Способ измерения расхода воздуха и частоты дыхания при использовании кислородной маски и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицинской технике может быть использовано в медицинском диагностическом оборудовании, в частности в способах и устройствах для измерения частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании с использованием кислородной маски. Способ заключается в определении расхода воздуха при дыхании и частоты дыхания в зависимости от его давления на входе кислородной маски и на выходе клапана выдоха кислородной маски, измерении длительности изменения давления при вдохе и выдохе, измерении частоты дыхания по определению числа сигналов, соответствующих вдохам и выходам за определенный промежуток времени. Устройство содержит электрический датчик тензометрический, чувствительный элемент которого воспринимает давление потока воздуха на входе в кислородную маску, а выход соединен с первым входом устройства решения и регистрации, электрический датчик тензометрический, чувствительный элемент которого воспринимает давление потока воздуха на выходе клапана выдоха кислородной маски, а выход соединен с вторым входом устройства решения и регистрации, выход которого является выходом устройства. За счет введения чувствительных элементов в поток воздуха устройство позволяет определять расход воздуха при дыхании, частоту дыхания, расход воздуха при дыхании под избыточным давлением, не увеличивая при этом сопротивление вдоху и не затрудняя дыхания. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинскому диагностическому оборудованию, в частности к способам и устройствам измерения частоты дыхания и расхода воздуха.

Известны способ измерения расхода воздуха, заключающийся в измерении разности давлений в широком и узком сечениях трубопровода подвода воздуха, зависящей от величины расхода воздуха, и устройство для его осуществления, представляющее собой трубопровод переменного сечения с отводами для передачи давления воздуха в широком и узком сечениях на измерительное устройство [1].

Недостатком известных способа и устройства для его осуществления является то, что при использовании их в составе оборудования для дыхания с использованием кислородной маски, они имеют большие погрешности в измерении частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании, увеличивают сопротивление вдоху, усложняют конструкцию оборудования.

Наиболее близкими к изобретению являются способ измерения частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании, заключающийся в измерении амплитуды и длительности электрического сигнала, зависящего от частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании, выдаваемого тахогенератором, связанным с крыльчаткой, приводимой во вращение потоком воздуха при дыхании, а также устройство для его осуществления, содержащее крыльчатку, расположенную в трубопроводе постоянного сечения подвода воздуха к кислородной маске, тахогенератор, передаточный механизм, связывающий крыльчатку и тахогенератор, преобразующее устройство для преобразования электрического сигнала в код и регистрирующее устройство для выдачи кода на перфоленту [2].

Недостатком этого способа и устройства является то, что они не обеспечивают достаточную точность измерения, особенно при создании избыточного давления в кислородной маске, оказывают дополнительное сопротивление вдоху, увеличивают сложность и габариты оборудования, заклинивание крыльчатки вследствие ее нагруженности приводит к затруднению дыхания.

Техническая задача предложенных способа и устройства заключается в обеспечении высокой точности измерения частоты дыхания, расхода воздуха при вдохе и выдохе при использовании кислородной маски, исключении возрастания сопротивления вдоху и затруднения дыхания.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе измерения частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании осуществляют измерение величины давления воздуха при вдохе в кислородной маске, длительности изменения давления воздуха при вдохе и величины давления воздуха за клапаном выдоха кислородной маски при выдохе, интервала изменения давления воздуха при выдохе, зависящих от расхода воздуха при дыхании и частоты дыхания.

Предложенный способ основан на определении зависимости объемного расхода воздуха от его давления, которая выражается формулой где Q_v - объем протекающего воздуха, м³/с; d - коэффициент расхода воздуха; ε - коэффициент истечения воздуха; S - площадь сечения входного отверстия кислородной маски, м²; g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с²; γ - удельный вес воздуха, кг/м²; P - давление воздуха, кг/м².

Для его реализации производится измерение давления на входе в кислородную маску и на выходе клапана выдоха с помощью электрических тензометрических датчиков с приемниками давления в виде тонких траверс, вводимых в воздушный поток, электрические сигналы которых соответствуют давлению потока воздуха, а длительность изменения сигнала соответствует длительности вдоха и выдоха, т.е. частоте дыхания.

