Устройство для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов

Союз СоветсиихСоциалистическихРеспубпии ОП ИСАНИИИЗОВРЕТЕН ИэеК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ11904660(5 Ю) Е. Кл. А 61 В 5/08 с присоединением заявки 3 В -Ьеудерствиевй кемнтвт СССР ве делам хзфбретехкх и еткрмтий(23)приоритет Опубликовано 15,02,82, Бюллетень,% 6 Дата опубликования описания 18,02,82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И КОНЦЕНТРАБИИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ГАЗОВИзобретение 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 11.Недостатком известного устройства является сложность конструкции, определяемая наличием различных по принципу работы приборов-масс спектрометра ийпневмотахографау каждый из которых является сложным многофункциональным агрегатом, а также наличием приспособпения для задержки пневмотахографической информации. Процесс совмещения 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 тОкапилляра и др. Кроме того, устройство характеризуется сложностью конструкции мембранной системы цневмотахографа, представляющей собой прецезионный узел с микронными зазорами в мембранах, требуюший высокой точности сборки и подверженный влиянию внешних факторов.При использоваттин известного устройствана обследование пациента затрачивается большое количес тво времени.то Белью изобретения является упрощение конструкции и ускорение обследования пациента,А. И, Левшанков, М, Л, Либман, М. А. Пуцткина М, Б, Слуцкий и Б. С. Увврвв Ордена Трудового Красного Знамени спецЦайьйноеу консткруйкторс:,ке бюро аналитического приборостроения аучно-техничестфткЫобъединения .АН СССРУказанная цель достигается тем, что .в 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 ным с магистралью газа-метчика.На чертеже изображена структурная схема устройства для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов. 15 В устройстве масс-спектрометр 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-метчика, 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 5.может быть выполнено в виде короткого канала, например диафрагмы-натекателя, обеспечиваю лего требуемое сопротивление газовому потоку, и быть регулируемым, Сопротивления ответвлений газовому потоку значительно меньше сопротивления капилляра напуска. Перепад давления на от 35 ветвлениях составляет несколько миллиметров ртутного столба, Перепад на капилляре напуска близок к атмосферному,Устройство работает следующим образом.40Прн 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 от 45 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 3 напуска, на котором пе 50 репад давленияпри малом изменении давления в трубке Флейша (порядка 1 мм рт.ст.) меняется незначительно. В связи с этим, например, при увеличении давления в трубке флейша поток в ответвлении 4 растет, а в ответвлении 5 падает на такую же величину. Мерой оценки давления в трубке Флейша, а следовательно,0 4скорости и объема газового потока, является величина концентрации газа-метчика,измеряемая масс-спек трометром. Вследствие того, что поток дыхательных газов вмасс-спектрометр при изменении давленияв трубке Флейша меняется, имеет местоискажение гоказаний по концентрации. Этоустраняется блоком автоматической регулировки чувствительности, входящим вмасс-спектрометр, суммирующим концентрацию всех компонентов дыхательных газов и поддерживающим чувствительностьмасс-спектрометра по концентрациям дыхательных компонентов нв постоянном уровнеВысокая чувствительность устройства приизмерении объема. определяется сочетанием низкого сопротивления ответвлений свысоким сопротивлением капилляра напуска, вследствие чего перепад давления наответвлениях мал, и потому газовые цотоки в ответвлениях перераспределяютсяпод действием малых изменений давленияв трубке Флейша.Для обеспечения нормальной работыустройства в магистрали газа-метчикадолжно сохраняться наружное (атмосферное) давление. Это обеспечивается тем,что излишек газа выпускается через отверстие 8 сброса газа в трубке 7 в атмосферу. Расход газа мал, так как дляисключения подсоса атмосферного воздухадостаточно иметь поток, несколько превышающий поток в ответвлении, что не превышает нескольких миллилитров в минуту.Изменение потока не вызывает дополнительной погрешности измерений, так какпри этом не меняется давление газа-метчиха. Ответвления могут иметь как равные, так и не равные "опротивления газовому потоку. Перераспределение сопротивлений ответвлений позволяет выбратьнужное соотношение чувствительностей 1по 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-метчик может быть хак чистый, так и в сочетании с другими газами, концентрация которых не измеряется. Использование чистого газа-метчика позволяет увеличить ресурс работы баллона со сжатым газом, Например, ресурс работы баллона емкостью 10 л под давлением 50 атм,при сопротивлении от ветвления газа-метчика в 10 раз превышающем сопротивление ответвления дыхательных газов составляет около 7000 чВН 1 ИГ 111 Заказ 193/7 Тираж 71 сное илиал Г 1 ГЦ 1 "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная 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 от- 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. 20Капилляр напуска длиной 300 см, внутренний диаметр 0,03 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 рт,ст. В качестве газа-метчика используется аргон.Таким образом, по сравнению с известным, предложенное устройство проше по конструкции, в обслуживании, при профилактике и ремонте, так как определение объема и концентрации достигается только с помощью масс-спектрометра, а 60 6измеритель объема и устройство синхронизации информации отсутствуют, В отличие от известного устройства измерения объема масс-спектрометров предложенное устройство обеспечивает независимость показаний по объему от потока газа-мейчика и требует для работы малого количества газа. Формула изобретения Устройство для синхронного определния объема и концентрации дыхательныхгазов, включающее преобразователь газового потока в перепад давления, массспектрометр с капилляром напуска,связанным с преооразователем газового погока в перепад давления, и магистральгаза-метчика, о т л и ч а ю ш е е с ятем, 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 экспертизе1, Ниси И. и др, Система для измерения метаболизма, состоящая из массспектрометра для респираторных газов имикрокомпьютера, Труды Японскогомасс-спек трометрического обшес тва.М атериалы УШ Международной конференциипо масс-спектрометрии. Осло, 1979.