Устройство для измерения параметров внешнего дыхания

Устройство для измерения параметров внешнего дыхания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

<щ 728837

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Зьявлено 201276 (21) 2430623/28-13 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки Мо

A 61 В 5/08

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2504.80- Бюллетень М9 15 (53) УДК 615.475

:611.2 (088.8) Дата опубликования описания 260480 (72) Автор изобретения

С.П. Бибик (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВНЕШНЕГО

ДЫХАНИ Я

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для функциональной диагностики органов дыхания.

Иэ вестно устройство для измерения параметров внешнего дыхания, содержащее измерительный преобразователь дыхания (1) .

Однако известное устройство не обеспечи вает достоверности ин формации о параметрах ды,ания, измеряемыхх з а оди н ци кл .

Белью изобретения является повышение достоверности информации.

Это достигается тем, что в уст-. ройство введены две последовательно соединенные схемы сравнения, преобразователь длительностей входа и выхода, два интегратора, ключевая схема с цепями коммутации, схема совпадения и выходное устройство.

Причем входы преобразователя длительностей входа и выхода и первойi схемы сравнения подсоединены к выходу измерительного преобразователя дыхания, обросолые входы двух интеграторов и выходного устройст; ва подключены к выходу первой схевы сравнения, а сигнальный вход второго интегратора через цепи коммутации ключевой схемы подключен к выходу измерительного преобразователя дыхания и к выходу первого интегратора, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя длительностей входа и выхода, при этом выход второго интегратора подсоединен ко второму входу второй схемы сравнения, а выходы преобразователя длительностей входа и выхода и второй схем сравнения подключены через схему совпадения к сигнальному входу выходного устрой.ст в а.

На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения параметров внешнего дыхания.

2О Устройство содержит измерительный преобразователь 1 дыхания, в качестве которого могут быть использованы, например, пневмотахометр, прессоспирограф, плетизмог25 раф, быстродействующие гаэоаналиэаторы, преобразователь 2 длительностей входа и выхода, в качестве которого может быть испольэовано реле, управляемое потоком дыхания, 3() схемы 3, 4 сравнения, причем в

728837 i ьх.1 т i (3) 0 „, О Т; (4) о,„,=к, т, () 65

7 состав схемы 4 сравнения входят нуль-индикатор 5 и триггер 6, интеграторы 7 и 8, из которых интегратор 7 служит для интегрирования интервала времени цикла дыхания, а интегратор 8 для интегрирования текущих значений параметров. Ключевая схема 9 включает схему 10 совпадения и реле 11 с цепями 12, l3 и 14 коммутации; в исходное устройство 15 входят генератор 16, схема 17 и счетчик 18.

При измерении среднего значения объемной скорости воздушного потока дыхания эа цикл дыхания предлагаемое устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал, пропорциональный объемному расходу воздушного потока дыхания, снимаемый с выхода измерительного преобразователя

1 дыхания, например пневмотахографа, поступает на входы схе4ь2 3 сравнения, преобразователя 2 и через цепи 12, 13 реле 11 на вход интегратора 8, обеспечивающего интегрирование расхода. воздушного потока дыхания. Напряжение на выходе интегратора 8 на входе имеет положительное значение и пропорционально объему вдыхаемого воздуха. В некоторый момент времени сигнал потока дыхания переходит через нуле ой уровень, вызывающий срабатывания схемы 3 сравнения, выходной импульс которой, поступая в цепи сброса интеграторов 7 и 8, триггера

6 и счетчика 18 устанавливает их выходные величины в нулевые состояния, причем нулевой потенциал на выходе триггера 6„ поступающий на первый вход схемы 10 совпадения, является для нее разрешающим.

Ограниченное до постоянного уровня напряжение сигнала потока дыхания преобразователем 2 на вдохе име ет форму прямоугольного импульса положительного значения, продолжительность которого равна длительности вдоха. Это напряжение поступает на второй вход схемы 10 совпадения, накладывает на нее запрет, а также, поступая на вход интегратора 7, интегрируется им в заданном интервале времени, в результате чего выходное напряжение на интеграторе 7 пропорционально продолжительности вдоха и имеет отрицательное значение.

В следующий момент происходит смена вдоха на выдох. В связи с этим на выходе преобразователя 2 скачкообразно устанавливается нулевой уровень напряжения, который на выдохе обеспечит режим хранение интегратору 7 и даст разрешение схеме совпадения, выходной сигнал которой, поступая на управляющий вход реле 11 ключевой схемы

9, вызовет размыкание цепей 12 и

13 и эа2ыкание 13 и 14. При этом вход интегратора 8 подключается к выходу интегратора 7. Отрицательное напряжение постоянной величины на выходе интегратора 7 времени, поступая на вход интегратора 8 параметра, вызывает линейный разряд последнего, в связи с чем на его выходе формируется линейно-падающее напряжение, поступающее на вход схемы

4 сравнения, входом которой является вход нуль-индикатора 5. Далее величина линейно-падающего напряжения сравняется с нулевым уровнем.

В этот момент срабатывает нуль-ин1З дикатор 5 и переключает триггер 6 в состояние, при котором на выходе триггера 6 устанавливается положительное напряжение, накладывающее запрет на вход схемы 10 совпадения.

