DD205613A1

DD205613A1 - Zeitsteuersystem fuer die inspirations- und exspirationsphase

Info

Publication number: DD205613A1
Application number: DD24054082A
Authority: DD
Inventors: Frank Stiegler; Hans-Juergen Horn
Original assignee: Frank Stiegler; Horn Hans Juergen
Priority date: 1982-06-08
Filing date: 1982-06-08
Publication date: 1984-01-04

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN ZEITSTEUERSYSTEM FUER DIE INSPIRATIONS- UND EXPIRATIONSPHASE, DAS DEN ARBEITSZYKLUS EINES BEATMUNGSGERAETES BESTIMMT, DESSEN ELEKTRONISCHE STEUERUNG AUS INTEGRIERTEN SCHALTKREISEN AUFGEBAUT UND MIT EINEM ATMUNGSFREQUENZRECHNER VERSEHEN IST. DIE ERFINDUNG BEZWECKT NEBEN DER BERECHNUNG DER ATEMFREQUENZ AUCH DIE BERECHNUNG DESATEMZEITVERHAELTNISSES BEI GLEICHZEITIGER NUTZUNG DER IM DD-WP A 61 M/235774 BESCHRIEBENEN ZEITFOLGESTEUERUNG. DER RECHENPROZESS DES ATEMVERHAELTNISSES EINSCHLIESSLICH SEINER OPTISCHEN ANZEIGE WIRD MIT EINEM MINIMALEN MEHRAUFWAND ZUR ZEITFOLGESTEUERUNG REALISIERT, INDEM DEN BESTEHENDEN INTEGRIERTEN SCHALTKREISEN ZWEI 4-BIT-SCHIEBEREGISTER UND VIER FLIP-FLOP SOWIE EIN SCHALTER SIGNALVERKNUEPFT ZUGEORDNET WERDEN.

Description

240 5 40 7

Zeitsteuersystem für die Inspirations- und Exspirationsphase Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Zeitsteuersystem für die Inspirations- und Exspirationsphase, das den Arbeitszyklus eines Beatmungsgerätes bestimmt, dessen elektronische Steuerung aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut und mit einem Atemfreuuenzrechner versehen ist·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

In neuartigen Beatmungsgeräten sind nicht nur die Beatmungsarten durch einheitliche Beatmungssysteme steuerbar, sondern auch die Inspirationsphase und die Exspirationsphase werden im Zeitzyklus gesteuerte Zu ihrer Eealisierung werden die zum Steuern der Atmungsparameter verwendeten Bausteine und deren Verknüpfungen benutzt, die eine logische Folge des Schließens und öffnens von Solenoidschiebern bewirken (DE-OS 27 45 528). Diese relativ aufwendige,' aber schaltungstechnisch beherrsch«· bare Systemlösung ermöglicht sicherlich die Funktionen der Beatmungsarten und andere machbare Zustände, doch ist ihr Schaltungsaufbau und insbesondere mit den Solenoidschiebern aufgebauten Folgeschaltungen für Vergleichs«· und Zeitsteue«

rungen relativ aufwendig und kompliziert» Dies© Nachteile vermeidet eine aus integrierten Schalt-» kreisen aufgebaute Beatmungsgerätesteuerung _s die innerhalb der Atem*- bzw* Beatraungsperiode mehrere Abgriffsmöglichkeiten besitzt, von denen aus periphere Baugruppen zur Steuerung des Volumen«· bzw« Druckverlaufes im Beatmungsprozeß ebenso ange«*· steuert werden können wie Steuerungsmodule zur Grenzwertbil«* dung (DD-WP A 61 M/235 774-)* Diese elektronische Steuerung enthält neben einer aus Schieberegistern aufgebauten Zeit« folg@st©u©rung auch einen digitalen Atemfrequenzrechner₉ die im systematischen Verbund beliebige Verhältnisse der sich ergebenden Beatmungsperiodenabschnitte und Beatmungsverläufe gestalten*

Ziel der Erfindungt

Las Ziel der Erfindung besteht darin, zusätzlich zur Berechnung der Atemfrequenz auch die Berechnung des Atemzeitverhältnisses zu ermöglichen« Außerdem soll dieses optisch dargestellt werden»

