Формирователь пачек импульсов для электростимулятора дыхания

(51) 4 Н 03 К 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57)ной т но в Цель цион ся п кваж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Отделение Всесоюзного научно-ис следовательского института электромеханики(72) А.Н.Безус, В.И.Глухов, А.Б.Галицкий, И.А.Ермаков и О,М.Глухова (53) 621,374.615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1094135, кл. Н 03 К 3/72, 05.11.82Авторское свидетельство СССР У 1215165, кл. Н 03 К 3/64, 29.01.85 ФОРМИРОВАТЕЛЬ ПАЧЕК ИМПУЛЬСОВ ЛЕКТРОСТИМУЛЯТОРА ДЫХАНИЯ Изобретение относится к импульсехнике и может быть использоваэлектростимуляторах дыхания. изобретения - расширение функ- альных возможностей - достигаеттем обеспечения регулировки ности пачек импульсов при достижении значения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки. Для этого в устройство дополнительно введены блок 6 элементов И, блок 7 пересчета, второй делитель 8 частоты и переключатель 9. На чертеже также показаны счетчики 1 и 2 импульсов, первый делитель 3 частоты, блок 4 сравнения, элемент И 5, Необходимость достижения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки обуславливается условием моделирования скорости сокращения диафрагмы, которая обеспечивает требуемую скорость потока воздуха при вдохе. Устройство позволяет формировать пачки импульсов сЬ 1независимой регулировкой скважности и частоты следования пачек, чем обес 1 печивается необходимая глубина и частота дыхания пациента при электро- стимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов. 2 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в электростимуляторах дыхания.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения регулировки скважности пачек импульсов при достижении значения конечной частоты импульсов в пачке ранее окончания пачки.Необходимость регулировки скважности пачек импульсов связана с необходимостью регулировки отношения вдоха к выдоху у больного. Необходимое количество кислорода, поступающего в кровь, будет обеспечено лишь при оптимальном соотношении СО и О в альвеолярном воздухе и в крови, омывающей легкие. Это соотношение поддерживается глубиной (длительностью вдоха) и частотой дыхания, причем с течением времени это соотношение у больного меняется. Таким образом, при электростимуляции дыхания требуется независимая регулировка скважности и частоты следования пачекимпульсов.Необходимость достижения конечной частоты импульсов в пачке ранееокончания пачки обуславливается условием моделирования скорости сокращения диафрагмы, которая обеспечивает требуемую скорость потока воздуха при вдохе, Экспериментальныеисследования показали, что искусст-,венный вдох под воздействием электростимуляции диафрагмы или диафраг-мальных нервов становится близким кфизиологическому естественному вдоху при нарастании частоты импульсовпо линейно-ступенчатому закону приблизительно до половины пачки, а втечение второй половины частота. импульсов должна оставаться неизменнойт,е. должно сохраняться конечное значение частоты.На фиг.1 приведена структурнаясхема формирователя пачек импульсовдля электростимулятора дыхания; нафиг.2 - временные диаграммы устройст.ва,Формирователь пачек импульсов для электростимулятора дыхания содержит первый и второй счетчики 1 и 2 импульсов, первый делитель 3 частоты, блок 4 сравнения, элемент И 5, блок 6 элементов И, блок 7 пересчета., второй делитель 8 чтоты, переключатель 9.