Электростимулятор дыхания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1292 4 А 61 Н 31 ПИСАН ОБРЕТЕН И Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ ого научно-иссл лектромеханики ство СССР(54) ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР ДЫХАНИЯ (57) Изобретение относится к электростимуляторам дыхания, предназначено для электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов дыхательной недостаточности с целью ее восстановления или компенсации, для реанимации и интенсивной терапии. Цель изобретения - обеспечение искусственного процесса дыхания, близкого к физиологическому. Электростимулятор содержит формирователь 1 из генераторов 2 и 3, уси:Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(46) 28.02.87. Бюл,8 (71) Отделение Всесоюз довательского института (72) В. И. Глухов (53). 615,471 (088.8) (56) Авторское свидетел980713, кл. А 61 Н 3 литель 4, электроды 5, цепь 6 обратной связи из датчика 7 движений дыхания, компаратора 8, триггера 9, линии 10 задержки, генератора 11, элемента ИЛИ-НЕ 12, счетчика 13 и цифроаналогового преобразователя 14. формирователь 1 формирует пачки импульсов, соответствующие входу, промежутки между пачками - выдох пациента, которые через электроды 5 подаются к телу пациента. Амплитуда импульсов нарастает по линейному закону. Когда увеличивается сокращение диафрагмы, срабатывает датчик 7 и изменение напряжения на управляющем входе усилителя 4 прекращается. Электростимуляция осуществляется с постоянной амплитудой, большей порогового значения на величину, определяемую время задержки линии 10 пачками импульсов, моделирующими физиологический процесс дыхания, за счет автоматической установки оптимальной амплитуды импульсов, 1 ил.Изобретение относится к медицинской технике, а именно к электростимуляторам дыхания, и может быть использовано в медицинской практике для электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов у больных, страдающих дыхательной недостаточностью, с целью ее восстановления или компенсации, а также при реанимации и интенсивной терапии.Целью изобретения является обеспече 1 О ние искусственного процесса дыхания, близкого к физиологическому.На чертеже приведена блок-схема электростимулятора дыхания.Электростимулятор дыхания состоит из формирователя 1 сигналов стимуляции, со держащего генератор 2 сигналов низкой частоты и генератор 3 импульсов, усилителя 4 мощности, вход которого соединен с выходом генератора 3 импульсов, а выход -- с электродами 5, и цепи 6 обратной связи, включающей в себя датчик 7 движений дыхания, компаратор 8, триггер 9, линию 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 12, счетчик 13 и цифроаналоговый преобразователь 14.Выход компаратора 8 соединен с так товым входом триггера 9, информационный вход которого соединен с плюсовой шиной источника питания, а вход установки нуля - с выходом генератора 2 низкочастотного сигнала и входом установки нуля счетчика 13, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 12, первый вход которого соединен с выходом линии 1 О задержки. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 12 соединен с выходом генератора 11 тактовых импульсов, а выходы счетчика 13 поразрядно соединены с входами преобразователя 14, выход которого соединен с входом управления усилителя 4 мощности.Электростимулятор дыхания работает следующим образом.Формирователь 1 формирует низкочас тотную им пульсную последовательность, при О которой на выходе генератора 3 импульсов формируются импульсы с законом изменения частоты следования, моделирующим физиологический вдох человека, а при 1 на выходе генератора 2 импульсы отсутствуют. На выходе формирователя 1 формируются пачки импульсов, причем пачка импульсов - это вдох пациента, пауза между пачками импульсов - выдох пациента. Пачки импульсов, поступая на вход 50 усилителя 4 мощности, усиливаются и поступают с помощью электродов 5 к телу пациента для электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов, причем амплитуда импульсов на выходе усилителя 4 пропорциональна величине напряжения на его управляющем входе, следовательно амплитуда импульсов на выходе усилителя 4 изменяется по линейному закону от нуля до требуемой величины.Формирование напряжения на управляющем входе усилителя 4 мощности происходит следующим образом.Сигнал 1 на выходе генератора 2 поступает на вход установки нуля триггера 9 и счетчика 13, устанавливая их выходы в состояние О. В качестве счетчика 13 используется двоичный п-разрядный счетчик, работающий в режиме сложения. Сигналы О на входах преобразователя 14 вызывают появление на его выходе напряжения равного нулю, т. е. напряжение на управляющем входе усилителя 4 мощности равно нулю.