Устройство для измерения параметров выдоха Советский патент 1993 года по МПК A61B5/08 

Изобретение относится к медицинской технике, к средствам определения параметров выдоха человека,

Цель изобретения - достижение требуемого быстродействия и обеспечение возможности определения реального изменения параметров выдоха во времени.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство содержит приемник выдыхаемого воздуха 1 с неподвижной турбин- кой 2 и закрепленной в подшипниках 3 вертушкой 4. На заборнике размещен излучатель 5, приемник 6 оптического излучения и патрубок 7 для отбора пробы воздуха через датчик концентрации 02 8, кювету датчика концентрации СОг 9 с помощью микрокомпрессора 10. Датчик 8 содержит пористую мембрану 11. отделяющую газовую полость от жидкостной, в которой размещены электроды 12. Датчик СОа включает инфракрасный излучатель 13, модулятор 14, приводимый во вращение двигателем 15. оптический фильтр 16, пироэлектрический приемник ИК-излучения 17, а также синх- роприемник 18, расположенный в кювете 9.

Блок измерения скорости выдоха включает блоки 20-25. Блок измерения концентрации 02 аключает блоки 26-27. Блок измерения концентрации С02 включает блоки 28-36.

Выход приемника 6 подключен через предусилитель 20, выполненный на 140УД7, компаратор 21 на 140УД7, блок преобразования 22 на 561ЛА7, формирователь короткого импульса 23 на 561ТМ2, сглаживающий фильтр 24 к оконечному усилителю 25 на 140УД7.

Выход датчика 8 подключен через предварительный усилитель 26 на 140УД6 к оконечному усилителю 27 на 140УД7.

Выход приемника 17 подключен через усилитель 28 на 544УД2, буферный усилитель 29 на 140УД7, синхродетектор 30 на 561КТЗ, дифференциальный усилите/и. 35 на 544УД1, устройство выборки и дифференциальный усилитель 35 на 544УД1, устройство выборки и хранения 34 на 561 КТЗ к оконечному усилителю 36 на 140УД7, при этом выход синхроприемника 18 подключен через предусилитель 32 на 140УД7, формирователь строба 31 на 561ЛА7 ко второму входу синхродетектора 30 и через формирователь короткого импульса 33 к устройству выборки и хранения 34.

Выходы оконечных усилителей подключены к ЭВМ. Питание схемы обеспечивает блок 19.

Устройство работает следующим образом.

Выдыхаемый воздух попадает в прием,ник 1 и с помощью турбинки 2 начинает

. совершать вращение внутри заборника, чем

приводит во вращение вертушку 3, при этом

часть пробы воздуха отбирается через патрубок 7, датчик р2 8 и кювету 9 микрокомпрессором 10. Вертушка перекрывает световой поток, создаваемый источником 5, на выходе приемника 6 при этом появляются импульсы напряжения, усиливаемые . предусилителем 20, которые преобразуются с помощью блоков 21, 22 в последовательность цифровых импульсов. Частота этих импульсов линейно зависит от скорости по5 тока. В блоках 23,24 эта частота преобразуется в напряжение.

При прохождении пробы воздуха через датчик 8 кислород диффундирует через полупроницаемую мембрану и восстанавлива0 ется на одном из электродов. Протекающий при этом в растворе электролита ток пропорционален концентрации Оз в пробе. С помощью блока 26 ток преобразуется в напряжение, усиливаемое усилителем 27,

5 Проходящий через кювету 9 поток инфракрасного излучения от источника 13 поглощается фильтром 16 во всем диапазоне кроме узкой спектральной полосы в области 4,3 мкм, которая соответствует полосе по0 глощения СОа, при этом изменение регистрируемого приемником 17 сигнала пропорционально концентрации СОг в кювете. Сигнал на выходе усилителя 29 переменный, для преобразования его в

5 постоянный служат блоки 30, 34. Положительные и отрицательные полуволны сигнала накапливаются синхродетектором 30 и складываются дифференциальным усилителем 35. Сигналом с синхроприемника 18,

0 преобразованным блоком 31 в последовательность стробов, управляется синхродетектор 30 и через блок устройство выборки и хранения 34, служащее для даль- нейшего улучшения отношения сиг5 нал/шум.

Усилители 25,27 и 36 служат для установления оптимального уровня сигнала перёд аналого-цифровым преобразованием с целью устранить влияние цифровых

0 шумов.

Определение абсолютных значений . концентраций газов производится с помощью пропускания через прибор воздушной смеси с известной концентрацией

5 газов. Калибровка датчика скорости производится пропусканием через заборник известного объема воздуха.

Все математические операции по расчету параметров выдоха производятся в ЭВМ на основе измеренных величин.

Предложенное техническое решение по равнению с прототипом обеспечивает регистрацию мгновенных значений скорости выдоха, концентрации С02 и Оз, обладает быстродействием 0,1с при отношении сиг- 5 нал/шум не менее 50 (точность измерения

2%).

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров 10 выдоха, содержащее приемник выдыхаемого воздуха, датчик скорости выдоха, датчик концентрации 02, датчик концентрации С02, соединенные соответственно через блок измерения линейной скорости выдоха, 15 блок измерения концентрации Ог, блок измерения концентрации С02 с блоком обработки результатов исследования и регистрации параметров выдоха, при этом датчик концентрации СОг содержит источ- 20 ник инфракрасного излучения, модулятор. измерительную кювету, приемник излучения, соединенные последовательно, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно включает микропро- 25 цессор, соединённый с датчиком концентрации Ср2. причем датчик скорости выдоха выполнен оптическим, датчик концентрации 02 выполнен электрохимическим с мембраной, коэффициент диффузии которой 6,5х10 6см2/с. датчик концентрации С02 дополнительно имеет синхроприемник. установленный внутри измерительной кюветы, а приемник излучения выполнен пироэлектрическим с фильтром на входе, блок измерения линейной скорости выдоха содержит предусилитель, компаратор, блок преобразования, формирователь короткого импульса, сглаживающий фильтр и оконечный усилитель, соединенные последовательно, блок измерения концентрации 02 содержит предусилитель, соединенный с оконечным усилителем, блок измерения концентрации С02 содержит предварительный усилитель синхроприемника, формирователь строба, формирователь короткого импульса, устройство выборки и хранения и оконечный усилитель, соединенные последовательно, а также предварительный усилитель, буферный усилитель, синхродетектор, дифференциальный усилитель, соединенные последовательно, при этом выход формирователя строба соединен с вторым входом синхродетектора, выход дифференциального усилителя соединен с вторым входом устройства выборки и хранения.

Использование: изобретение относится к медицинской технике. Сущность: устройство содержит приемник выдыхаемого воздуха JI с неподвижной турбинкой 2 и S закрепленной в подшипниках 3 вертушкой 4. На заборнике размещен излучатель 5, приемник 6 оптического излучения и патрубок 7 для отбора пробы воздуха через датчик концентрации Оа8, кювету датчика концентрации СОз 9 с пймощью микрокомпрессора 10, Датчик 8 содержит пористую мембрану 11, отделяющую газовую полость от жидкостной,« которой размещены электроды 12. Датчик СОг включает инфракрасный излучатель 13, модулятор 14, приводимый во вращение двигателем 15, оптический фильтр 16, пироэлектрический приемник ИК-излучения 17, а также синх- роприемник 18, расположенный в кювете 9. Цель - повышение быстродействия. 1 ил. do N 16 г GO GO С 10 I