Устройство для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов

 

Союз Советских

Соцмалнстичеснмх

Респубпм»

ОП ИСАКИИ

ИЗОВРЕТЕН Иэе

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1904660 (61) Дополнительное к звт. саид-ву (22) Заявлено 18.02.80 (21) 2884975/28-13 (53) М. Кл.

А 61 Р 5/08 с присоединением заявки 3й—

3Ьеудерстеиевй камнтвт

СССР ве делам взвбретехкх и еткрмткв (23) Приоритет

Оцубликовано 15.02.82. Бюллетень,% 6

Дата опубликования описания 18,02.82 (53) УДК 615.

° 475(088.8) А. И. Левшанков, М, Л. Либман, М. А. Пуцткина

М, Б. Слуцкий и Б. С. Уваров

/

Ордена Трудового Красного Знамени спецЦалоьсноеу -консторуйкторс:.к е бюро аналитического приборостроения аучно-техничестфто объединения .АН СССР .1 (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ОБЪЕМА И КОНБЕНТРАБИИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к медицинской: технике, а именно к пульмонологическим диагностическим устройствам, и может быть использовано для оценки функций внешнего дыхания.

Известно устройство для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов, которое содержит массспектрометр с капилляром напуска, цневмотахограф с преобразователем газового потока в перепад давления (трубкой Флейша), приспособление для задержки пневмотахографической информации на время прохождения газа по капилляру масс-спектрометра с целью синхронной регистрации концентрации и объема и магистраль газа-метчика (1).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, определяемая наличием различных по принципу работы приборов-массспектрометра и р пневмотахографа, каждый из которых является сложным многофункциональным агрегатом, а также наличием приспособпения для задержки пневмотахографической информации. Процесс совмептения информации разных приборов приводит к дополнительной погрешности измерений. Погрешность измерений, определяемая нарушениями синхронности информации по объему и концентрации нестабильности времени прохождения газа по капилляру, имеет место, например, при изменении окружающей температуры, загрязнении тО капилляра и др. Кроме того, устройство характеризуется сложностью конструкции мембранной системы цневмотахографа, представлякапей.собой прецезионный узел с микронными зазорами в мембранах, 15 требующий высокой точности сборки и подверженный влиянию внешних факторов.

При использоваттин известного устройства на обследование пациента затрачивается большое количес тво времени.

>о

Белью изобретения является упрощение конструкции и ускорение обследования пациента.

Указанная цель достигается тем, что .а устройстве для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов, включающем преобразователь газового потока в перепад давления, массспектрометр с капилляром напуска, связанным с преобразователем . газового потока в перепад давления, и магистраль газа-метчика, входная часть капилляра напусха оснащена ответвлением, соединен- 10 ным с магистралью газа-мегчика.

На чертеже изображена структурная схема устройства для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов. 15

В устройстве масс-спекгромегр 1 с регистратором 2 связан посредством капилляра 3 напуска и двух ответвлений 4 и 5 на его входной части с преобразователем 6 газового потока в перепад давления (трубкой Флейша) и магистралью газа-мегчика, содержащей трубку 7 с отверстием 8 для сброса газа и баллон 9 с газом-метчиком. Трубка 7 может быть выполнена цостаточно длинной, что позволяет располагать баллон с газом-метчиком вдали от пациента, Ответвление 5может быть выполнено в виде короткого канала, например диафрагмы-нагекателя, обеспечиваю-лего требуемое сопротивление газовому потоку, и быть регулируемым.

Сопротивления ответвлений газовому потоку значительно меньше сопротивления капилляра напуска. Перепад давления íà or35 ветвлениях составляет несколько миллиметров ртутного столба. Перепад на капилляре напуска близок к атмосферному.

Устройство работает следующим образом.

При наличии газового потока в трубке

Флейша у входа ответвлений 4 создается изменение давления относительно наружного (атмосферного), пропорциональное скорости потока. В то же время на входе от45 ветвления 5 давление не меняется. Это приводит к перераспределению газовых потоков в ответвлениях. Причем суммарный поток не меняется, поскольку он определяется значительно большим сопротивлением капилляра Э напуска, на котором neS0 репад давления при малом изменении давления в трубке Флейша (порядка 1 мм рт.ст.} меняется незначительно. B связи с этим, например, при увеличении давления в трубке Флейша поток в ответвлении

