RU51849U1 - DEVICE FOR DIAGNOSIS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR - Google Patents
DEVICE FOR DIAGNOSIS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR Download PDFInfo
- Publication number
- RU51849U1 RU51849U1 RU2005129051/22U RU2005129051U RU51849U1 RU 51849 U1 RU51849 U1 RU 51849U1 RU 2005129051/22 U RU2005129051/22 U RU 2005129051/22U RU 2005129051 U RU2005129051 U RU 2005129051U RU 51849 U1 RU51849 U1 RU 51849U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- gas
- sensors
- air
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для диагностики заболеваний человека по выдыхаемому воздуху, в частности к амбулаторному оборудованию, позволяющему единовременно диагностировать несколько заболеваний путем многокомпонентного анализа состава выдыхаемого воздуха.The utility model relates to devices for diagnosing human diseases by exhaled air, in particular to outpatient equipment that allows the simultaneous diagnosis of several diseases by means of a multicomponent analysis of the composition of exhaled air.
Устройство содержит средство для отбора выдыхаемого воздуха, датчики определенных газов, датчики физиологического состояния пациента и электронный блок для обработки сигналов и выдачи информации.The device contains means for taking exhaled air, sensors for certain gases, sensors for the physiological state of the patient and an electronic unit for processing signals and issuing information.
Устройство позволяет осуществлять единовременную диагностику заболеваний путем многокомпонентного анализа выдыхаемого пациентом воздуха и при этом повысить достоверность диагностики путем учета параметров, характеризующих физиологическое состояние пациента, получаемых одновременно с отбором выдыхаемого воздуха.The device allows for a one-time diagnosis of diseases by means of a multicomponent analysis of the air exhaled by the patient and at the same time to increase the reliability of the diagnosis by taking into account parameters characterizing the physiological state of the patient obtained simultaneously with the selection of exhaled air.
Description
Полезная модель относится к устройствам для диагностики заболеваний человека по выдыхаемому воздуху, в частности к амбулаторному оборудованию, позволяющему единовременно диагностировать несколько заболеваний путем многокомпонентного анализа состава выдыхаемого воздуха.The utility model relates to devices for diagnosing human diseases by exhaled air, in particular to outpatient equipment that allows the simultaneous diagnosis of several diseases by means of a multicomponent analysis of the composition of exhaled air.
Известны устройства для неинвазивной диагностики заболеваний путем обнаружения определенного газа в выдыхаемом человеком воздухе:Known devices for non-invasive diagnosis of diseases by detecting a specific gas in the air exhaled by a person:
- сенсорный газоанализатор ДИАБЕТСЕНСОР (http://www.casmos.ru/diab/diab.HTM) - прибор, позволяющий проводить диагностику диабета путем определения ацетона в составе выдыхаемого воздуха;- Touch gas analyzer DIABETSENSOR (http://www.casmos.ru/diab/diab.HTM) - a device that allows you to diagnose diabetes by determining acetone in the composition of exhaled air;
- ХЕЛИК®-аппарат (http://www.ama.spb.su/tests/breath/helic_device.html#description) - прибор, позволяющий проводить неинвазивную экспресс-диагностику инфекции Helicobacter pylori путем определения аммиака в выдыхаемом воздухе;- HELIK® device (http://www.ama.spb.su/tests/breath/helic_device.html#description) - a device that allows for non-invasive rapid diagnosis of Helicobacter pylori infection by determining ammonia in exhaled air;
- HALIMETER® (http://www.halimeter.com/halimtr.htm) - прибор, позволяющий диагностировать галитоз путем определения сероводорода и др. сернистых соединений в выдыхаемом воздухе.- HALIMETER® (http://www.halimeter.com/halimtr.htm) - a device that allows you to diagnose halitosis by determining hydrogen sulfide and other sulfur compounds in exhaled air.
Все приборы, представленные выше, содержат средство для отбора воздуха, датчик определенного газа и электронный блок для обработки сигналов и выдачи информации.All devices presented above contain a means for air sampling, a sensor for a specific gas and an electronic unit for processing signals and issuing information.
Каждый из этих приборов предназначен для диагностирования только одного заболевания. Таким образом, при необходимости определения заболевания пациента приходится обследовать его последовательно каждым прибором в отдельности, что экономически невыгодно и занимает много времени.Each of these devices is designed to diagnose only one disease. Thus, if it is necessary to determine the patient’s disease, it is necessary to examine it individually by each device, which is economically disadvantageous and takes a lot of time.
Наиболее близким к заявляемому устройству и выбранным как прототип является прибор «Электронный нос», описание которого представлено на сайте http://www.pnc.ru/support/science/2004/09/20/science_39.html (сведения размещены 20.09.2004 г.).Closest to the claimed device and selected as a prototype is the device "Electronic nose", a description of which is presented on the website http://www.pnc.ru/support/science/2004/09/20/science_39.html (information posted on 09/20/2004 g.).
