Капнограф медицинский

Полезная модель относится к физике, в частности к измерениям, и может найти применение при медицинских обследованиях, в частности, при определении концентрации двуокиси углерода (CO ₂) во время дыхательного процесса.

Полезной моделью решается задача создания капнографа медицинского, характеризующегося сниженным по сравнению с известными аналогичными устройствами уровнем шумов и, следовательно, более качественными и стабильными измерениями концентраций газов.

Для решения поставленной задачи в капнограф медицинский, содержащий источник инфракрасного излучения на основе полупроводникового лазера, приемник инфракрасного излучения, расположенную между ними измерительную камеру для исследуемого газа, блок усиления сигнала, соединенный с приемником инфракрасного излучения, и блок управления, соединенный с блоком усиления, предложено, согласно настоящей полезной модели, ввести блок формирования модулирующего гармонического сигнала, соединенный с полупроводниковым лазером; в блок управления ввести аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для оцифровки сигнала, поступающего с блока усиления, и процессор, предназначенный для формирования гармонического сигнала на полупроводниковом лазере и квадратурной обработки сигнала, поступающего с блока усиления сигнала.

Полезная модель относится к физике, в частности к измерениям, и может найти применение при медицинских обследованиях, в частности, при определении концентрации двуокиси углерода (СО ₂) во время дыхательного процесса.

Согласно определению, данному в [Л.1], капнограф - это прибор, отображающий на экране в виде графика результат измерения концентрации углекислого газа. Существует несколько принципов работы капнографов, однако, одним из наиболее распространенных в мировой медицинской практике считается принцип работы на основе инфракрасного оптического анализа.

Известен капнограф медицинский, содержащий источник инфракрасного излучения, приемник инфракрасного излучения, расположенную между ними измерительную камеру для исследуемого газа, блок усиления и преобразования сигнала, соединенный с приемником инфракрасного излучения, и блок управления, при этом в качестве источника инфракрасного излучения используют нагретую спираль, размещенную вблизи вращающегося диска, имеющего окошечки с установленными в них светофильтрами, в которые поступает свет от нагретой спирали [Л.2].

Описанный в [Л.2] капнограф медицинский, обеспечивая измерения СО₂ непосредственно в дыхательном потоке, характеризуется сложностью конструкции, эксплуатационными неудобствами, а также недостаточно высокой точностью измерения, обусловленных наличием вращающихся конструктивных элементов; кроме того, необходимость нагрева спирали в процессе эксплуатации такого капнографа медицинского приводит к повышенным энергозатратам и нагреву капнографа в процессе его эксплуатации.

Известен также капнограф медицинский, содержащий источник инфракрасного излучения, приемник инфракрасного излучения, расположенную между ними измерительную камеру для исследуемого газа, блок усиления сигнала, соединенный с приемником инфракрасного излучения, и блок управления [Л.3].

Описанный в [Л.3] капнограф медицинский характеризуется по сравнению с капнографом по [Л.2] простотой конструкции и существенно меньшими массой и габаритами, однако применяемая в нем импульсная модуляция сигнала не обеспечивает полного подавления уровня шумов, а, следовательно, качественных и стабильных измерений концентраций газов.

Полезной моделью решается задача создания капнографа медицинского, характеризующегося сниженным по сравнению с известными аналогичными устройствами уровнем шумов и, следовательно, более качественными и стабильными измерениями концентраций газов.

Для решения поставленной задачи в капнограф медицинский, содержащий источник инфракрасного излучения на основе полупроводникового лазера, приемник инфракрасного излучения, расположенную между ними измерительную камеру для исследуемого газа, блок усиления сигнала, соединенный с приемником инфракрасного излучения, и блок управления, соединенный с блоком усиления, предложено, согласно настоящей полезной модели, ввести блок формирования модулирующего гармонического сигнала, соединенный с полупроводниковым лазером; в блок управления ввести аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для оцифровки сигнала, поступающего с блока усиления, и процессор, предназначенный для формирования гармонического сигнала на полупроводниковом лазере и квадратурной обработки сигнала, поступающего с блока усиления сигнала.