Darlegung des Wesens der Erfindungί

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe,das Atemzeitverhältnis über den ^echnerbaustein der bekannten Zeitfolgesteuerung zu ermitteln^ wobei der Bechenprozeß des Atemzeitverhältnisses mit einem minimalen Mehraufwand und unter Einbeziehung der integrierten Schaltkreise der aus der elektronischen Steuerung mit Zeitfolgesteuerung und dem Atemfrequenzrechner be«* stehenden Kompakteinheit zu erfolgen hat©

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst dadurch» daß ein erstes 4"»bit-Schi©ber©gister und ein zweites 4«-bit-Schiebe-

240540 7-3-

register einerseits mit den UHD-Gattern des Rechnerbausteines sowie mit einem ersten Flip-Flop, andererseits miteinander signalverknüpft sowie mit dem die zeitliche Folge der Rechnereingaben, steuernden 4-bit~Schieberegister verbunden sind, daß dieses 4-bit-Schieberegister mit den RS-Eingängen des ersten Flip-Flop und über die RS-Eingänge eines zweiten Flip-Flop mit diesem signalverknüpft ist, welches ausgangsseitig mit den beiden zur Ermittlung der Atemperiodendauer bestimmten 4-bit-Schieberegistern verbunden ist und daß ein drittes über seine RS-Eingänge mit dem mit der Rechenfrequenz F_R beschalteten 4-bit-Schieberegister verbundener Flip-Flop sowie ein viertes Flip-Flop, das seinerseits über seine RS-Eingänge an das 3~bit-Schieberegister angeschlossen ist, mit zwei mit Zählimpulsen F₂ belegten UND-Gattern in Verbindung stehen, von denen das eine UND-Gatter an das eine der beiden die Atemperiodendauer ermittelnden 4-bit-Schieberegister und das zweite UND-Gatter an ein mit dem dritten Flip-Flop signalverknüpftes drittes UND-Gatter angeschlossen ist, welches eine Verbindung zum G-Eingang des zweiten 4-bit-Schieberegister aufweist«, Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile ergeben sich weiterhin dadurch, daß die Verbindung des mit der Rechenfrequenz F_R beschalteten 4-bit-Schieberegister mit dem ersten und dem zweiten 4-bit-Schieberegister über deren 1-Eingänge hergestellt ist, von denen der des zweiten 4-bit-Schieberegister noch eine weitere Verbindung zum σ-Bingang des ersten 4-bit-Schieberegisters aufweist, die ihrerseits mit der Ausgangsseite des zweiten 4—hit-Schieberegisters signalverknüpft ist»

4 -.

240540 7

Die Erfindung schafft ein zweckdienliches Zeitsteuersystem auch noch dadurch, indem die Verbindungen zwischen dem die zeitliche Folge der Rechnereingaben steuernden 4«-bit*-Schieberegister und dem B-Eingang des ersten Flip-Flop sowie dem ersten UND~*Gatter und dem C-Eingang des einen die Atemperiodendauer mit ermittelnden 4«-bit~Schiebe« register mittels Schalter zu- und abschaltbar sind₀

Ausführungsbeispielj

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Brfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert* Es zeigen

Fig« 1 einen ersten Teil einer logischen Verknüpfung des erfindungsgemäßen Zeitsteuersystems und

Fig« 2 einen dem ersten Teil nach Fig« 1 sich anschließenden zweiten Teil des Zeitsteuersystems in ebenfalls logisch verknüpfter Darstellung,

Wie den beiden Figuren zu entnehmen ist, ist das Zeitsteuersystem für die. Inspirations«· und Exspirationsphase, das den Arbeitszyklus eines Beatmungsgerätes bestimmen soll_t mit den integrierten Schaltkreisen der elektronischen Steue*· rung eines Beatmungsgerätes ₉ beispielsweise in der Ausfuhr rung nach DD^WP A 61 M/235 774_f signalverknüpft.

In Fortsetzung der in dieser Anmeldung verwendeten Bezugszeichen ist das Zeitsteuersystem einmal mit dem A 1- und A 3-Ausgang des 3"-bit;-Schieberegisters 24 (nicht gezeichnet) signalverknüpft und zum anderen unter Verwendung der auch dort bereits benutzten Flip-Flop 39» 4O₈ der beiden 4~bit« Schieberegister 37» 38 sowie des die zeitliche Folge der Rechnereingaben steuernden 4-bit-Schieberegister 36 auf~

