Устройство для определения параметров дыхания

 

Использование: в медицине, а более конкретно в устройствах для диагностики параметров дыхания. Сущность изобретения: устройство содержит измерительную головку, выполненную в виде сопрягаемых промежуточного цилиндрического канала и двух патрубков, спрофилированных в виде сопел Витошинского. Соотношение максимального диаметра патрубков и диаметра цилиндрического канала равно 3 : 1. В полости канала размещены два чувствительных элемента, каждый из которых выполнен в виде трубки, свободный конец которой изогнут соосно каналу и направлен в сторону патрубка. Радиальное смещение каждого свободного конца относительно продольной оси канала равно половине диаметра трубки. Чувствительные элементы подсоединены к электронному блоку обработки сигналов посредством двух дифференциальных мембранных датчиков давления. Подмембранные камеры датчиков сообщены между собой, а также с полостью канала через отверстие в его боковой поверхности. Отверстие выполнено равноудаленным от чувствительных элементов, а его ось перпендикулярна плоскости расположения чувствительных элементов. Величины диаметра отверстия и внутреннего диаметра трубки выбираются в интервале 1,5 - 1,6 мм, а соотношение внутреннего диаметра трубки и диаметра отверстия в надмембраненой камере датчика для подсоединения трубки равно 1 : 1,5. 3 ил.

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к устройствам для диагностики параметров дыхания.

Известное устройство, выбранное в качестве прототипа содержит измерительную головку, выполненную в виде сопрягаемых промежуточного цилиндрического канала и двух патрубков с площадью проходного сечения, увеличивающейся в сторону входа-выхода, и два чувствительных элемента, установленных в одной плоскости в полости канала, смещенных друг относительно друга в радиальном и осевом направлениях и подсоединенных к электронному блоку обработки сигналов.

Однако указанное устройство обладает рядом недостатков, связанных со сложностью устройства и большой вероятностью получения недостоверного результата из-за несовершенства конструкции прибора. Первый из недостатков - сложность устройства, связан с необходимостью применения специальных средств для стабилизации параметров температурных датчиков, введением дополнительных устройств для расчета параметров, необходимых для такой стабилизации и вероятностью внесения погрешности в измеряемый параметр из-за инерционности самих датчиков температуры. Достоверность результата в указанном приборе будет в большой степени зависеть от характера воздушного потока, воздействующего на датчики. Однако в прототипе замер параметров производится в турбулентном потоке, характеризуемом неравномерностью, нестабильностью среды и ее параметров в зависимости от места их замера.

Цель изобретения - упрощение устройства при одновременном повышении точности диагностируемых параметров при медицинских исследованиях.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения параметров дыхания, содержащем измерительную головку, выполненную в виде сопрягаемых промежуточного цилиндрического канала и двух патрубков с площадью проходного сечения, увеличивающейся в сторону входа-выхода, и два чувствительных элемента, установленных в одной плоскости в полости канала, смещенных друг относительно друга в радиальном и осевом направлениях и подсоединенных к электронному блоку обработки сигналов, полость каждого из патрубков спрофилирована в виде сопла Витошинского, а соотношение максимального диаметра проходного сечения патрубков и диаметра цилиндрического канала равно 3: 1, при этом каждый из чувствительных элементов подсоединен к блоку обработки сигналов посредством двух дополнительно введенных дифференциальных мембранных датчиков давления, подмембранные камеры которых пневматически сообщены соответственно между собой и полостью канала посредством дополнительного радиального отверстия, выполненного в его боковой стенке, ось которого перпендикулярна плоскости расположения чувствительных элементов и равноудалена от них, причем каждый чувствительный элемент выполнен в виде трубки, свободный конец которой изогнут соосно каналу и направлен в сторону соответствующего патрубка, а радиальное смещение каждого свободного конца относительно продольной оси канала равно половине диаметра трубки, при этом величины внутреннего диаметра трубки и диаметра отверстия находятся в интервале 1,5-1,6 мм, а соотношение внутреннего диаметра трубки и диаметра отверстия в надмембранной камере датчика для подсоединения трубки равно 1-1,5.

На фиг. 1 показана измерительная головка; на фиг. 2 - место 1 на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство для определения параметров дыхания.

