RU2563370C1 - Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха - Google Patents
Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563370C1 RU2563370C1 RU2014113265/14A RU2014113265A RU2563370C1 RU 2563370 C1 RU2563370 C1 RU 2563370C1 RU 2014113265/14 A RU2014113265/14 A RU 2014113265/14A RU 2014113265 A RU2014113265 A RU 2014113265A RU 2563370 C1 RU2563370 C1 RU 2563370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermostat
- temperature
- humidity
- exhaled
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам инструментальных методов медицинских исследований, и может быть использовано для контроля дыхательных функций организма. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении достоверных количественных измерений. Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха содержит термостат определенного внутреннего объема с автоматическим поддержанием заданной внутренней температуры, связанную с термостатом камеру переменного калиброванного объема выдыхаемого человеком воздуха, расположенную внутри термостата двухклапанную камеру и размещенный внутри нее датчик измерения температуры, размещенный в термостате датчик влажности воздуха, установленные в термостате клапаны и вентилятор для быстрого перемешивания внутреннего и поступающего в него выдыхаемого человеком воздуха, при этом датчики измерения температуры и влажности связаны с регистрирующим блоком и блоком обработки информации. 9 ил.
Description
Изобретение относится к средствам инструментальных методов медицинских исследований и может быть использовано для контроля дыхательных функций организма.
Известно устройство для тестирования дыхания (US 2012165693), содержащее датчики измерения температуры и влажности, расположенные внутри камеры определенного внутреннего объема.
Однако данное устройство не позволяет количественно определять влажность и температуру выдыхаемого человеком воздуха. При этом устройство имеет сложную конструкцию, требует специальной газовой среды внутри камеры.
Задачей изобретения является обеспечение количественного измерения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении достоверных количественных значений содержания водяного пара в выдыхаемом воздухе.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха содержит термостат определенного внутреннего объема с автоматическим поддержанием заданной внутренней температуры, связанную с термостатом камеру переменного калиброванного объема выдыхаемого человеком воздуха, расположенную внутри термостата двухклапанную камеру и размещенный внутри нее датчик измерения температуры, размещенный в термостате датчик влажности воздуха, установленные в термостате клапаны и вентилятор для быстрого перемешивания внутреннего и поступающего в него выдыхаемого человеком воздуха, при этом датчики измерения температуры и влажности связаны с регистрирующим блоком и блоком обработки информации.
На фиг. 1 представлена общая схема устройства, на фиг. 2 представлены полученные диаграммы влагосодержания у различных испытуемых, на фиг. 3 представлены результаты определений влажности выдыхаемого воздуха у испытуемых, на фиг. 4 представлены рассчитанные значения изменений удельной энтропии Δs (при 37°С) у испытуемой группы лиц, на фиг. 5 показаны диаграммы изменения показаний влажности выдыхаемого воздуха у обследуемых после приема лекарственных препаратов Антровент и АЦЦ, на фиг. 6 представлены диаграммы изменения показаний влажности воздуха у обследуемых после приема лекарственных препаратов Вентолина и Симбикорта, на фиг. 7, 8 и 9 представлены графики изменения показателей влажности и температуры выдыхаемого воздуха пациентами (разными) до и после медицинских процедур (капельницы, ингаляции).
Устройство состоит из термостата 1, определенного внутреннего объема (например, 3,5 литра) с автоматическим поддержанием заданной внутренней температуры (например, 37,5°С). То есть термостат 1 представляет собой объемную камеру. Датчик 2 измерения температуры (например, ТТМ-2-04) и датчик 3 влажности воздуха (например, ИПВТ-03) расположены внутри термостата 1. Вентилятор 4 для перемешивания внутреннего и поступающего в термостат выдыхаемого человеком воздуха также расположен внутри термостата 1. Термостат 1 содержит клапаны 5. С термостатом 1 связана камера 6 переменного калиброванного объема на 1 л (дозатор). Внутри термостата 1 размещена двухклапанная камера 7, внутри которой размещен датчик 2 измерения температуры. Для вентиляции внутреннего объема термостата 1, между измерениями, устройство содержит компрессор 8. Датчики 2 и 3 измерения температуры и влажности соответственно связаны с регистрирующим блоком 9 (например, ИВТМ 7/8 Р-МК), и блоком 10 обработки информации (например, компьютером) для записи и последующей обработки результатов измерений.
Процесс работы устройства состоит из следующих операций.
Предварительно проводится подготовка к началу измерений:
устанавливают заданные начальные значения температуры и влажности в объеме термостата, а также замеряются параметры окружающей среды, необходимые для дальнейших расчетов. Измерения влажности и температуры выдыхаемого воздуха проводятся раздельными операциями при отличающихся начальных температурах в термостате 1.
Для определения влажности выдыхаемого воздуха исследуемый делает выдох через сменный одноразовый мундштук во внутренний объем термостата 1, пропорционально увеличивающийся за счет хода поршня камеры 6 переменного калиброванного объема (дозатора) на величину объема выдоха исследуемого. Данные измерений поступают на регистрирующий блок 9 и далее на блок 10 обработки информации. Измерения проводят до установления максимального значения влажности в термостате.