Полезная модель поясняется на примере выполнения. На чертеже фиг.1 схематично представлен капнограф медицинский.

Капнограф медицинский содержит источник инфракрасного излучения, в качестве которого использован полупроводниковый лазер 1. Между полупроводниковым лазером 1 и приемником инфракрасного излучения 2 помещена измерительная камера 3, предназначенная для подачи в нее исследуемого газа. С приемником инфракрасного излучения 2 соединен блок усиления сигнала 4. Кроме того, устройство имеет блок управления 5, содержащий аналого-цифровой преобразователь 6 и процессор 7. Блок управления 5 может быть соединен с дисплеем 8.

Кроме того, устройство содержит блок формирования модулирующего гармонического сигнала 9, соединенный с полупроводниковым лазером 1.

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы капнографа основан на использовании им инфракрасной спектроскопии для измерения концентрации углекислого газа (СО₂) в процессе дыхательного цикла.

Как известно, все газы имеют свойственный им спектр поглощения. Измеряя поглощение излучения определенной длины волны, можно определить концентрацию газа.

Исследуемый газ от пациента поступает в измерительную камеру 3. В качестве источника излучения используется полупроводниковый лазер 1 с заданной длиной волны. Излучение от полупроводникового лазера 1 направляется через пробу газа, находящуюся в измерительной камере 3, на приемник инфракрасного излучения 2. Приемник инфракрасного излучения 2 принимает излучение полупроводникового лазера 1, прошедшее через окна измерительной камеры 3. Сигнал с приемника инфракрасного излучения 2 усиливается и измеряется блоком усиления сигнала 4. Величина этого сигнала зависит от концентрации СО₂ , находящегося в измерительной камере 3.

Сигнал оцифровывается аналого-цифровым преобразователем 6 блока управления 5, и процессор 7 производит квадратурную обработку оцифрованного сигнала.

Квадратурная обработка сигнала состоит в умножении измеренных значений сигнала на синусы и косинусы, совпадающие по частоте с сигналами модуляции. Эти две полученные величины усредняются фильтром низкой частоты и на их основе вычисляется амплитуда полезного сигнала, в котором шумы сведены к минимуму.

По результатам измерения этого сигнала определяют концентрацию углекислого газа в пробе.

Отображение данных на дисплее 8 позволяет наглядно воспроизвести процесс измерений (содержание двуокиси углерода) в реальном времени. В зависимости от поставленной задачи на дисплее могут фиксироваться результаты измерений СО₂ в различные моменты: в конце выдоха, в начале вдоха, а также частота дыхания.

Кроме того, сравнение с заданным (соответствующим норме) содержанием CO₂ позволяет фиксировать высокий либо низкий показатель содержания СО₂ в конце выдоха, а также высокий показатель СО₂ в начале вдоха.

В соответствии с заявляемым решением в ООО "Тритон-ЭлектроникС" разработан, изготовлен и испытан капнограф медицинский. Положительные испытания капнографа подтвердили его работоспособность и широкие практические возможности применения.

Литература:

1. http:// www.critical.onego.ru/critical/consult/pages/microstreaml/htm.

2. И.А.Шурыгин. «Мониторинг дыхания», БИНОМ, М., 2000, с.105-108.

3. Патент РФ на полезную модель 31497, МПК А61В 10/00, 2003 год.

Капнограф медицинский, содержащий источник инфракрасного излучения на основе полупроводникового лазера, приемник инфракрасного излучения, расположенную между ними измерительную камеру для исследуемого газа, блок усиления сигнала, соединенный с приемником инфракрасного излучения, и блок управления, соединенный с блоком усиления, отличающийся тем, что он содержит блок формирования модулирующего гармонического сигнала, соединенный с полупроводниковым лазером, блок управления содержит аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для оцифровки сигнала, поступающего с блока усиления, и процессор, предназначенный для формирования гармонического сигнала на полупроводниковом лазере и квадратурной обработки сигнала, поступающего с блока усиления сигнала.