gebaut© Diese im logisch verknüpften Atenxfrequenzreclmer enthaltenen Schaltkreise werden für die Berechnung des Atem» Zeitverhältnisses ergänzt durch ein erstes 4-bit~Schieberegister 52 und ein zweites 4~bit~»Schieberegister 53, die einerseits mit den UND-Gattern 44 bis 49 und über diese mit dem Rechnerbaustein 34 (nicht gezeichnet) sowie mit einem ersten Flip-Flop 54, andererseits über ihre '!»»Eingänge miteinander signalverknüpfb sowie mit dem 4-bit-Schieberegister 36 über dessen A 6-Ausgang verbunden sind« Fernerhin ist dieses 4-bit~Schieberegister über seinen A 2-Ausgang mit dem S-Bingang des ersten Flip-Flop 54-, über den A 6»Ausgang mit dessen R-Eingang und über seine Ausgänge A 8 und A 12 mit den R- und den S-Eingang eines zweiten Flip-Flop 55 verbunden» Das Flip-Flop 55 ist ausgangsseitig mit den beiden zur Ermittlung der Atemperiodendauer bestimmten 4-bit-Schieberegister 37» 38 verbunden, die wie schon die ersten beiden 4--bit™Schieberegister 52 $ 53 miteinander signalverknüpft sind*

Weiterhin ist das 4-bit-»Schieberegister 36 über seinen A 3-Ausgang mit dem E*»E)ingang eines dritten Flip-Flop 56 verbundeng dessen R-Eingang ebenfalls mit Ausgang A 6 in Verbindung steht«, Ein viertes Flip-Flop 57» das seinerseits über seine R-S-Eingänge an das 3~bit~Schieberegister 24 angeschlossen ist, steht mit einem ersten und einem zweiten mit Zählimpulsen F₂. belegten UND»»Gattern 58, 59 in Ver« bindung, von denen das UND-Gatter 59 an den C-Eingang des 4-»bit-Schieberegisters 38 und das UND-Gatter 58 an ein mit dem dritten Flip-Flop 56 signalverknüpftes drittes UND-Gatter 60 angeschlossen ist» Dieses weist eine Verbindung zum C-Eingang des zweiten 4-bit-»Schieberegisters 53 auf«, Wie bereits vorn beschrieben, ist die Verbindung des mit der Rechenfrequenz F_R beschalteten 4-bit-Schieberegisters mit

dem ersten und dem zweiten 4-bit-Schieberegister 52, 53 über deren 1-Eingänge hergestellt» Von diesen ist der des zweiten 4-bit-Schieberegister 53 noch mit dem C-Ein~ gang des ersten 4~>bit-»Schieberegisters 52 verbunden, von dem aus eine Signalverknüpfung zur Ausgangsseibe des zwei« ten 4-bit~»Sohieberegisters 53 geführt ist» Die Anschlußkontaktbelegung der beiden 4-bit~Schieberegister 52, 53 ist also gleichartig der der beiden 4-bit-Schieberegister 3?, 38 und es besteht auch eine direkte Verbindung zu den UKD-Oattern 44 bis 49» lediglich daß die Beschaltimg mit den Ausgängen des 4-bit-Schieberegisters 36 unterschiedlich ist baw„ ihre Verbindungen mit den beiden voreinstellbaren Flip-Flop 54, 55 belegt sind« Außerdem sind die Ansteuerstrecken zwischen dem 4-bit-Schieberegister 36 und dem S-Eingang des Flip-Flop 54 sowie dem UND-»Gatter

59 und dem 0-Eingang des 4-bit-Schieberegisters 38 mit

je einem Schalter 61/1 bzw® 61/2 versehen₈ die wegen ihrer gleichzeitigen Betätigung auch als Doppelschalter 61 ausgebildet sein können₀

Bei der dargestellten Anschlußbelegung wird somit die Inspirationsdauer durch die beiden 4-bit-Schieberegister 52j, 53 ermittelt _t welche zum Starten und Stoppen von den beiden Flip-Flop 56$ 57 angesteuert werden® Den beiden Flip-Flop 54g 53 hingegen fällt die Aufgabe zu_f die Zählketten für die Inspirations» und Exspirationszeit zu akti«* vieren und eine logische Verknüpfung zu den UUD-Gattern 58,

60 bzw,» 58j- 59 und 60 herzustellen«

Das Atemzeitverhältnis wird durch die Division eines 2» stelligen Meßwertes der Inspirationszeit mit einem 2-stelligen Meßwert der Exspirationszeit in dem Rechnerbaustein 34 ermittelt _% dessen AnscbJ-ußbelegung gleichwohl der der DD-WP A 61 M/235 774 ist* Seine Ansteuerung wird gewähr-»