При появлении на выходе генератора 2 сигнала О этот сигнал поступает на вход установки нуля триггера 9 и счетчика 13 и разрешает их работу. При этом на выходе триггера 9 присутствует сигнал О и он, поступая через линию 10 задержки на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 12, разрешает прохождение импульсов с выхода генератора1 тактовых импульсов через второй вход элемента ИЛИ-НЕ 12 инвертированными на счетный вход счетчика 13. Каждый положительный перепад данной импульсной последовательности изменяет код на выходах счетчика 13, причем изменение происходит линейной, так как частота импульсов, поступающая с выхода генератора 11 тактовых импульсов, постоянна, к тому же скорость изменения кода прямо пропорциональна частоте импульсов. Линейное изменение кода на выходе счетчика 13 вызывает линейное изменение напряжения на выходе преобразователя 14, которое, поступая на управляющий вход усилителя 4 мощности, вызывает рост амплитуды импульсов на выходе усилителя 4 по линейному закону со скоростью, определяемой частотой импульсов, формируемых генератором 11 тактовых импульсов. Выход усилителя 4 при помощи электродов 5 подключается к телу пациента для электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов.При достижении амплитуды импульсов на выходе усилителя 4, равной пороговому значению, при котором наступает электро- стимуляция дыхания, т.е. увеличение величины сокращения диафрагмы, срабатывает датчик 7 дыхания. В качестве датчика 7 дыхания может использоваться усилитель миографа, который подключается с помощью дополнительных электродов к телу пациента и фиксирует сокращение диафрагмы. Сигнал с выхода датчика 7 дыхания, величина которого пропорциональна величине сокращения диафрагмы, поступает на вход компаратора 8 и опрокидывает его выход из исходного нулевого состояния в состояние 1 (порог срабатывания компара1292774 формула изобретения Составитель Ф. РогожанскийРедактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор Г. РешетникЗаказ 308/б Тираж 596 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тора 8 выбирают таким, чтобы компаратор 8 не опрокидывался при сокращении диафрагмы от спонтанного вдоха пациента, т, е. без электростимуляции дыхания). Так как информационный вход триггера 9 подключен к положительной шине источника питания, то положительный перепад, поступающий с выхода компаратора 8 на тактовый вход триггера 9, вызывает опрокидывание его из состояния О в состояние 1, которая, поступая через линию 10 задержки на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 12 устанавливает его выход в состояние О и запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 11 тактовых импульсов через второй вход элемента ИЛИ-НЕ 12 на счетный вход счетчика 13 для изменения кода на его выходах. Изменение напряжения на управляющем входе усилителя 4 мощности прекращается, прекращается изменение амплитуды импульсов на выходе усилителя 4 и осуществляется электростимуляция дыхания с постоянной амплитудой импульсов до окончания пачки импульсов. Величина постоянной амплитуды импульсов в пачке больше порогового значения амплитуды, при котором наступает электростимуляция ды хания, так как останов изменения кода после срабатывания датчика 7 дыхания происходит с задержкой, определяемой временем задержки прохождения сигналачерез линию 10 задержки. Превышение постоянной амплитуды импульсов над пороговым З 0 значением прямо пропорционально времени задержки прохождения сигнала 1 через линию 10 задержки, частоте импульсов генератора 11 тактовых импульсов и величине приращения напряжения на выходе преобразователя 14 при поступлении одного импульса на счетный вход счетчика 13 и выбирается из условия эффективного сокрашения диафрагмы при отсутствии болевых ощущений у пациента.Устройство, формируя пачки импульсов, модели рующих физиологический процесс дыхания, позволяет автоматически устанавливать оптимальную амплитуду импульсов, требуемую для эффективного сокращения диафрагмы. Электростимулятор дыхания, содержащий последовательно соединенные формирователь стимулирующих импульсов, усилитель мощности и электроды и цепь обратной связи, включающую в себя датчик дыхательных движений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения искусственного процесса дыхания, близкого к физиологическому, в нем цепь обратной связи выполнена в виде соединенных последовательно с датчиком дыхательных движений компаратора, триггера, линии задержки, элемента ИЛИ-НЕ, счетчика и цифроаналогового преобразователя и генератора тактовых импульсов, соединенного с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, причем К-входы триггера и счетчика параллельно соединены с формирователем стимулирующих импульсов, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с управляющим входом усилителя мощности.