4 растет, а в ответвлении 5 падаег на такую же величину. Мерой оценки давления в трубке Флейша, а следовательно, 0 4 скорости и объема газового погока, является величина концентрации газа-метчика, измеряемая масс-спек громегром. Вследствиее того, что поток дыхательных газов в масс-спектрометр при изменении давления в трубке Флейша меняется, имеет место искажение rоказаний по концентрации. Это устраняется блоком автоматической регулировки чувствительности, входящим в масс-спектрометр, суммирующим концентрацию всех компонентов дыхательных газов и поддерживающим чувствительность масс-спектромегра по концентрациям дыхательных компонентов на постоянном уровне

Высокая чувствительность устройства при измерении объема. определяется сочетанием низкого сопротивления ответвлений с высоким сопротивлением капилляра напуска, вследствие чего перепад давления на ответвлениях мал, и потому газовые цотоки в ответвлениях перераспределяются под действием малых изменений давления в трубке Флейша.

Для обеспечения нормальной работы устройства в магистрали газа-метчика должно сохраняться наружное (атмосферное} давление. Это обеспечивается тем, что излишек газа выпускается через от» верстие 8 сброса газа в трубке 7 в атмосферу. Расход газа мал, гак как для исключения подсоса атмосферного воздуха достаточно иметь поток, несколько превышающий поток в ответвлении, что не превышает нескольких миллилитров в минуту.

Изменение потока не вызывает дополнительной погрешности измерений, так как при этом не меняется давление газа-метчиха. Ответвления могут иметь как равные, гак и не равные "опрогивления газовому потоку. Перераспределение сопротивлений ответвлений позволяет выбрать

HYìíoe соотношение чувсгвигельностей1 по объему и концентрации.

В качестве газа-метчика применяется газ, концентрация которого в газовом потоке через трубку Флейша незначительна, например, инертные газы {гелий, неон, аргон, криптон). Газ-мегчик может быть хак чистый, так и в сочетании с другими газами, концентрация когорых не измеряется. Использование чистого газа-метчика позволяет увеличить ресурс работы баллона со сжатым газом. Например, ресурс работы баллона емкостью 10 л под давлением 50 агм,при сопротивлении ог» ветвления газа-метчика в 10 раз превышающем сопротивление ответвления дыхательных газов составляет около 7600 ч

5 9046 (поток в ответвлении газа-метчика для отечественных масс-спектрометров составляет около 0,02 см с

В устройстве обеспечивается синхронность определения объема и концентрации, так как для обоих сигналов имеет место одно и то же время запаздывания, определяемое временем прохождения газа по капилляру напуска, а поэтому нестабильНость этого времени не влияет на точ- !О ность измерений. Необходимость в совмещении информации различных приборов or падает, что также способствует повышению точности измерений.

Устройство может быть выполнено с 15 равными и неравными сопротивлениями ответвлений капилляра напуска. Характеристики капиллярной системы напуска с равными сопротивлениями ответвлений следующие. 10

Капилляр напуска длиной ЗОО см, внутренний диаметр 0,0З см; ответвления длиной 10 см, внутренний диаметр

0,05 см. Перепад давления на ответвлениях 1 мм рт.ст. Максимальное изменение давления в трубке Флейша 0,5 мм

pr.ст. В качестве газа-метчика используется аргон.

Таким образом, по сравнению с известным, предложенное устройство проще по конструкции, в обслуживании, при профилактике и ремонте, так как определение объема и концентрации достигается только с помощью масс-спектрометра, а

60 6 измеритель объема и устройство синхронизации информации отсутствуют, В отличие or известного устройства измерения объема масс-спектрометров предложенное устройство обеспечивает независимость показаний по объему or потока газа-ме11чика и требует для работы малого количества газа.

Формула изобретения

Устройство для синхронного определ . ния объема и концентрации дыхательных газов, включающее преобразователь газового потока в перепад давления, массспектрометр с капилляром напуска,связанным с преооразователем газового потока в перепад давления, и магистраль газа-метчика, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и ускорения обследования пациента, входная часть капилляра напуска оснащена ответвлением, соединенным с магис тралью газа-метчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ниси H. и др. Система для измерения метаболизма, состоящая из массспектрометра для респираторных газов и микрокомпьютера. Труды Японского масс-спек трометрического обц ес тва.М атериалы УШ Международной конференции по масс-спектрометрии. Осло, 1979.

ВНПИПП Заказ 193/7 Тираж 716 Подписное

Филипп ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4