240540 7

leistet dadurch, indem zur vorhandenen Zählkette der 4-bit-Schieberegister 37, 38 eine gleichartige Zählkette der 4~bit-Schieberegister 52, 53 besteht und alle Ausgänge des 4-bit-~Schiebere6isters 37 mit den entsprechenden Ausgängen des 4«-bit-"Schieberegisters 52 parallel geschaltet und auf die vorhandenen UND-Gatter 44 bis 46 geführt sind· Eine analoge Informationsbelegung besteht auch mit den 4-bit-Schieberegistern 38 und 53 _t die ihrerseits auf die UND-Gatter 47 bis 49 einwirken« Die Ausgänge jeder Zählkette werden jedoch erst nach Aktivierung durch das vorhandene 4-bit-Sohieberegister 36 frei»

Der 2-stellige Meßwert der Inspirationszeit wird im Einerwert durch das 4-»bit~-Schieberegister 53 und im Zehnerwert durch das 4~bit~Schieberegister 52 ermittelte Die Ermittlung der Exspirationszeit hingegen erfolgt nach der Umschaltung des Schalters 61 im Einerwert durch das 4~bit-Schiebere~ gister 38 und im Zehnerwert durch das 4-bit-Schieberegister 33·

Mit dem Einschalten der Beatmungsgerätesteuerung werden von deren 3-bit-Schieberegister 24 über den A-1-Ausgang ausgelösten Startimpuls außer dem vorhandenen Flip-Flop 39 auch der Flip-Flop 57 gesetzt_# so daß die Zählimpulse F₂, über die UHD»*Gatter 3B₉ 60 in die 4-bit-Schieberegister 52j 53 einlaufen»

Bei Exspirationsbeginn wird* vom A 3-Ausgang des 3~bit-Schieberegisters 24 das Flip-Flop 57 rückgesetzt_f wodurch das UKD-Gatter 58 sperrt» das UlTO-Gatter 59 öffnet und die Zählimpulse F über den Schalter 61/2 au den 4«-bit~Schiebe» registern 37» 38 gelangen« Bei erneutem Inspirationsbeginn wird das Flip-Flop 57 wieder gesetzt_s so daß dadurch das IJM)<«Gatter 59 wieder sperrt»

Mit dem vom A 1~Ausgang des 3-bit-Schieberegisters .24 aus-

240540 7 -⁸

gelösten Startimpuls wurde auch das 4—bit-Schieberegister 36 aktiviert das die zeitliche Folge der Rechnereingaben steuerte Seine Ausgänge A 1 bis A 15 werden zusätzlich so belegt₉ daß außer der Atemfrequenzberechnung nach der Umschaltung vom Schalter 61 die Berechnung des Atemzeitverhältnisses und ihre Darstellung durchführbar ist«

Dazu wird ausgehend vom A 2»*Ausgang des 4—bit-Schieberegisters 36 das Flop-Flip 54 gesetzt und werden die Ausgänge von den beiden 4-bit-ßchieberegistern 52, 53 zum Einlesen der Inspirationsimpulse in den Rechnerbaustein geöffnet·

Mit dem Taktsignal vom A 3-Ausgang des 4—bit~Schieberegisters 36 wird das Flip-Flop 56 gesetzt^ so daß das UND-Gatter 60 sperrt, wodurch keine weiteren Impulse mehr in die 4->bit«»Schieberegister 52, 53 einlaufen können« Nur die bis dahin gezählten Impulse werden in den Rechnerbaustein 34 eingelesen.

Der A 6-Ausgang des 4-bit^Schieberegisters 36 bewirkt bei anliegendem Signal eine Nullstellung der beiden 4-bit-Schieberegister 52, 53 und eine Rücksetzung des Flip-Flop 54, Durch die gesperrten Ausgänge dieser 4~bit-Schieberegister 52j 53 wird das Flip-Flop 56 rückgesetzt, so daß damit das Zählen neu beginnen kann«

Über den A 7-Ausgang des 4-bit-Schieberegisters 36 wird entsprechend DD-WP A 61 M/235 774 das Divisionszeichen eingegeben* Bei Signalgabe über dessen A 8-Ausgang und das Flip-Flop 3^ werden die Ausgänge von den 4Vbit-Schiebere« gistern 37« 38 zum Einlesen der Exspirationsimpulse geöffnet* Wird dann der A 9-Ausgang mit Signal belegt₉ ist bereits das Anhalten der 4°-bit-Schieberegister 37, 38 über das Flip-Flop 57 realisiert_s Die bis dahin gezählten Impulse werden in den Rechnerbaustein 34 eingelesen« Liegt

