Устройство для измерения частоты дыхания

Устройство для измерения частоты дыхания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 571248 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140375 (21) 2114195/13

2 (б1) И. К . с присоединением заявки № (23) Приоритет

A 61 В 5/08

ГоотнарвтовноыЯ номнтот

Сааатв Ннннстров СССР оо долам оаобрвтвкоЯ н открытиЯ (53) УДК615.475 (088. 8) (43) Опубликовано 050977 Бюллетень №ЗЗ (45) Дата опубликования описания 071077 (72) Авторы изобретения С. П. Бибик, A. A. Стахов и С. A. Крепкий t

1 1 (71) Заявитель

Специ альное конструкторско-технологическое бюро Медфизприбор (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

ДЫХАНИЯ

Изобретение относится к медицинской диагностической технике и может быть использовано при исследовании и контроле функции внешнего дыхания в клинической и физиологической медицине, био-5 логии, авиации и космон авти ке, спорте, охране и гигиене труда.

Известно устройство для измерения частоты дыхания, содержащее датчик дыхания и электрическую схему измерения, )p состоящую из усилителя, триггера, формирователя импульсов сброса, счетчика импульсов, трехвходовой схемы И, схемы

ИЛИ, интегратора и компаратора (1)

Однако такое устройство из-за боль-15 ших габаритов, веса и энергопотребления находит ограниченное применение для исследования частоты дыхания в условиях подвижности испытуемого. Кроме того, запуск осуцествляется ручным 20 способом, что представляет значительное неудобство в работе с индикатором.

Целью изобретения является обеспечение измерений в условиях подвижности испытуемого и биологическое управле- 28 ние процессом измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет генератор пилообразного напряжения и формирователь постоянного интервала времени, причем 80 один из выходов триггера имеет три связи, первая из которых- с входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен со сбросовой цепью счетчика импульсов, входом формирователя постоянного интервала времени и вторым входом трехвходовой схемы И, вторая связь — с входом интегратора, выход которого соединен с опорным входом компаратора, и третья связь с третьим входом трехвходовой схемы И, выход которой соединен со сбросовой цепью интегратора, выход фсрмирователя постоянного интервала времени соединен с первым входом трехвходовой схемы И и через схему ИЛИ со сбросовой цепью генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом компаратора, выход последнего соединен с входом счетчика импульсов и через схему ИЛИ со сбросовой цепью генератора пилообразного напряжения.

На фиг.1 изображена структурная.схема устройства для измерения частоты дыхания, на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит датчик 1 дыхания, предназначенный для преобразования дыхательногo процесса в электрическии

571 248

ab » Инт

1д д. (4l лй 8 постоянного интервала времени, сигнал, выход которого соединен с р о дом усилителя 2, усиливающим

2 ающим до ограни- который сформирует импульс положитель чения сигнал дыхания, выход выход усилителя ной полярности (фиг. 2, е), снимающий

2 соединен со счетным входом тр

Ом триггера блокировку с генератора 10 пилообраэени

3, формирующего врем ременный интервал, 5 ного напряжения. В момент времени пропорциональны длит и ельности дыхатель соответствующий моменту снятия блокио ми оного цикла. дин

О из выходов тРиггеРа ровки, генератор 10 начинает фор р3 соединен с входом 4 saTb линейно ра осуществляющего пре п еобразование времен- стигающее уровня выходного напряжения спечивано го ин терв ала, фоРмиРУемого тРиггеРом)0 интегратоРа (фиг. 2 и) Это обесп ! я н3, в пропорционал н ь ое напряжение с ется тем что выходные напряжени и

I формирователем для

5 ля выработки импуль тегратора 4 и генератора 10 пилообразса сброса выход ходного счетчика 6 в нуль ного напряжения, поступающие на опор11 с третьим входом трех т ехвходовой схемы 7 . ный и сигнальный входы компаратора обеспечивающе управл и ение сбросом обуславливают его срабатывание в момент

4 н ль и его блокировку их равенства, Компаратор 11 вырабаты" интегратора в нуль формирователя 5 соединен со ьс (иг. 2 к), котоВыход формиро вает короткий импульс (фиг. сбросовой цепью счет чика 6 со вторым рый поступает в счетчик 6 и запоминаУ

7 И и с запускающим вхо ется им, а также через схему 9 ИЛИ повходом схемы и с хо гене адом формирователя ователЯ 8 постоЯнного интер- ступает на блокировочный вх д р

Выход формирователя 8 со тора 10 пилообразного напряжения и У30 ос вала времени. ыход его наединен с первым

ым входом схемы 7 И и че ществляет сброс линейно растущег реэ схему reхемУ 9 ИЛИ со сбросовой цепью re- пряжения а нератора 1 пилоо ра

0 б эного напряжения. Таким образом, на выходе генератор

Входы комнаратора с

11 оединены с выхо- 10 будет сформирован один зубец пило25

4 с выходом reHepa- образного напряжения. По истечении дом интегратора и с

11 гене а" тора 10, а его выход ход через схемУ 9 ИЛИ действия импульса компаратора г р соединен со сбросово це ь и и ю генератора тор 10 начнет снова формировать линейа 6 re но растущее напряжениФ до момента сра10 и со счетным входом счетчик не атор 10 вместе с к е с компаратором 11 батывания компаратора 11.

P б зования вы- 0 . Частота срабатывания компаратора нахои едназначены для прео раз

Р атора 4 в об- дится в обратно пропорциональной завиходного напряжения интегратор ф овую вели- симости от уровня выходного напряжения рат Р атно пропорциональную цифр интегратора 4. Иэ фиг. 2,и следует, что чину — частоту дЫхания в 1 ьян.