Выход первого делителя 3 соединен с входом второго делителя 8, управляющие выводы которого соединены с второй контактной группой переключателя 9, первая контактная группа которого соединена с управляющими выво-,дами блока 7, вход которого соединенсо старшим разрядом первого счетчика 1 и с вторыми входами блока 6 эле 1 О ментов И, первые входы каждого соедииены с выходами первого счетчика 1,вхоц которого соединен с выходом второго делителя 8, а вход первого делителя 3 является входом импульсовэталонной частоты и соединен с входом второго счетчика 2, вход установки которого соединен с первым входомэлемента И 5 и с выходом блока 4,входы первой и второй разрядной групНа вход второго счетчика 2 с входа импульсов эталонной частотыустройства непрерывно поступает последовательность импульсов эталоннойчастоты, причем каждый импульс вызывает уменьшение кода на его выходах,а на вход сложения первого счетчика 1 непрерывно поступает последовательность импульсов с частотойследования в произведение коэффициентов деления первого 3 и второго. 8делителей частоты меньшей эталоннойи каждый импульс вызывает увеличение кода на его выходах,При логической 1 на старшемразряде первого счетчика 1 код навыходах блока 6 соответствует кодуна выходах первого счетчика .1, а прилогическом "О" на старшем разрядепервого счетчика 1 выходы блока 6находятся в состоянии логического 354045в 50и О независимо от кода на выходах первого счетчика 1. Коды на выходах блока 6 сравниваются поразрядно с к кодами второго счетчика 2 блоком 4, и при совпадении кодов на выходе 5 блока 4 появляется логическая "1",которая по входу установки второго счетчика 2 устанавливает на его выходах начальный код, и выход блока 20 пы которого соединены соответственно с выходами блока, с выходами второго счетчика 2 и выходами блока 6,а выход блока 7 соединен с вторь 1 мЬходом элемента И 5, выход которого 2 является выходом 10 устройства.Формирователь пачек импульсов дляэлектростимулятора дыхания работаетследующим образом.выходе блока 4 частоте на 15 20 25 Минимальное буемых на вход счетчика 2 для выходе блока 4 М =(2 - Н и м г+ 64 = 65, 35 40 45 50 55 4 возвращается в исходное состояние логиеского 0, формируя ем самым положительный импульс, Следующее совпадение кодов на выходах блока 6 и выходах второго счетчика 2 вызывает появление на выходе блока 4 положительного импульса и т.д.Рассмотрим закон изменения частоты импульсов, формируемых на выходе блока 4. Для этого возьмем число разрядов счетчиков 1 и 2, равные 8. Тогда при логической на старшем разряде первого счетчика 1 код на его выхода изменяется от значения 10000000 до 11111111 или в десятичном исчислении от Н = 128 до Нг = 255. Предположим, что начальньй код на выходах второго счетчика 2 соответствует числу 01000000 или в двоичном исчислении Ня= 64,Тогда максимальное число импульсов, поступающих на вход второго счетчика 2 для появления импульса на выходе блока 4вМ с= 2 +Ннач- Н = 192 число импульсов, тревычитания второго появления импульса наравно308отражает отношение конечной частоты Гик начальной, т.е. в в , то отсюда выте(кает, что 1 иГ, . Так как код на выходах первого счетчикаувеличивается, а код на выходах второго счетчика 2 уменьшается со скоростью в произведение коэффициентов деления первого и второго делителей 3 и 8 частоты большей эталонной, причем скорости изменения кодов постоянны, то частота импульсов на выходе блока 4 увеличивается от импульса к импульсу по линейно-ступенчатому закону. При логическом "0" на старшем разряде первого счетчика 1 код на выходах блока 6 равен 00000000, т.е, 0 в десятичном исчислении, поэтому число импульсов, требуемых на вход вычитания второго счетчика 2 для появления импульса на выходе блока 4 сравнения, постоянно и равно М = 64, что соответствует постоянной сравнения.На фиг,2 а показана последовательность импульсов на старшем разряде первого счетчика 1, а на фиг.2 о закон изменения частоты следования импульсов на выходе блока 4. Длительность логической "1" равна длительности логического О" в течение одного периода на старшем разрядепервого счетчика 1, так как он является двоичным, и эта длительностьравна л 1 и-с = -- К К 2Р 4 Яг фэ где К - коэффициент деления перЯвого делителя 3;К - коэффициент деления второЯгго делителя 8На фиг.2 й показан сигнал на выходе блока 7, у которого логическая 1, формируется в течение одного периода импульсов на старшем разряде первого счетчика 1, а логический О" - в течение времени, кратного данному периоду. Изменение КЯ осуществляется переключателем 9. С из- менением коэффициента Км деления второго делителя одновременно изменяется и коэффициент К деления блока 7. ЗначениЯ Кя и Кэ пРи каждом положении переключателя 9 выбираются .