Спирометр
Изобретение относится к медицинской технике, в частности для измерения дыхательных объемов при функциональной диагностике легких человека. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение конструкции. В спирометре , содержащем корпус, объемный преобразователь и индикатор, объемный преобразователь выполнен в виде крыльчатки , установленной на одной оси со счетчиком оборотов, а по ходу воздушного потока из крыльчатки на корпусе выполнено выпускное отверстие, при этом спирометр оснащен входным направляющим аппаратом с чередующимися участками в виде первого диффузора, конфузора и второго диффузора с соотношением сечений fi f3 и f4 f2, где fi - сечение у-подгубника; f2 - сечение на выходе первого диффузора; fa - сечение на выходе конфузора; f4 - сечение на выходе второго диффузора. 6 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807419/14 (22) 14.02.90 (46) 15.03.92. Бюл, ¹ 10 (71) Ереванский городской центр a&yeHaтехнического творчества молодежи и. ЕрЕванский институт усовершенствовайия.: врачей (72) Ф.Г. Гарунц и Г.Ф, Гарунц (53) 61 5.475 (088.8). (56) Авторское свидетельство СССР № 1143397, кл. А 61 В 5/08, 1982. (54) СПИРОМЕТР (57) Изобретение относится к медицииской технике, в частности для измерения дъи@тельных объемов при функциональной:диагностике легких человека.. Цепль Изобретение относится к медицинской технике, в частности для измерения дыхательных объемов при функциональной диагностике легких человека. Известно устройство-- анемометр, содержащий крыльчатку, установленного нв одной оси со счетчиком оборотов. Однако известное устройство не прй- годно для обследования людей в медицинских целях. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому.эффекту является водяной спирометр, с@дер-. жащий корпус, обьемный преобразователь с осью и шкалу с указателем. Водяной спирометр снабжен дополнительным объем-. ным преобразователем, дополнительно: шкалой с вытеснителями объема, устайов,,5U„, 1718805 А1 изобретения — повышение точности измерения и упрощение конструкции. В спирометре, содержащем корпус, объемный преобразователь и индикатор, объемный преобразователь выполнен в виде крыльчатки, установленной на одной оси со счетчиком оборотов, а по ходу воздушного потока из крыльчатки на корпусе выполнено выпускное отверстие, при этом спирометр оснащен входным направляющим аппаратом с чередующимися участками в виде первого диффузора,. конфузора и второго диффузора с соотношением сечений f»fg и f4 >fz, где f1 — сечение у.подгубника; fz —. сечение на выходе первого диффузооа; fa— сечение на выходе конфузора; f4 — сечение на выходе второго диффузора, 6 ил. ленными в нижней части объемных преобразователей. Недостатком известного спирометра QQ является невысокая точность измерения, громоздкость и сложность конструкции. (Л Цель изобретения — повышение точности измерения и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в спирометре, содержащем корпус, объемееей ный преобразователь и индикатор, послед ние выполнены в виде крыльчатки, установленной на одной оси со счетчиком оборотов, а по ходу воздушного потока из крыльчатки на корпусе выполнено выпускное отверстие, при этом спирометр оснащен входным направляющим аппаратом с чередующимися участками s виде первого 1718805 диффузора, конфузора и второго диффузора. На фиг.1 представлен спирометр, общий вид; на фиг.2 — то же, продольный разрез; на фиг.3 — крыльчатка; на фиг. 4-6— графики расчета размеров сопла. Спирометр содержит корпус 1 со съемным мундштуком 2. Объемный преобразователь 3 в виде центробежного рабочего колеса открытого типа (крыльчатки) снабжен осью, совмещенной с осью счетчика 4 оборотов, состоящего из зубчатых колесиков с цифровой индикацией. На корпусе предусмотрено окошечко 5 счетчика и рычаг 6 установки на "0", На корпусе по ходу воздушного потока из крыльчатки (по улитке) предусмотрено выпускное отверстие 7. Спирометр работает следующим образом, Перед выходом рычаг 6 счетчика поворачивают до упора, устанавливая в окошечке 5 нули. Затем мундштук прикладывают ко рту и производят выдох. При этом воздушный поток, преобразуясь в сопле в постоянное равномерное давление, воздействует непосредственно на крыльчатку 