По результатам полученных значений относительной влажности φ и температуры t рассчитываются количественные характеристики выдыхаемого воздуха: абсолютная влажность с и влагосодержание d, по которым возможен расчет энергетических параметров энтропии s и энтальпии h.
Относительная влажность φ равна отношению парциального давления водяного пара в воздухе рп к парциальному давлению насыщенного водяного пара рн при той же температуре φ=рп/рн (иногда выраженное в процентах).
Парциальное давление водяного пара рп (или упругость) выражается в единицах давления (Па).
Связь между давлением насыщенного водяного пара рн (кПа) и температурой (t, °С) определяется формулой:
Таким образом, каждой температуре соответствует определенное давление насыщенного пара, а каждому давлению соответствует определенная температура.
Абсолютная влажность - масса водяного пара, содержащаяся в единице объема газа (г/м3), рассчитывается по формуле:
где Rп - газовая постоянная водяного пара (461,49 Дж/кг*K).
Влагосодержание d - отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха в том же объеме (г/г, кг/кг, г/кг). Эта величина соответствует отношению плотности водяного пара к плотности сухого газа в одинаковых условиях, рассчитывалась по формуле:
где Rc.в - газовая постоянная сухого воздуха (287,1 Дж/кг*K),
р - атмосферное давление в момент измерения.
Удельные значения энтропии и энтальпии, отнесенные к 1 кг сухого воздуха определяются по формулам
Если принять за начало отсчета энтропии значения t0=0°С (Т=273,15 K) и р0п=610 Па,
где
сс.в - средняя удельная массовая теплоемкость сухого воздуха, которую принимают равной 1,006 кДж/(кг*K),
сп - средняя удельная теплоемкость насыщенного водяного пара при постоянном давлении, которую принимают равной 1,86 кДж/(кг*K),
r0 - удельная теплота парообразования (является функцией температуры), принимают равной 2500,64 кДж/кг.
В общем сс.в, сп и r0 зависят от температуры, но в ограниченном диапазоне можно считать постоянными.
Отсюда рассчитываются значения энтропии и энтальпии и их изменения при изменении параметров выдыхаемого влажного воздуха. Изменением средней молекулярной массы сухого выдыхаемого воздуха, его газовой постоянной и теплоемкости за счет изменения содержания кислорода и углекислого газа пренебрегают.
Измерение температуры выдыхаемого воздуха производят следующим образом.
Исследуемый, используя сменный одноразовый мундштук? совершает серию выдохов через двухклапанную камеру 7, в которой размещен датчик 2 измерения температуры. Данные измерений поступают на регистрирующий блок 9 и далее на блок 10 обработки информации. Измерения проводят до установления стабильных показаний температуры (30-40 сек).
Была проведена серия экспериментов по измерению влажности и температуры выдыхаемого воздуха человека.
Пример 1. Было обследовано 16 человек различных возрастных групп, практически здоровых, в течение длительного периода времени (3 мес). Была установлена устойчивая индивидуальная характеристика показаний влажности выдыхаемого воздуха обследуемых. Данные обследований и измерений представлены на фиг. 2 и фиг. 3.
Пример 2. В результате экспериментов была установлена зависимость показаний влажности выдыхаемого воздуха у обследуемых после приема лекарственных препаратов. Так, на фиг. 5 показаны диаграммы изменения показаний влажности выдыхаемого воздуха у обследуемых после приема лекарственных препаратов Антровент и АЦЦ, а на фиг. 6 представлены диаграммы изменения показаний влажности воздуха у обследуемых после приема лекарственных препаратов Вентолина и Симбикорта.
Пример 3. Было обследовано несколько пациентов с установленными диагнозами легочных патологий в период лечения. Установлены значительные изменения показателей влажности и температуры выдыхаемого воздуха пациентами до и после медицинских процедур (капельницы, ингаляции). Данные измерений представлены на фиг. 7, 8 и 9 дополнительно к ранее указанным в примере 4.
В результате использования предлагаемого устройства появляется возможность индивидуальной оценки текущего состояния легочной системы человека, а также долгосрочных прогнозов общего состояния как здоровых людей, так и больных различных патологий.
Измерение содержания воды в выдыхаемом воздухе дает дополнительную информацию не только о состоянии поверхности легких, но и о теплообменной способности организма. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет проводить диагностику больных легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями, быстро оценить необходимость и эффективность приема быстродействующих лекарственных средств, в том числе бронхолитиков.
Измерение предлагаемым устройством влажности и температуры выдыхаемого воздуха человека, наряду с известными физиологическими показателями, такими как: частота пульса, артериальное давление, температура тела и пр., представляет быстро и непрерывно измеряемую обобщенную индивидуальную характеристику состояния легочной системы человека. Предлагаемое изобретение можно использовать так же, например, и при подборе лекарственных препаратов и оценке эффективности проводимого лечения.
Предлагаемое устройство решает задачу количественного измерения влажности и температуры выдыхаемого воздуха человека для использования в практической медицине и научных исследованиях.