Эти электрические сигналы поступают на устройство решения и регистрации. Отличительные признаки от прототипа, а именно: заявляемый способ измерения частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании, малогабаритные электрические тензометрические датчики с приемниками давления в виде тонких траверс, введенных в воздушный поток, устройство решения и регистрации - являются существенными, они обеспечивают технический результат изобретения - измерение расхода воздуха при дыхании и частоты дыхания с высокой точностью, исключая при этом увеличение сопротивления дыханию и затруднение дыхания, что соответствует критерию охраноспособности изобретения "новизна". Заявляемый способ соответствует также критерию "изобретательский уровень", поскольку не обнаружено решений с признаками, отличающими заявляемый способ от прототипа.

Анализ известных технических решений в источниках информации позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия", т. к. в них отличительные от прототипа признаки не выявлены.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения расхода воздуха при дыхании и частоты дыхания, где 1 - электрический тензометрический датчик; 2 - электрический тензометрический датчик; 3 - устройство решения и регистрации; на фиг. 2 - диаграммы результатов измерения расхода воздуха при дыхании и частоты дыхания, получаемых в устройстве решения и регистрации.

Устройство для измерения расхода воздуха при дыхании и частоты дыхания содержит электрический датчик 1 тензометрический, чувствительный элемент которого введен в трубопровод подвода воздуха на входе в кислородную маску, а электрический выход соединен с первым входом устройства 3 решения и регистрации, электрический датчик 2 тензометрический, чувствительный элемент которого введен на выход клапана выдоха кислородной маски, а электрический выход соединен со вторым входом устройства 3 решения и регистрации, устройство 3 решения и регистрации.

Устройство работает следующим образом.

При вдохе воздушный поток оказывает давление на чувствительный элемент электрического датчика 1 тензометрического, электрический сигнал U₁ с выхода которого поступает на первый вход устройства 3 решения и регистрации, где формируется сигнал с амплитудой A₁ и длительностью τ₁, соответствующий вычисленному расходу воздуха при вдохе и длительности вдоха, при этом электрический сигнал U₂ с электрического датчика 2 тензометрического равен нулю, т.к. клапан выдоха закрыт и на чувствительный элемент электрического датчика 2 тензометрического давление воздуха не действует. При выдохе давление на чувствительный элемент электрического датчика 1 тензометрического резко падает и электрический сигнал U₁ с его выхода стремится к нулю, а через открывающийся клапан выдоха кислородной маски поток выдыхаемого воздуха оказывает давление на чувствительный элемент электрического датчика 2 тензометрического, электрический сигнал U₂ с которого поступит на второй вход устройства 3 решения и регистрации, где формируется сигнал с амплитудой A₂ и длительностью τ₂, соответствующий вычисленному расходу воздуха при выдохе и длительности выдоха. Частота дыхания определяется количеством сигналов, соответствующим вдохам и выдохам за интервал Т, а также по данным устройства решения и регистрации можно определять момент задержки дыхания при выполнении дыхательных защитных противоперегрузочных приемов.

Источники информации: 1. Еремеев С.М. и др. Авиационные приборы. - М.: Военное издательство, 1970, с. 155-165.

2. Красовский А.А. и др. Авиационные тренажеры. - М.: ВВИА им. проф. Н. И. Жуковского, с. 239 и 240.

Формула изобретения

1. Способ измерения частоты дыхания, расхода воздуха при дыхании с использованием кислородной маски, заключающийся в определении объемного расхода воздуха в зависимости от его давления, отличающийся тем, что измерение давления производится на входе в кислородную маску и на выходе из клапана выхода кислородной маски, измеряется длительность изменения давления при вдохе и выдохе, частота дыхания определяется числом сигналов, соответствующих вдохам и выдохам за определенный интервал времени.

2. Устройство для измерения частоты дыхания и расхода воздуха при дыхании с использованием кислородной маски, содержащее кислородную маску с клапаном выдоха, отличающееся тем, что на ней смонтированы электрические тензометрические датчики на входе в кислородную маску и на выходе клапана выдоха кислородной маски, чувствительные элементы которых введены в поток воздуха на входе в кислородную маску и на выходе клапана выхода кислородной маски, а выходы датчиков соединены с устройством решения и регистрации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2