ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ-МАРКЕРОВ В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ Российский патент 2008 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа выдыхаемого пациентами воздуха для определения в нем микроконцентраций газов, являющихся маркерами нарушений гомеостатического состояния организма, с целью их диагностики extempore, в том числе во внелабораторных условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является газоанализатор на основе моносенсорной ячейки детектирования с одним пьезосенсором объемных акустических волн. Газоанализатор представляет собой совокупность нескольких блоков: ячейки детектирования - корпус с патрубками для создания проточных и статических условий функционирования, внутри которого находится пьезосенсор (рабочий элемент); на крышке ячейки имеются выводы к блокам генерации колебаний и регистрирования сигналов пьезосенсора; регистрация осуществляется частотомером или компьютером через адаптер. Для всех блоков анализатора (схемы генерации колебаний, частотомера) необходим источник питания (12, 220 Вт), а крышка ячейки должна оставаться неподвижной для устранения перекручивания проводов и нарушения стабильности работы пьезосенсоров. Ввод пробы осуществляется через боковой патрубок. В результате взаимодействия газов с пленкой сорбента на электродах пьезосенсора изменяются их частота колебаний, которая фиксируется частотомером и оператором или компьютером. Обработка данных осуществляется оператором или с помощью специальной программы (Пат.2205393 Россия, Коренман Я.И., Шлык Ю.К., Кучменко Т.А., Кудинов Д. А. - Ячейка детектирования для анализа газовых сред. - МПК 7 G01N 30/62. - №2002117396/28 - Заявл. 28.06.2002; опубл. 27.05.2003 - Бюл. №15 // Изобретения. 2003. №15, Ч.2. C.476).

Недостатками существующего газоанализатора на основе ячейки детектирования являются недостаточная компактность всех сопутствующих блоков и схем, невозможность быстрого и легкого перемещения, необходимость источника питания для обеспечения работы устройства, необходимость обработки сигналов пьезосенсора и специальной подготовки оператора, низкая помехоустойчивость из-за плохого соединения всех блоков и особенно электрических схем, что приводит к искажению результатов анализа.

Техническая задача изобретения - увеличение мобильности и компактности газоанализатора на основе ячейки детектирования с одним или несколькими пьезосенсорами за счет изменения размеров и технических параметров каждого блока, новых конструктивных решений, позволяющих оперативно перемещаться с анализатором без специальных условий и техники, в том числе при проведении экспрессного анализа выдыхаемого пациентами воздуха для определения в нем микроконцентраций газов, являющихся маркерами заболеваний с целью их цитодиагностики или определения нарушений гомеостатического состояния организма, в том числе во внелабораторных условиях.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в портативном устройстве для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе, включающем корпус с крышкой и двумя патрубками для ввода пробы и регенерации всей системы, внутри которого расположены пьезосенсоры с чувствительными пленочными покрытиями для фиксирования основных компонентов газовой смеси, устройства для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров, новым является то, что корпус выполнен из фторпласта и удерживается в вертикальном положении разъемным кольцом на штекерном стояке с платформой, миниатюрная схема возбуждения жестко закреплена на крышке, а сигнал пьезосенсора (пьезосенсоров) регистрируется портативным прибором, шкала которого отградуирована в единицах частоты и концентрации газа-тестора, при этом схема возбуждения и регистрирующий прибор автономно приводятся в действие от встроенного элемента питания, при этом все устройство выполнено портативным.

Технический результат заключается в том, что предлагаемое портативное устройство для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе на основе одного или нескольких пьезосенсоров мобильно и компактно за счет изменения размеров и технических параметров каждого блока, разработки и жестком креплении миниатюрной схемы возбуждения на крышке, закреплении корпуса устройства, которое выполнено из фторпласта, на штекерном стояке, регистрации сигнала пьезосенсора (пьезосенсоров) портативным прибором (частотомером), при этом схема возбуждения и частотомер питаются автономно с помощью сменных аккумуляторов или иных элементов питания. Такое конструктивное решение позволяет оперативно перемещаться с анализатором без специальных условий и техники при проведении экспрессного анализа выдыхаемого пациентами (в том числе детьми и младенцами) воздуха для определения в нем микроконцентраций газов, являющихся маркерами заболеваний с целью их цитодиагностики и нарушений гомеостатического состояния организма, в том числе во внелабораторных условиях в режиме in situ.

На чертеже дана общая схема портативного устройства.

Портативное устройство для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе выполнено на основе одного или нескольких пьезосенсоров и представляет собой фторпластовый корпус 1 с крышкой 2 и двумя патрубками 3 для ввода пробы выдыхаемого воздуха и регенерации системы, на крышке расположены держатели для пьезосенсора (пьезосенсоров) 4, схема возбуждения колебаний 5, которая соединена кабелем 6 с источником питания 7 и прибором (например, частотомером) 8. Табло 9 портативного прибора отградуировано в единицах частоты и концентрации газа-тестора. Источник питания 7, прибор 8, табло 9 - все встроено в один корпус. Цилиндр удерживается разъемным кольцом 10, жестко соединенным со стояком 11, выполненным в виде штекерной трубки и соединенным с устойчивой платформой 12, при этом устройство для обеспечения режима периодического действия включается и выключается рукояткой (кнопкой) 13.