Представленная на фиг. 1 измерительная головка 1 содержит цилиндрический канал 2, снабженный входным 3 и выходным 4 патрубками, спрофилированными в виде сопла Витошинского, при этом в цилиндрическом канале 1 установлены дифференциальные датчики давления 5 и 6, каждый из которых соответственно соединен с чувствительными элементами 7 и 8, выполненными в виде трубки, один конец каждой из которых выведен в цилиндрический канал и размещен соосно ему, а второй - соединен с надмембранной полостью 9 соответствующих датчиков давления 5 и 6, причем свободные концы чувствительных элементов 7 и 8, выведенные в цилиндрический канал, направлены в противоположные стороны, а оси свободных концов трубок радиально смещены относительно продольной оси цилиндрического канала на половину диаметра трубки, на равном удалении от концов трубок, выведенных в цилиндрический канал в нем выполнено отверстие 10, соединенное с подмембранными полостями 11 обоих датчиков, при этом датчики 5 и 6 соединены с блоком обработки сигналов 12.

На фиг. 2 показано устройство, укомплектованное дополнительно штуцером 13, соединяемым с приемной головкой 1.

Устройство работает следующим образом. Пациент берет в рот штуцер 13 и дышит в него. При выдохе поток воздуха, проходя штуцер 13, выравнивается за счет ряда сеток, установленных в нем (не показано), становится ламинарным и попадает во входной патрубок 3, где происходит дальнейшая ламинаризация потока и на входе в цилиндрический канал 2 происходит подпор потока, т. е. увеличение его скорости, пропорциональной увеличению полного давления, при этом ламинарность потока не нарушается и его параметры постоянны в каждой точке. Для определения расхода воздуха необходимо определить разность между полным давлением в потоке, которое воспринимается через чувствительный элемент 7 надмембранной полостью 9 дифференциального датчика давления 5 и статическим, которое воспринимается через отверстие 10 подмембранной полостью 11 датчика давления 5. Величина сигнала, получаемого датчиком давления, пропорциональна величине разности давлений (прогибу мембраны) и, следовательно, расходу воздуха. При этом дифференциальный датчик давления 6 не воспринимает параметры потока из-за того, что его чувствительный элемент 8 развернут по потоку.

При вдохе, поток воздуха изменяет направление движения на противоположное, при этом параметры потока, проходящего через патрубок 4, воспринимаются в порядке, аналогичном описанному, но при этом замер производится датчиком 6 через чувствительный элемент 8 и отверстие 10, а датчик 5 исключается.

Выбранные размеры и их соотношения позволяют получать результаты с высокой точностью. Экспериментальные работы, проведенные на действующем приборе, выполненном в соответствии с предложенным позволили получить результаты с точностью до 0-0,5% в диапазоне расхода от 0 до 12 л/c. (56) Патент ФРГ N 3437595, кл. А 61 В 5/08, 1986.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДЫХАНИЯ, содержащее измерительную головку, выполненную в виде сопрягаемых промежуточного цилиндрического канала и двух патрубков с площадью проходного сечения, увеличивающейся в сторону входа-выхода, и два чувствительных элемента, установленных в одной плоскости в полости канала, смещенных друг относительно друга в радиальном и осевом направлениях и подсоединенных к электронному блоку обработки сигналов, отличающееся тем, что полость каждого из патрубков спрофилирована в виде сопла Витошинского, а соотношение максимального диаметра проходного сечения патрубков и диаметра цилиндрического канала равно 3 : 1, при этом каждый из чувствительных элементов подсоединен к блоку обработки сигналов посредством двух дополнительно введенных дифференциальных мембранных датчиков давления, подмембранные камеры которых пневматически сообщены соответственно между собой и полостью канала посредством дополнительного радиального отверстия, выполненного в его боковой стенке, ось которого перпендикулярна к плоскости расположения чувствительных элементов и равноудалена от них, причем каждый чувствительный элемент выполнен в виде трубки, свободный конец которой изогнут соосно с каналом и направлен в сторону соответствующего патрубка, а радиальное смещение каждого свободного конца относительно продольной оси канала равна половине диаметра трубки, при этом величины внутреннего диаметра трубки и диаметра отверстия находятся в интервале 1,5 - 1,6 мм, а соотношение внутреннего диаметра трубки и диаметра отверстия в надмембранной камере датчика для подсоединения трубки равно 1 - 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3