Устройство для измерения частоты дыхания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 14,0375 (21) 2114195/13 Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет А 61 В 5/08 ГоотаарвтовааыЯ аоеатотСаввта Нааастров СССРао долам азобрвтвиаЯи открытиЯ(43) Опубликовано 050977 Бюллетень 33 (45) Дата опубликования описания 0710.77.А.Крепки и аявител циальное конструкторско-технологическое бюр Медфизприбор УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТ ДЫХАНИЯ2 ороная.схеИзобретение относится к медицинскойдиагностической технике и может бытьиспользовано при исследовании и контроле функции внешнего дыхания в клинической и физиологической медицине, био логии, авиации и космонавтике, спорте,охране и гигиене труда,Известно устройство для измерениячастоты дыхания, содержащее датчик дыхания и электрическую схему измерения, )0состоящую из усилителя, триггера, формирователя импульсов сброса, счетчикаимпульсов, трехвходовой схемы И, схемыИЛИ, интегратора и компаратора 11Однако такое устройство из-за боль ших габаритов, веса и энергопотребления находит ограниченное применениедля исследования частоты дыхания в усвиях подвижности испытуемого, Кромего, запуск осуцествляется ручным 20особом, что представляет значительное неудобство в работе с индикатором.Целью изобретения является обеспечение измерений в условиях подвижностииспытуемого и биологическое управление процессом измерения,Поставленная цель достигается тем,что устройство имеет генератор пилообразного напряжения и формирователь постоянного интервала времени, причем 80 один из выходов триггера имеет трисвязи, первая из которых- с входом фмирователя импульсов сброса, выход кторого соединен со сбросовой цепьюсчетчика импульсов, входом формирователя постоянного интервала времении вторым входом трехвходовой схемы И,вторая связь - с входом интегратора,выход которого соединен с опорным входом компаратора, и третья связьс третьим входом трехвходовой схемы Ивыход которой соединенсо сбросовойцепью интегратора, выход фсрмирователя постоянного интервала времени соединен с первым входом трехвходовойсхемы И и через схему ИЛИ со сбросовойцепью генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом компаратора, выход последнего соединен с входом счетчикаимпульсов и через схему ИЛИ со сбросовой цепью генератора пилообразногонапряжения.На фиг.1 изображена структурма устройства для измерения частотыдыхания, на фиг, 2 - временные диаграммы работы устройства,Устройство содержит датчик 1 дыханияпредназначенный для преобразования дыхательного процесса в электрическии(41 лй 8 постоянного интервала времени,угнал, выход которого соединен с Рю- дом усилителя 2, усиливающим2 ающим до ограни- который сформирует импульс положительчения сигнал дыхания, выходвыход усилителя ной полярности (Фиг.2,е), снимающий2 соединен со счетным входом тром триггера блокировку с генератора 10 пилообраэени3, формирующего времременный интервал, 5 ного напряжения. В момент временипропорциональны длитй ельности дыхатель соответствующий моменту снятия блокио ми оного цикла. динО из выходов триггера ровки, генератор 10 начинает фор р 3 соединен с входом интегратора 4вать линейно растущее напряжение, доосуществляющего преп еобразование времен- стигающее уровня выходного напряженияспечиваного интервала, формируемого триггером)0 интегратора (фиг. 2,и) Это обеспя н 3, в пропорционал нь ое напряжение с ется тем что выходные напряжени иУФформирователем для5 ля выработки импуль тегратора 4 и генератора 10 пилообразса сброса выходходного счетчика б в нуль, ного напряжения, поступающие на опор 11с третьим входом трехт ехвходовой схемы 7 ный и сигнальный входы компаратораИ, обеспечивающе управлй ение сбросом обуславливают его срабатывание в момент154 н ль и его блокиРовку их равенства, Компаратор 11 вырабаты"интегратора в нульформирователя 5 соединен со ьс ( иг.2 к),котоВыход Формиро вает короткий импульс (фиг.сбросовой цепью счет чика б со вторым рый поступает в счетчик б и запоминаУ7 И и с запускающим вхо- ется им, а также через схему 9 ИЛИ повходом схемы и схо гене адом Формирователяователя 8 постоянного интер- ступает на блокировочный вх д РВыход формирователя 8 со тора 10 пилообразного напряжения и У 30освала времени. ыходего наединен с первымым входом схемы 7 .И и че- ществляет сброс линейно растущегреэ схему гехему 9 ИЛИ со сбросовой цепью ге" пряжения,анератора 1 пилоо ра0 б эного напряжения. Таким образом, на выходе генераторВходы комнаратора с оедине"ы с выхо 10 будет сформирован один зубец пило 254 с выходом генера- образного напряжения, По истечениидом интегратора и с11 гене а"тора 10, а его выходход через схему 9 ИЛИ действия импульса компаратора г рсоединен со сбросово це ьй и ю генератоРа тор 10 начнет снова формировать линейа 6 ге но растущее напряжениФ до момента сра 10 и со счетным входом счетчикне атор 10 вместе с ке с компаратором 11 батывания компаратора 11.Рб зования вы . Частотасрабатывания компаратора нах .оп едназначены для прес разРатора 4 в об- дится в обратно пропорциональной завиходного напряжения интеграторф овую вели- симости от уровня выходного напряжениярат ратно пропорциональную цифринтегратора 4. Иэ фиг. 2,и следует, чточину - частоту дЫхания в 1 вен.Устройство работает следующим образом.,- 1, 1- 1 (фиг.2,а) фазе дыхания "вдоху, а в интерв длительность пилообр ного1 2,выдоху, усиусиливается и ограничиваетпряжения, равная периоду олеся усилителем 2 (фиг.2,б).