Портативное устройство для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе работает следующим образом.

Пьезосенсор (пьезосенсоры) 5 с селективной пленкой сорбента на электродах закрепляется в держателе на крышке 2, которая крепится к корпусу из фторпласта 1, который удерживается вертикально разъемным кольцом 10 на штекерном стояке 11 с платформой 12. На крышке жестко закреплена миниатюрная схема возбуждения колебаний 4 пьезосенсора (пьезосенсоров), которая приводится в действие от источника питания 7, соединяясь с ним и считывающим показания прибором (например, частотомером) 8 с помощью кабелей 6. Устройство включается рукояткой (кнопкой) 13, при этом табло 9 прибора показывает шумовое отклонение частоты. Через боковой патрубок 3 вкалывается проба небольшого объема выдыхаемого пациентом воздуха. Газы-маркеры определенных заболеваний (аммиак, кетоны, спирты, кислоты и т.д.) сорбируются тонкой пленкой на электродах пьезосенсора в соответствии с их природой и концентрацией. В результате этого изменяется частота колебаний пьезосенсора, что регистрируется прибором, шкала которого отградуирована по частоте и концентрации определяемого газа. После измерения газоанализатор регенерируется воздухом, продуваемым через ячейку, или при открытой крышке.

Сравнение некоторых характеристик предлагаемого технического решения и ближайшего аналога представлено в таблице.

Предложенное портативное устройство для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе позволяет:

1) достичь компактности газоанализатора, возможности его разборки на составные блоки небольших размеров, удобных для переноски с одного места на другое;

2) за счет изменения размеров и технических параметров каждого блока позволяет оперативно перемещаться без специальных условий и техники независимо от источника питания при проведении экспрессного анализа воздуха, выдыхаемого пациентами, в том числе детьми, для определения в нем микроконцентраций газов, являющихся маркерами заболеваний, с целью цитодиагностики нарушений гомеостатического состояния организма, в том числе во внелабораторных условиях в режиме in situ;

3) существенно упростить стадию получения, обработки аналитической информации и принятия решения без сложных математических алгоритмов, расчетных программ.

ТаблицаСравнение характеристик заявляемого решения и аналогаПараметры сравненияТехническое решениеАналогАнализ газовых проб в статическом и динамическом режимахВозможенВозможенОбработка информацииАвтоматическая регистрация сигналов на табло частотомера с указанием концентрации газов-маркеровФормирование суммарных аналитических сигналов по множеству регистрируемых откликов с помощью популярных программ (Word, Excel) или использование градуировочного графика на каждый регистрируемый газНеобходимость электросети для обеспечения работы схемы возбуждения колебаний и частотомераПитание автономное от встроенного элементаНеобходимо и обязательноВозможность перемещения и компактной упаковкиВозможно, Портативное.Невозможно перемещение всей установки, требуется наличие в месте перемещения из-за приборов регистрации и обработки данных (частотомер, компьютер), устройства для крепленияРежимы эксплуатацииДискретного действия, время работы без замены определяется техническими характеристиками элементов питания (аккумуляторы)Питание от сети; непрерывного и дискретного действия

Портативное устройство для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе включает корпус с крышкой и двумя патрубками для ввода пробы и регенерации всей системы. Внутри корпуса расположены пьезосенсоры с чувствительными пленочными покрытиями для фиксирования основных компонентов газовой смеси. Также портативное устройство содержит устройства для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров. Корпус выполнен из фторпласта и удерживается в вертикальном положении разъемным кольцом на штекерном стояке с платформой. Миниатюрная схема возбуждения жестко закреплена на крышке. Сигнал пьезосенсора (пьезосенсоров) регистрируется портативным прибором, шкала которого отградуирована в единицах частоты и концентрации газа-тестора, при этом схема возбуждения и регистрирующий прибор автономно приводятся в действие от встроенного элемента питания. Все устройство выполнено портативным. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов, увеличение мобильности. 1 табл., 1 ил.

Портативное устройство для определения газов-маркеров в выдыхаемом воздухе, включающее корпус с крышкой и двумя патрубками для ввода пробы и регенерации всей системы, внутри которого расположены пьезосенсоры с чувствительными пленочными покрытиями для фиксирования основных компонентов газовой смеси, устройства для возбуждения колебаний и фиксирования сигналов пьезосенсоров, отличающееся тем, что корпус выполнен из фторпласта и удерживается в вертикальном положении разъемным кольцом на штекерном стояке с платформой, миниатюрная схема возбуждения жестко закреплена на крышке, а сигнал пьезосенсора (пьезосенсоров) регистрируется портативным прибором, шкала которого отградуирована в единицах частоты и концентрации газа-тестора, при этом схема возбуждения и регистрирующий прибор автономно приводятся в действие от встроенного элемента питания, при этом все устройство выполнено портативным.