульса (окончание периодадыханият2), вход (111 0-триггера 54 делителя частоты 6 55 0-триггер 65 переключается и своим уров (фиг.7). Положительный импульс длительно- нем логического нуля воздействует на вход стью "1 мин" поступает на вход элемента элемента 77, на выходе которого уровень

2И вЂ” НЕ 78, на выходе которого формируется логической единицы (cM. сг на фиг. 11, а), коуровеньлогическогонуля,которыйпоступа- тарый поступает на вход логического элеет на один из входов элемента 2ИЛИ-НЕ 67 мента 69 и запрещает прохождение

1803037 положительных импульсов 10 Гц, По окснчании процесса измерения на выходе элемента 2И вЂ” НЕ 80 формируется отрицательный перепад, который дифференцируется элементами 91, 87, 95 (фиг.11,е) и вви,де короткого импульса пропускает на вход одновибратора (элементы 82, 92, 89, 75) на выходе которого формируется отрицательный импульс, определяющий длительность индикации результата измерения. В момент времени tg (фиг,11,ж) на выходе одновибратора устанавливается уровень логической единицы (фиг.11,д), который поступает на вход ФОИ 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 случае (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 дыхания чувствительного элемента влажности позволило надежно получать информацию о параметрах дыхания.

Все элементы электронно-преобразующей части предлагаемого устройства, совместно 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, период дыхания, объем выдыхаемого воздуха.

При необходимости легко определяется задержка дыхания самим оператором. Не исключена возможность определения других параметров, таких как глубина дыхания ит,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 последователь10 но соединенные датчик, формирователь электрического сигнала, формирователь длительности огибающей электрического сигнала, включающий в себя выпрямитель, соединенный с компаратором напряжений, 15 выход которого подключен через блок управления к регистратору, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены последовательно соединенные схема совпадения и

20 делитель частоты, выход которого подключен к второму входу блока управления, формирователь одиночного импульса, первый вход которого соединен с вторым 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 вто30 рой 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

40 совпадений, 2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес 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 с третьим 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, от л v ч а ю щ е ес я тем, что формирователь электрического сигнала cîäåðæèò последовательно соединенные схему компенсации, дифференциальный усилитель и выпрямитель, при этом вход схемы компенсации подключен к вто25 блока управления, второй вход — с выходом

1803037

16 рому входу формирователя электрического сигнала, первый вход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, а выход — с выходом выпрямителя.

1803037

1803037

1803037

1803037

1803037

87 Pz

Составитель А. Олейников

Редактор Т. Мельникова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Бучок

Заказ 1014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101