дования импульсов компарафронтом ограниченного сигнала дыхатора 11,ния в моменты 1, 1, и 1 переключается триггер 3 (фиг2,в), дл ительностьО - выходное напряжение интегратовыходных импульсОв к рв кото ого пропорци" 45 эьв.интра 4, пропорциональное длитель-.ональна длительности ды хательногоности дыхательного цикла;цикла.ва д. - угол нарастания пилообразногоУстройство работает в двава такта.напряжения генератора 10.Первый и второй такты соответствуютпервому и второму циклу дыхания и на(2)ятся соответственно в интервалахходятся со твгде )(, - коэффициент пропорциональности;ТВо в емя первого такта инта та интегратор 4 д 1 х, - длительность цикла дыхания,Во время и р а та интЧастота следования импульсов компарапреобраэует длет ительность выходного имо тора 11 (1 ) выражается зависимостьюпульса триггера 3 в напряжение, про ткомппорциональное длительности дыхательно 1го цикла (фиг.2,г. В момент временимп т ц, по окончании первого цикла дыхания,то есть первого такта, триггер 3; ереТак как 1 А= Сои 1= К, то число имлульключается и нулевым потенциалом выхо- Щ сов ( О ) компаратора за время Работычивает интегратору 4 Ржим генератора пилообразного напряженияанение и запускает Формировательопределяется из соотношения5 импульс которого сбрасывает счетчикй с к , т к6 импульсов в нуль (фиг. 2,д) . Заднифронт импульса сброса формирователя 5осуществляет также запуск Формировате-фФормула изобретения Устройство для измерения частотыдыхания, содержащее датчик дыханияи электрическую схему измерения, состоящую из усилителя, триггера, формирователя импульсов сброса, счетчика импульсов, трехвходовой схемы И , схемыИЛИ , интегратора и компаратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что , с цельюобеспечения измерений в условиях подвижности пациента и биологического управления процессом измерения, оно снабжено генератором пилообразного напряжения и формирователем постоянного интервала времени, причем один из выходовтриггера имеет три связи, первая изкоторых - с входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен со сбросовой цепью счетчика импульсов, входом формирователя поотоянногоинтервала времени и вторым входом трехвходовой схемы И , вторая связь - свходом интегратора, выход которого соединен с опорным входом компаратора,и третья связь - с третьим входом трех.входовой схемы И , выход которой соединен со сбросовой цепью интегратора,выход формирователя постоянного интер.вала времени соединен с первым входомтрехвходовой схемы И и через схему ИЛИсо сбросовой цепью генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом компаратора,выход последнего соединен с входомсчетчика импульсов и через схему ИЛИсо сбросовой цепью генератора пилообразного напряжения,где Г - длительность постоянного временного интервала.Если Г выбрать пропорциональным минутному интервалу времени с коэффициентом пропорциональности - , то выражение Г примет вид60 (5)аПодставляя (5) в (4), получаем числоимпульсов компаратора, соответствующеечастоте дыхания в 1 мин,60(6)По окончании действия постоянного )5временного интервала в момент временигенератор 10 блокируется нулевымпотенциалом, снимаемым с выхода формирователя 8 через схему 9 ИЛИ. В интервал времени (1 - 1) потенциалы, при ложенные ко входам схемы 7 И с выходовтриггера 3 и формирователей 5 и 8, принимают нулевое значение, и схема 7 Иполучает разрешение и блокирует интегратор 4 до момента времени 6( фиг, 252,ж и фиг.2,г).В момент времени 1 происходит сменафазы дыхания, сигнал которой, снимаемый с выхода усилителя 2, переключаеттриггер 3, в связи с чем на его выходез 0устанавливается положительный потенциал, накладывающий запрет на схему7 И, при этом блокировка с интегратора 4 снимается и начинается цикл измерения длительности дыхания за первыйтакт. За второй такт происходит запускустройства процессом дыхания, устройство получает биологическое управление,обеспечивая преобразование длительности дыхательного цикла в частоту дыхания в 1 вин по принципу, описанномувыше. Мгновенное значение частоты дыхания индицируется непрерывно в цифровом виде счетчика 6Экономическая эффективность устройства состоит в том, что оно содержит 45в 6,6 раза меньшее количество функциональных элементов при обеспечении вы"сокой точности измерения частоты дыхания и биологического управления процессом измерения, что уменьшает потребление электроэнергии, вес и габариты.В связи с этим, устройство можно выполнить в виде компактного, портативного прибора, переносимого испытуемым,и использовать в медицине, биологии, 56 охране и гигиене труда, спорте, авиации и космонавтике, а также в монтированых системах для наблюдения за состоянием тяжелобольных, в аппаратах искусственной вентиляции легких, а также в аппаратуре для контроля дыхания у водолазоь,Биологическое управление процессом измерения угрощает труд исследователя, позволяет автоматизировать исследование функции дыхания, а также испольэовать выходной число-импульсный код устройства для стыковки с аппаратурой биорадиотелеметрии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе,1. Авторское свидетельство Р 288844, кл. А 61 В 5/08,1972.571248 Риг, 1 Остапнова тельА. Демь ста хне 3149/3 ЦНИИПИ Тираж сударстве по д 3035 Мосн л в Патент, г.Ужгород, ул.Проект или ал П дактоо Л.Гончаро Корре Подпи Совета й и от окая н 77о комитетаизобретенЖРаш тоо М.Демчик ноеМинистров ССрытий