20 На выходе схемы 10 устанавливается нулевой уровень, от которого выключатся реле 11, а его цепи 13, 14 подсоединяют вход интегратора 8 к выходу измерительного преобразователя 1 дыхания с целью подготовки его к интегрированию следующего цикла дыхания. Сформированный на выходе схемы 10 положительный импульс прикладывается к входу схемы 17 выходного устройства 15 и разрешает прохождение импульсов генератора 16 через схему 17 на вход счетчика 18.

Продолжительность временного интервала, сформированного ключевой схемой 9 и снимаемого с выхода схемы 10, пропорциональна частному от деления объема вдыхаемого воздуха (;) на йродолжительность вдоха (т, ), Можно э апис ать, что

V.

Ф

4Я А где А — угол между осью времени и эпюрой линейно-падающего напряжения

45 на выходе интегратора 8.

Из уравнения (1) следует, что

v; ч . (2)

С другой стороны Ч; можно выразить э0,как где 0в .q — входное напряжение интегратора 8, которое является одновременно выходным для интегратора 7. где Оо4-р.— напряжение на выходе преобразователя 2, Так как 0 „р сопе1 . то выражение

2 (4) можно записать в виде

728837

tga=K, т; 6) !

25 (9) У( и ° К ат

35

55

Из равенства правых частей выражений (2) и (3) следует, что

1)ьхл=Щ <)«или с учетом выражения

Подставляя выражение (6 a выражение (1) получим, что временный интервал соответствует выражению т= —, (7)

Число импульсов М на выходе схемы 17 эа время ч: опишется выражением

N*f «или N, ((8) л л где т — ча ст от а сл едо в а ни я и мпул ьсов генератора 16 °

Так как f-const,то из выражения (8) —, можно обозначить через

К . Величина К g — т арировочный коэффициент . Принимая во внимание сказанное, выражение (8) примет вид л

Если учесть, что объем входа выражается через объемный расход в виде а

«,.J «,(«)а, (о)

t( где V;(1) — функци- объемного расхода входа, то выражение (9) с учетом выражения (10) примет вид

Х

". —,.; 1" («) 8«(< ) л

Таким образом выражение (11) показывает, что число импульсов, поступивших на вход счетчика 7, прямо пропорционально объему вдоха и обратно-пропорционально продолжительности вдоха. Физический смысл уравнения (9) состоит в том, что число

Й соответствует средней величине объема воздуха, вдыхаемого человеком в единицу времени.

По окончании интервала т вход интегратора 8 подключается цепями

12, 13 реле 11 к выходу измерительного преобразователя 1 дыхания.

Это приводит к интегрированию части выдыхаемого потока воздуха. В момент смены фазы дыхания срабатывает схема 3 сравнения и ее выходной импульс сбрасывает интеграторы

7 и 8, счетчик 18 и триггер 6 в нулевое состояние. Устройство подготовлено для измерения среднего значения объемной скорости вдыхаемого воздуха следующего дыхательного цикла. Процесс измерения далее повторяется, Измерение предложенным устройством среднего значения объемной скорости выдыхаемого воздуха обеспечивается изменением полярности выходного сигнала измерительного преобразователя 1 дыхания, при этом напряжение сигнала выдоха будет иметь положительное значение, а вдоха — отрицательное. Устройство на выдохе функционирует так же,как и на вдохе.

При измерении средних значений транспульмонального, альвеолярного и пищеводного давлений, концентраций кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе устройство работает так же, как и при измерении среднего з начени я объемной скорости воздушного потока дыхания, имеется различие только в типе измерительного преобразователя дыхания.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую достоверность информации.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров внешнего дыхания, содержащее измерительный преобразователь дыхания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности информации, в него введены две последовательно соединенные схемы сравнения, преобразователь длительности вдоха и выдоха, два интегратора, ключевая схема с цепями ко мутации, схема совпадения и выходное устройство, причем входы преобразователя длительностей вдоха и выдоха и первой схемы сравнения подсоединены к выходу измерительного преобразователя дыхания, сбросовые входы двух интеграторов и выходного устройства подключены к выходу первой схемы сравнения, а сигнальный вход второго интегратора через цепи коммутации ключевой схемы подключен к выходу измерительного преобразователя дыхания и к выходу первого интегратора, сигнальный вход которого подключен к выходу преобразователя длительностей вдоха и выдоха, при этом выход второго интегратора подсоединен ко втсрому входу второй схемы сравнения, а выходы преобразователя длительностей вдоха и выдоха и второй схемы сравнения подключены через схему совпадения к сигнальному входу выходного устройства.

Источники информации, принятые во внимание ;ри экспертизе

1. Соломенцева T.Â. Исследование и разработка метода и средств для экспресс-анализа дыхательной функции при массовых обследованиях. Автореферат на соискание ученой степени кандидата тех. наук„ N., BHHHMII,)974

728837

Составитель В. Остапчук

Редактор A. Бер ТехредН.Ковалева Корректор Н. Стец

Заказ 1857/5 Тираж 673 Подпи сное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеНий и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. У)кгород, ул. Проектная, 4