Устройство для определения содержания газов в крови Советский патент 1984 года по МПК A61B5/08 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам измерения транспорта газов кровью, и может быть использовано для оценки газообменных процессов у человека и экспериментальных животных.

Известно устройство для определения содержания газов в крови, включающее экстракционную камеру, термостат, вибратор, приспособления для ввода крови и реактивов, напорный сосуд со ртутью, ртутный манометр. Для определения содержания газов в крови проба крови и реактивы для гемолиза вводятся в прогреваемую экстракционную камеру, в которой предварительно с помощью напорного сосуда со ртутью создан вакуум. В условиях вакуума газы экстрагируют из крови. Процесс экстрагирования ускоряется вибрацией камеры. Затем при фракционном поглощении реактивами измеряются парциальные давления экстрагированных газов с помощью ртутного манометра. При этом для повыщения точности измерений газы сжимаются с помощью напорного сосуда с ртутью. По парциальным давлениям с учетом знания объема рассчитывается содержание газов в крови 1. Недостатки известного устройства - конструктивная сложность, наличие ртути, громоздкая и длительная методика подготовки и проведения анализа.

Известно устройство для определения содержания газов в крови, включающее экстракционную камеру, установленную в термостате, вибратор, приспособление для введения крови и калибровочного газа, массспектрометр, включающий систему напуска и форвакуумный насос и соединенный с регистратором 2.

Недостатком указанного устройства является низкая точность определения содержания газов в крови, что связано с измерением крайне малых (менее 2%) концентраций {парциальных давлений) экстрагированных газов в среде газа-носителя.

Кроме того, недостатками устройства являются его сложность и больщой расход газа-носителя (65 мл/мин). Велики эксплуатационные расходы, так как к работе допускается персонал, прошедший обучение и сдающий периодические экзамены по правилам работы с газовыми баллонами под давлением.

Цель изобретения - повышение точности определения содержания газов в крови. Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее экстракционную камеру, установленную в термостате, вибратор, приспособление для введения пробы крови и калибровочного газа, масс-спектрометр, включающий систему напуска и форвакуумный насос и соединенный с регистратором, дополнительно снабжено камерой для накопления газов и микрохолодильником, соединенным с последней, при этом камера для накопления газов соединена каналами с экстракционной камерой и системой напуска масс-спектрометра, а форвакуумный насос масс-спектрометра соединен каналом с экстракционной камерой, а соотношение объемов экстракционной камеры и камеры для накопления газов не менее 50:1.

На чертеже изображено устройство для определения содержания газов в крЬви, общий вид.

Устройство содержит экстракционную камеру 1 с герметичной крышкой, связанную с масс-спектрометром 2, включающим систему запуска и форвакуумный насос (не обозначено) и снабженным регистратором 3 посредством канала 4 с вентилем 5, каналов 6 и 7 с вентилями 8 и 9 и охлаждающей камеры 10 с микрохолодильником 11. Экстракционная камера находится в

термостате 12, соединена с вибратором 13 и снабжена входным каналом с вентилем 14 для введения приспособления 15 (щприца) с пробой крови и калибровочного газа.

Устройство работает следующим образом. Температура экстракционной кзмеры, находящейся в водяной бане термостата, доводится до 37°С. При открытых вентилях 5 и 8 и закрытом вентиле 14 в экстракционной и охлаждающей камерах создается

вакуум с помощью форвакуумного насоса масс-спектрометра. Затем вентили 5 и 8 закрываются. Шприц с пробой крови и калибровочного газа герметично прижимается к входному каналу, открывается вентиль 14, содержимое шприца вводится в экстракционную камеру, после чего вентиль 14 закрывается. Включается вибратор. После выдержки в течение нескольких .минут, необходимой для полного экстрагирования в вакуум газов из крови, при закрытом вентиле 9 открывается вентиль 8, чем обеспечивается сообщение экстракционной и охлаждающей камер. Поток газов и водяных паров движется из экстракционной камеры в охлаждающую камеру. При этом водяные пары сорбируются холодными стенками охлаждающей камеры и в ней вследствие замещения происходит накопление газов. Процесс заканчивается когда суммарные давления водяных паров и газов в обоих камерах уравняются.

Обратная диффузия газов в экстракционную камеру не происходит вследствие высокого сопротивления газовому потоку трубки 6. После уравнивания давлений в обеих камерах (1-2 мин) закрывается вептиль 8, открывается вентиль 9, сообщающий охлаждающую камеру с системой напуска масс-спектрометра, и измеряются относительные концентрации газов. Процесс уравнивания давлений между камерами описывается выражением Рг„.. PIH/ Plr где о - давление водяных паров в экст раки.ионной камере; гаъ давление газов в экстракционной камере; 1 -давление водяных паров в ох лаждающей камере; R - давление газов в охлаждающей 2га камере. При низком уровне давления газов в экстракционной камере, обеспечивающем полное экстрагирование газов из крови, и низком уровне водяных паров в охлаждающей камере, т. е. когда Рг.,о PI 1гаэ выражение (1) приобретает вид Р - Р iHjO гга4 Таким образом, обеспечено многократное увеличение давления газов в охлаждающей камере, что повышает точность измерений. Существенным является выбор отнощения объемов экстракционной и охлаждающей камер. В случае, когда это отнощение равно отношению давлений в экстракционной камере водяных паров и газов, уравнивание давлений между камерами наступает при переходе всего газа в охлаждающую камеру. Снижение объема охлаждающей камеры приводит к тому, что для уравнивания давлений между камерами не требуется перехода в охлаждающую камеру всего газа. При этом ускоряется процесс уравнивания давлений и уменьшается поступление в охлаждающую камеру водяных паров. Увеличение объема охлаждающей камеры приводит к тому, что даже при переходе всего газа в охлаждающую камеру давление газа в ней остается ниже давления водяных паров в экстракционной камере. Процесс уравнивания давлений между камерами не наступает и в охлаждающую камеру поступает большое количество водяных паров, что снижает точность измерений. Давление газов в охлаждающей камере находится на уровне давления водяных газов в экстракционной камере и практически не зависит от количества экстрагированных из крови газов. Отсюда ясна необходимость применения калибровочного газа, который является критерием для определения содержания других газов. Этот газ вводится в экстракционную камеру вместе с пробой крови. При известном количестве калибровочного газа содержание остальных газов определяется из отношения показаний масс-спектрометра. Относительные измерения с помощью калибровочного газа исключают погрешность, например, вследствие временного дрейфа чувствительности масс-спектрометра, изменения температуры экстракционной камеры и т. д. Предлагаемое устройство обладает более высокой точностью определения содержания газов в крови благодаря значительному повыщению давления исследуемых газов. Это дает возможность работать при крайне низких давлениях газов в экстракционной камере и малых пробах крови. При этом без применения реактивов происходит практически полное экстрагирование газов из пробы крови.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗОВ В КРОВИ, включающее экстракционную камеру, установленную в термостате, вибратор, приспособление для введения .крови и калибровочного газа, масс-снектрометр, включающий систему напуска и форвакуумный насос и соединенный с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения содержания газов в крови, оно дополнительно снабжено камерой для накопления газов и микрохолодильником, соединенным с последней, при этом камера для Накопления газов соединена каналами с экстракционной, камерой и системой напуска масс-спектрометра, а форвакуумный насос масс-спектрометра соединен каналом с экстракционной камерой, а соотношение объ$ емов экстракционной камеры и камеры для ся накопления газов не менее 50:1. о 00 кэ со со со