Claims (1)
- Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха, содержащее объемную камеру, размещенные в ней датчики температуры и влажности, отличающееся тем, что объемная камера выполнена в виде термостата с автоматическим поддержанием заданной внутренней температуры, находящуюся в термостате камеру переменного калиброванного объема для измерения количества выдыхаемого человеком воздуха, расположенную внутри термостата двухклапанную камеру и размещенный внутри нее датчик измерения температуры, размещенный в термостате датчик измерения влажности воздуха, установленные в термостате клапаны и вентилятор для быстрого перемешивания внутреннего и поступающего в него выдыхаемого человеком воздуха, при этом датчики измерения температуры и влажности связаны с регистрирующим блоком и блоком обработки информации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113265/14A RU2563370C1 (ru) | 2014-04-07 | 2014-04-07 | Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113265/14A RU2563370C1 (ru) | 2014-04-07 | 2014-04-07 | Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2563370C1 true RU2563370C1 (ru) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014113265/14A RU2563370C1 (ru) | 2014-04-07 | 2014-04-07 | Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2563370C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186387U1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЦЕНТР ТРАНСФЕРА ТЕХНОЛОГИЙ" | Устройство для исследования состояния носовой полости |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1219050A1 (ru) * | 1984-06-22 | 1986-03-23 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Медицинский Институт | Устройство дл регистрации параметров дыхани |
RU45609U1 (ru) * | 2004-11-23 | 2005-05-27 | Государственное учреждение Самарский государственный медицинский университет | Устройство для регистрации параметров внешнего дыхания |
WO2008009980A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | Anaxsys Technology Limited | Gas sensor |
RU117078U1 (ru) * | 2012-02-27 | 2012-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) | Пробоотборник для газового анализа выдыхаемого воздуха |
-
2014
- 2014-04-07 RU RU2014113265/14A patent/RU2563370C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1219050A1 (ru) * | 1984-06-22 | 1986-03-23 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Медицинский Институт | Устройство дл регистрации параметров дыхани |
RU45609U1 (ru) * | 2004-11-23 | 2005-05-27 | Государственное учреждение Самарский государственный медицинский университет | Устройство для регистрации параметров внешнего дыхания |
WO2008009980A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | Anaxsys Technology Limited | Gas sensor |
RU117078U1 (ru) * | 2012-02-27 | 2012-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) | Пробоотборник для газового анализа выдыхаемого воздуха |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU186387U1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-01-17 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЦЕНТР ТРАНСФЕРА ТЕХНОЛОГИЙ" | Устройство для исследования состояния носовой полости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4647008B2 (ja) | 呼吸器官の気体温度の測定方法および測定装置 | |
CN110520043B (zh) | 使用呼吸气体样品进行呼吸测量的系统和方法 | |
Tobin | Respiratory monitoring in the intensive care unit12 | |
US4671298A (en) | Isothermal rebreathing apparatus and method | |
Popov et al. | Evaluation of a simple, potentially individual device for exhaled breath temperature measurement | |
JP6321548B2 (ja) | 被験者の個人的胸部パラメータの導出 | |
RU2514329C2 (ru) | Устройство для измерения и способ определения регионарного потребления/перфузии кислорода | |
JP2019516442A (ja) | 息分析デバイス | |
EP2536333A1 (en) | Nitric oxide measurement method and apparatus | |
JP2013500116A (ja) | 吐出された一酸化窒素を決定する方法及び装置 | |
JP6665179B2 (ja) | 被験者の健康状態を決定する方法及びデバイス | |
WO2017189546A1 (en) | Breath analysis device | |
US20130030316A1 (en) | Method and device for measurement of exhaled respiratory gas temperature | |
Burch | Study of water and heat loss from the respiratory tract of man: methods: i. A gravimetric method for the measurement of the rate of water loss; ii. A quantitative method for the measurement of the rate of heat loss | |
RU2563370C1 (ru) | Устройство для определения влажности и температуры выдыхаемого человеком воздуха | |
US20180325421A1 (en) | Method and device for measurement of exhaled respiratory gas temperature from specific regions of the airway | |
RU186387U1 (ru) | Устройство для исследования состояния носовой полости | |
Bedenice et al. | Evaluation of head-out constant volume body plethysmography for measurement of specific airway resistance in conscious, sedated sheep | |
Malarvili et al. | Systems and Signal Processing of Capnography as a Diagnostic Tool for Asthma Assessment | |
US9907487B2 (en) | Non-invasive method and apparatus for determining lung tissue thermal properties and for extra vascular lung water measurement | |
RU165885U1 (ru) | Устройство для синхронного определения параметров сердечно-дыхательного синхронизма и внешнего дыхания у человека | |
JP2003175105A (ja) | 麻酔深度測定装置 | |
UA141077U (uk) | Пристрій для збирання легеневого експірату | |
Schivo et al. | The Use of the Pulmonary Function Laboratory in Diagnosing Asthma | |
Howell et al. | Methods in Clinical Pharmacology-Respiratory System |