такими, чтобы произведение КЯг КЯ былО постояннОЙ величиноЙ. Тогда период Т (см. Фиг.25), рав- ный эпри изменении положения переключателя 9 не изменяется. Но длительность логической "1", равная1иКК 2Яизменяется, Скважность, равная отТношению- = К , регулируется изме 7 Яз,нением положения переключателя 9 присохранении значения периода Т.При логической "1" на выходе блока 7 открывается элемент И 5 и сигнал с выхода блока 4 поступает навыходО, а при логическом 0 навыходе блока 7 элемент И 5 закрывается,и на его выходе постоянно присутствует сигнал логического 0. Т.е.на выходе 10 формируются пачки импульсов с законом изменения частотыследования импульсов в пачке, показанном на фиг,2 г.Частота следования пачек импульсов (формула 2) регулируется посредством изменения коэффициента деления первого делителя 3 частоты, а скважность пачек импульсов - изменением положения переключателя 9, При этом начальная и конечная частоты импульсов сохраняют свои значения, так как они не зависят от коэффициентов деления первого и второго делителей 3 и 8 частоты, блока 7, а опреде- ляются, соответственно, начальным и конечным кодом на выходах первого счетчика 1, эталонной частотой и начальным кодом второго счетчика 2.Предлагаемое устройство позволяет:формировать пачки импульсов с независимой регулировкой скважности и частоты следования пачек (этим обеспечивается необходимая глубина и частота дыхания для любого пациента при электростимуляции диафрагмы или диафрагмальных нервов);обеспечить достижение конечной частоты следования импульсов в пачке ранее окончания пачки импульсов, а именно в середине пачки импульсов (этим обеспечивается моделирование скорости сокращения диафрагмы, обеспечивающей требуемую скорость потока вдыхаемого воздуха),"сохранять начальную и конечную частоту импульсов в пачке при изменении длительности пачки импульсов (этим обеспечивается моделирование физиологического процесса дыхания и не наблюдается усталости и болевых ощущений стимулирующих диафрагмальных нервов или диаФрагмы);формировать пачки импульсов в автоматическом режиме, благодаря чему не требуется сигнал установки. Формула изобретенияФормирователь пачек импульсов дляэлектростимулятора дыхания, содержащий первый, целитель частоты, пер вый и второй счетчики импульсов, последовательно соединенные блок сравнения и элемент И, причем разрядныевыходы второго счетчика импульсов соединены с первой группой разрядных 10входов блока сравнения, выход которого соединен с установочным входомвторого счетчика импульсов, входыпервого делителя частоты и второгосчетчика импульсов соединены с вхо дом импульсов эталонной частоты, авыход элемента И - с выходом формирователя, о т л н ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулировки скважности пачек импульсов при достижении значения конечной частоты импульсов впачке ранее окончания пачки в него.введены блок элементов И, блок пег 5ресчета, второй делитель частоты ипереключатель, причем выходы первого счетчика импульсов соединены спервыми входами разрядов блока элементов И, вторые входы которых соЗ 11.единены с выходом старшего разрядапервого счетчика импульсов и зходомблока пересчета, управляющие входыкоторого соецинены с первой контактной группой переключателя, вторая 35 контактная группа которого соединена с управляющими входами второгоделителя частоты, вход которого соединен с выходом первого делителячастоты, а вьход - с входом первого 40 счетчика импульсов, при этом выходы блока элементов И соединеныпоразрядно с второй группой входовблока сравнения, а выход блока пересчета соединен с вторым входом эле 45 мента И.ираж 816рственного комиобретений и отка, И, Раушск ета СССРтийя наб., д. 4/5