7 -

dann der Signaltakt am Ausgang A 12 an, wird das Flip-Flop 55 rückgesetzt und werden damit die Ausgänge der beiden 4~bitSchieberegister 37t 38 gesperrt* Schließlich werden über den A 13-Ausgang in bekannter Weise die Registerwerte der 4~bit~Schieberegister 37, 38 auf Null gestellt und somit das Flip-Flop 40 rückgesetzt₉ wodurch wieder Exspirationsimpulse einlaufen können. Zur gleichen Zeit wird über das IMD-»Gatter 50 das Operationszeichen = (gleich) eingegeben, welches die Berechnung auslöst. Die Darstellung des Rechenergebnisses sowie die Rücksetzung des 4-bit-Schieberegisters 36 erfolgt nach der Lösung gemäß DD-WP A 61 M/235 774 _o

Claims

Erf in dungs anspruc h s

1. Zeitsteuersystem für die Inspirations- und Exspirationsphase, das den Arbeitszyklus eines Beatmungsgerätes bestimmt, dessen elektronische Steuerung aus integrierten Schaltkreisen aufgebaut und mit einem Atemfrequenzrechner versehen ist, der über seinen Rechnerbaustein mit 3-bit-Schieberegistern bzw« 4-»bit-Schieberegistera, Flip-Flop sowie UND-Gattern dieser Schaltkreise signalverknüpft XSt₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes 4-bit« Schieberegister (52) und ein zweites 4-bit-Schieberegister (53) einerseits mit den UND-Gattern (44 bis 49) des Reahnerschaltkreises sowie mit einem ersten Flip-Flop (54), andererseits miteinander signalverknüpft sowie mit dem die zeitliche Folge der Rechnereingaben steuernden 4-bit-Schieberegister (36) verbunden sind, daß dieses 4-bit-Schieberegister (36) mit den R/S-Eingängen des ersten Flip-Flop (54) und über die R/S-Eingänge eines zweiten Flip-Flop (55) mit diesem signalverknüpft ist, welches ausgangsseitig mit den beiden zur Ermittlung der Atemperiodendauer bestimmten 4-bit-Schieberegistern (37, 38) verbunden ist und daß ein dritter über seine H/S-Eingänge mit dem mit der Rechenfrequenz F_R beschalteten 4-bit-Schieberegister (36) verbundener Flip-Flop (56) sowie ein vierter Flip-Flop (5?)» der seinerseits über seine R/S-Eingänge an das 3-bit-Schieberegister (24) angeschlossen ist, mit zwei mit Zählimpulsen F belegten UND-Gattern (58, 59) in Verbindung stehen , von denen das eine UND-Gatter (59) an das eine der beiden die Atemperiodendauer ermittelten 4-bit-Schieberegister (38) und das andere UND-Gatter (58) an ein mit dan dritten Flip-Flop (56) signalverknüpftes drittes UND-Gatter (60) angeschlos-'sen ist, welches eine Verbindung zum C-ISingang des zweiten 4-bit-Schieberegisters (53) aufweist.

2v Zeitsteuersystem nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des mit der Rechenfrequenz F_R beschalteten ^-bit-Schieberegisters (36) mit dem ersten und dem zweiten 4-bit-Schieberegister (52, 53) über deren "!-Eingänge hergestellt ist, von denen der des aweiten ^-bitrSchieberegisters (53) noch eine Verbindung zum G-Eingang des ersten 4—bit-Schieberegisters (52) aufweist, die ihrerseits mit der Ausgangsseite des zweiten 4-bit-Schieberegisters (53) signalverknüpft ist.

3ο Zeitsteuersystem nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen dem die zeit-" liehe Folge der Rechnereingaben steuernden 4--bit-Schie~ beregister (36) und dem S-Eingang des ersten Flip-Flop (54) sowie dem ersten UND-Gatter (59) und dem O-Eingang des einen die Atemperiodendauer mit ermittelnden 4—bit« Schieberegisters (38) mittels Schalter (61/1, 61/2) zu- und abschaltbar sind»

Hierzu

2 Blatt Zeichnungen