Устройство работает следующим образом., (1)

Электрический сигнал,, снимаемы датчика 1 дыхания и условно соответнн 1 -t;t ствующий в интервалах времени (фиг.2,а) фазе дыхания -вдо ху, а в интерв где — длительность пилообразного на-

1 2. выдоху, уси усиливается и огранйчивает- 40 пряжения, равная периоду олеся усилителем 2 (фиг.2,б). дования импульсов компараФронтом ограниченного сигнала дыхатора 11, ния в моменты 1„, t и 1 переключается триггер 3 (фиг ° 2,в), дл ительность выходное напряжение интегратовыходных импульсОв к р в кОтО ОГО пропОрци 45 ЭЫ» унт ра 4 пропорциональное д ительональна длительности ды хательного ности дыхательного цикла; цикла. ва — угол нарастания пилообразного

Устройство работает в два ва такта. напряжения генератора 10, Первый и второй такты соответствуют первому и второму циклу дыхания и на- 50 выл.инт. Аы» (2) ятся соответственно в интервалах ходятся со тв где ",- коэффициент пропорциональности;

Т

Во в емя первого такта инт а та интегратор 4 *> ». — длительность цикла дыхания.

Во время и р а та инт

Частота следования импульсов компарапреобраэует дл ет ительность выходного им о тора 11 (f ) выражается зависимостью пульса триггера 3 в напряжение, проКОМ порциональное длительности дыхательно1 ЫЬ

ro цикла (фиг. 2, г) . В момент времени кОмп Т И (3) (, по окончании первого цикла дыхания, то есть первого такта, триггер 3 ;-..ереТак как 1$A= Const= К, то число имлульключается и нулевым потенциалом выхо 60 сов (и ) компаратора за время Работы

Да обеспечивает интеграторУ 4 Р жим генератора пилообразного напряжения ХРанение и запускает фОРмирователь () определяется из соотношения

5 импульс которого сбрасывает счетчик

Ю и K, Ã К, 6 импульсов в нуль (фиг. 2,д) . Задни

1 Ъ фронт импульса сброса формирователя 5 осуществляет также запуск формировате-65

571248 формула изобретения

Устройство для измерения частоты дыхания, содержащее датчик дыхания и электрическую схему измерения, состоящую из усилителя, триггера, формирователя импульсов сброса, счетчика импульсов, трехвходовой схемы И, схемы

ИЛИ, интегратора и компаратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерений в условиях подвижности пациента и биологического управления процессом измерения, оно снабжено генератором пилообразного напряжения и формирователем постоянного интервала времени, причем один из выходов триггера имеет три связи, первая из которых — с входом формирователя импульсов сброса, выход которого соединен со сбросовой цепью счетчика импульсов, входом формирователя постоянного интервала времени и вторым входом трехвходовой схемы И, вторая связь . — с входом интегратора, выход которого соединен с опорным входом компаратора, и третья связь — с третьим входом трехвходовой схемы И, выход которой соединен со сбросовой цепью интегратора, выход формирователя постоянного интер.вала времени соединен с первым входом трехвходовой схемы И и через схему ИЛИ со сбросовой цепью генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с сигнальным входом компаратора, выход последнего соединен с входом счетчика импульсов и через схему ИЛИ со сбросовой цепью генератора пилообразного напряжения. где — длительность постоянного временного интервала.

Если Г выбрать пропорциональным минутному интервалу времени с коэффициентом пропорциональности —, то выражение Г примет вид т

1 „ 6O (5) л

Подставляя (5) в (4), получаем число импульсов компаратора, соответствующее частоте дыхания в 1 мин.

60 (6)

IIa окончании действия постоянного )5 временного интервала в момент времени генератор 10 блокируется нулевым потенциалом, снимаемым с выхода формирователя 8 через схему 9 ИЛИ. В интервал времени (т — t ) потенциалы, при-20 ложенные ко входам схемы 7 И с выходов триггера 3 и формирователей 5 и 8, принимают нулевое значение, и схема 7 И получает разрешение и блокирует инте. гратор 4.до момента времени t6(фиг. д5

2,ж и фиг.2,г).

В момент времени t происходит смена фазы дыхания, сигнал которой, снимаемый с выхода усилителя 2, переключает триггер 3, в связи с чем на его выходе30 устанавливается положительный потенциал, накладывающий запрет на схему

7 И, при этом блокировка с интегратора 4 снимается и начинается цикл измеРения длительности дыхания за первый 35 такт. За второй такт происходит запуск устройства процессом дыхания, устройство получает биологическое управление, обеспечивая преобразование длительности дыхательного цикла в частоту дыхания в 1 вин по принципу, описанному выше. Мгновенное значение частоты дыхания индицируется непрерывно в- цифровом виде счетчика 6.

Экономическая эффективность устройства состоит в том, что оно содержит 45 в 6,6 раза меньшее количество функциональных элементов при обеспечении высокой точности измерения частоты дыхания и биологического управления процессом измерения, что уменьшает потребле- 50 ние электроэнергии, вес и габариты.

В связи с этим, устройство можно выполнить в виде компактного, портативного прибора, переносимого испытуемым, и использовать в медицине, биологии, 55 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. A 61 В 5/08,1972.

571248 Риг, t

Put. Z

Составитель В. Остапчук

Редактор Л.Гончарова Техред Демьянова Коооектоо М.Демчик

Заказ 3149/3 Тираж 677 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4