3, приводя во вращение и диск скорости оборотов. Цифры, появляющиеся на окошечке счетчика, отражают показатели объема легких в условных единицах и при необходимости могут быть пересчитаны в миллиметрах. Объем вдоха счетчик регистрирует аналогичным образом, при вдохе обследуемо го. При этом счетчик работает s обратном направлении, регистрируя также разность объемов вдох-выдох. Крыльчатку счетного механизма можно привести во вращение за счет кинетической э нергии выдыха емого воздуха ЧЧ2 Е = М где М вЂ” массовый расход выды2 хаемого воздуха; W — скорость потока воздуха на входе крыльчатки, а также за счет перепада давления воздуха на крыльчатке Л Р = Pq - Pk..где Pq — давление воздуха на входе крыльчатки, равное давлению воздуха на выходе из второго диффузора; Р— давление воздуха за крыльчаткой, равное атмосферному. Скорость воздуха выдыхаемого человеком, может быть различна, в зависимости от времени сокращения объема легких, а это может привести к погрешности измерения количества оборотов счетчика и следовательно объема легких (спирометрия форсированная — проводимая при максимально быстром выдохе). Кинематическая энергия воздуха зависит от квадрата скорости. колебание скорости потока W приводит к существенному изменению кинетической энергии потока воздуха, Поэтому в устройстве принят вариант использования потенциаль5 ной энергии воздуха, т.е. преобразования кинетической энергии выдыхаемого воздуха в потенциальную или статическую энергию воздуха и воздействие на крыльчатку счетчика перепада давлений Л P. 10 Для преобразования кинетической энергии выдыхаемого воздуха в потенциальную с минимальными потерями между сечением входа воздуха (нагубником) и крыльчаткой счетчика установлен направля15 ющий аппарат. Скорость воздуха, входящего в прибор, вначале снижается и выравнивается в сечении аа, затем s сечении сс возрастает до значения больше исходного и, наконец, в сечении dd (на выходе 20 диффузора) снижается до значения минимального. Изменение скорости потока воздуха в сечениях сопла приводит к изменению давления воздуха. Так в сечении dd сопла давление воздуха значительно вы25 we, чем на его входе, что обеспечивает надежное и равномерное вращение крыльчатки счетного механизма. Для выравнивания скорости потока и получения максимального давления на вхо30 де крыльчатки без больших потерь должны быть выдержаны следующие конструктивные параметры сопла: 6а Ча fà а 35 где f> — площадь сечения сопла на его входе ваа; V> — удельный объем воздуха в сечении аа; W> — скорость потока в сечении аа; Оа — массовый расход воздуха: Ga = с ft: Ра 1 ад .р Й Та fc — площадь сопла в сечении сс; P — давление воздуха в сечении аа; R — газовая постоянная воздуха, Та — температура воздуха в сечении аа; С- критерий скорости истечения воздуха; 50 C =rkk(Т+т (где k — показатель адиабатического сжатия воздуха). Площадь выходного сечения бд диффузора определяется из уравнения «Wc. Sc. S fq 1718805 юг: 5 Составитель Ф.Гарун ц Техред M.Ìoðãåí Tàë Корректор С.Черни Редактор Н.Гунько Заказ 711 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Длина диффузора должна составлять Ig= - (6-7)(dg-dc), где бс — диаметр сопла в самом узком его сечении сс. При этом угол растру- . ба диффузора должен находиться в пределах 8-10 . Длина сужающейся части сопла 5 находится в пределах 1 = (6-8) dc. Угол раструба более 10 приводит к отрыву и поджатию потока воздуха, а менее 8 не обеспечивает преобразования кинетической энергии в потенциальную. 10 Формула изобретения Спирометр, содержащий корпус, объемный преобразователь и индикатор, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью повышения 15 I точности измерения и упрощения конструкции, объемный преобразователь выполнен в виде крыльчатки, установленной на одной rr:è со счетчиком оборотов, а по ходу воздушного потока из крыльчатки на корпусе выполнено выпускное отверстие, при этом спирометр оснащен входным направляющим аппаратом с чередующимися участками в виде первого диффуэора, конфузора и: второго диффузора с соотношением сечений f)> fa, f4> fz; где fg — сечение у надгубника; f2 — сечение на выходе первого диффузора; fg- сечение на выходе конфузора; f4 — сечение на выходе второго диффузора. 5 6
