Устройство для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов Советский патент 1982 года по МПК A61B5/08 

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, пневмотахограф с преобразователем газового потока в перепад давления (трубкой Флей ша), приспособление для задержки пнев- мотахографияеской информации на время прохождения газа по капилляру масс-спектрометра с целью синхронной регистрации концентрации и объема и магистраль газа-метчика t. Недостатком известного устройства является сложность конструкции, определяемая наличием различных по принципу работы приборов-массчгпектрометра и пневмо тахограф а, каждый из которых является сложным многофункциональным агрегатом, а также наличием приспособ- ления для задержки пневмотахографической инфо| ации. Процесс совмещения информации разных приборов приводит к дополнительной погрешности измерений. Погрешность измерений, определяемая нарушениями синхронности информации по объему и концш€трацни нестабильности времени прохождения газа по капилляру, имеет месго, например, при изменетга окружающей температуры, загрязн«1ии капилляра и др. Кроме того, устройство характеризуется сложностью конструкции мембранной системы пневмотахографа, представляющей.собой прецезионный узел с микронными зазорами в мембранах, требующий высокой точности сборки и подверженный влиянию внешних факторов. При использовавди известного устройства на обследование пациента затрачивается большое количество времени. Целью изобретения является упрощение конструкции и ускорение обследования пациента. Указанная цель досгигаегся тем, чго .в усгройсгве для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов, включающем преобразователь газового потока в перепад давления, массспектрометр с капилляром напуска, свяаанньил с преобразователем. газового потока в перепад давления, и магистраль газа-метчика, входная часть капилляра напуска оснащена ответвлением, соединен ным с магистралью газа-метчика. На чертеже изображена структурная схема устройства для синхронного определения объема и концентрации дыхательных газов. В устройстве масс-спектрометр I 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-метчшса, содержащей трубку 7 с отверстием 8 для сброса газа и баллон 9 с газом-метчиком. Трубка 7 может быть выполнена достаточно длинной, что позволяет располагать баллон с гадом-летчиком вдали от пациента. Ответвление 5может быть выполнено в виде короткого канала, например диафрагмы-натекателя, обеспечивающего требуемое сопротивление газовому потоку, и быть регулируемым. Сопротивления ответвлений газовому пото ку значительно меньше сопротивления ка пилляра напуска. Перепад давления на ответвлениях составляет несколько миллиметров ртутного столба. Перепад на капилляре напуска близок к атмосферному. Устройство работает следующим образом. При наличии газового потока в трубке Флейща у входа ответвлений 4 создается изменение давления относительно наружно го (атмосферного), пропорциональное скорости потока. В то же время на входе от ветвления 5 давление не меняется. Это приводит к перераспределению газовых по токов в ответвлениях. Причем с -ммарный поток не меняется, поскольку он определяется значительно большим -сопротигшением капилляра 3 напуска, на котором пе репад давления пря малом изменении давления в трубке Флейша (порядка I мм рт.ст.) меняется незначительно. В связи с этим, например, при увеличении давления в трубке Флейща поток в ответвлении 4 райтет, а в ответвлении 5 пацает на такую же величину. Мерой оценки давления в трубке Флейща, а следовательно, скорости и объема газового потока, является величина концентрации газа-метчика, измеряемая масс-спектрометром. Вследст- вне того, что поток дыхательных газов в масс-юпектрометр при изменении давления в трубке Флейща меняется, имеет место искажение показаний по концентрации. Это устраняется блоком автоматической регулировки чувствительности, входяп1им в масс-спектрометр, суммирующим концентрацию всех компонентов дыхательных газов и поддерживающим чувствительность масс-спектрометра по концентрациям дыхательных компонентов на постоянном уровне Высокая чувствительность устройства 1фи измерении объема определяется сочетанием низкого сопротивления ответвлений с высоким сопротивлением капилляра напуска, вследствие чего перепад давления на ответвлениях мал, и потому газовые потоки в ответвлениях перераспределяются под действием малых изменений давления в трубке Флейща. Для обеспечения нормальной работы устройства в магистрали газа-метчика должно сохраняться наружное (атмосферное) давление. Это обеспечивается тем, что излищек газа выпускается через отверстие 8 сброса газа в трубке 7 в атмосферу. Расход газа мал, так 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-метчшса. Ответвления могут иметь как равные, так и не равные сопротивления газовому потоку. Перераспределение сопротивлений ответвлений позволяет выбрать нужное соотношение чувствительносгей по объему и концентрации. В качестве газа- летчика применяется газ, концентрация которого в газовом потоке через трубку Флейща незначительна, например, инертные газы (гелий, неон, аргон, криптон). Газ-метчик может быть как 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 ответвления газа-метчика в Ю раз превышающем сопротивление ответвления дыхательных газов составляет около 7000 ч.