Устройство содержит средство отбора воздуха, шесть газовых датчиков, блок стабилизации температуры, блок измерения влажности, блок электронного The device comprises an air sampling device, six gas sensors, a temperature stabilization unit, a humidity measurement unit, an electronic unit
преобразования сигналов датчиков, блок коммутации, аналого-цифровой преобразователь, цифровой контроллер. Для анализа состава выдыхаемого воздуха используются газовые датчики на ацетон, аммиак, перекись водорода, диоксид углерода, оксид азота, кислород. Прибор считывает информацию с набора датчиков, осуществляет математическую обработку, вычисление концентрации газов в смеси, отображает информацию на встроенном дисплее и передает всю необходимую информацию в ЭВМ, где производится математическая обработка. Прибор определяет концентрации в выдыхаемом воздухе следующих газов: ацетона, аммиака, перекиси водорода, диоксида углерода, оксида азота, кислорода. При превышении концентрации одного из газов относительно нормы делается вывод об определенном заболевании.conversion of sensor signals, switching unit, analog-to-digital converter, digital controller. To analyze the composition of exhaled air, gas sensors are used for acetone, ammonia, hydrogen peroxide, carbon dioxide, nitric oxide, oxygen. The device reads information from a set of sensors, performs mathematical processing, calculates the concentration of gases in the mixture, displays information on the built-in display and transfers all the necessary information to a computer where mathematical processing is performed. The device determines the concentrations of the following gases in exhaled air: acetone, ammonia, hydrogen peroxide, carbon dioxide, nitric oxide, oxygen. If the concentration of one of the gases exceeds the norm, a conclusion is drawn about a specific disease.
Диагностика, осуществляемая таким устройством, недостаточно достоверна, т.к. на момент отбора пробы выдыхаемого пациентом воздуха не учитываются параметры, характеризующие его физиологическое состояние, такие, например, как пульс, температура тела, газовый баланс крови, частота и объем дыхания, интенсивность потовыделения и пр.Diagnostics carried out by such a device is not reliable enough, because at the time of sampling, the patient’s exhaled air does not take into account parameters characterizing its physiological state, such as, for example, pulse, body temperature, blood gas balance, respiratory rate and volume, perspiration rate, etc.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства, осуществляющего единовременно диагностику ряда заболеваний путем многокомпонентного анализа выдыхаемого пациентом воздуха. Технический результат заключается в повышении достоверности диагностики заболевания за счет учета параметров, характеризующих физиологическое состояние пациента, получаемых одновременно с отбором выдыхаемого воздуха.The objective of the claimed utility model is the creation of a device that performs simultaneous diagnosis of a number of diseases by means of a multicomponent analysis of the air exhaled by the patient. The technical result consists in increasing the reliability of the diagnosis of the disease by taking into account parameters characterizing the physiological state of the patient, obtained simultaneously with the selection of exhaled air.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что устройство для диагностики заболеваний человека по составу выдыхаемого воздуха содержит средство для отбора выдыхаемого воздуха, соединенное с входом трубы газовой магистрали, выход которой соединен с аспирационным устройством, при этом в корпусе трубы газовой магистрали закреплены N газовых датчиков, каждый из которых предназначен для выявления в выдыхаемом воздухе определенного газа, датчик влажности, датчик температуры и датчик скорости потока воздуха, таким образом, что их чувствительные элементы расположены во внутренней полости трубы, а также снаружи на корпусе трубы газовой магистрали своей термоактивной частью закреплен терморегулирующий элемент, вход которого соединен с первым выходом блока преобразования сигнала датчика температуры, вход которого соединен с выходом датчика температуры, а второй выход соединен с первым входом цифрового контроллера, первый выход The essence of the claimed utility model lies in the fact that the device for diagnosing human diseases according to the composition of the exhaled air contains a means for taking exhaled air connected to the inlet of the gas pipe, the outlet of which is connected to an aspiration device, while N gas sensors are fixed in the pipe body of the gas pipe each of which is designed to detect a specific gas in the exhaled air, a humidity sensor, a temperature sensor and an air flow rate sensor, so that and the sensitive elements are located in the inner cavity of the pipe, and also on the outside of the pipe of the gas main pipe a thermoregulating element is fixed with its thermoactive part, the input of which is connected to the first output of the temperature sensor signal conversion unit, the input of which is connected to the output of the temperature sensor, and the second output is connected to the first input digital controller, first output
которого соединен с входом блока управления аспирационного устройства, выход которого соединен с входом аспирационного устройства, а выход датчика влажности соединен с входом блока преобразования сигнала датчика влажности, выход которого соединен со вторым входом цифрового контроллера, второй выход которого соединен с управляющим входом блока коммутации, при этом N выходов газовых датчиков соединены с соответствующими N входами блока преобразования сигналов газовых датчиков, N выходов которого соединены с соответствующими N входами блока коррекции сигналов газовых датчиков, N+1 вход которого соединен с выходом датчика скорости потока воздуха, a N+2 вход соединен с третьим выходом цифрового контроллера, а N выходов блока коррекции сигналов газовых датчиков соединены с соответствующими N входами блока коммутации, выход которого соединен с входом блока аналого-цифрового преобразования, выход которого соединен с четвертым входом цифрового контроллера, а М выходов датчиков физиологического состояния соединены с соответствующими М входами блока преобразования сигналов датчиков физиологического состояния, М выходов которого соединены с соответствующими М входами блока коммутации.which is connected to the input of the control unit of the suction device, the output of which is connected to the input of the suction device, and the output of the humidity sensor is connected to the input of the conversion unit of the signal of the humidity sensor, the output of which is connected to the second input of the digital controller, the second output of which is connected to the control input of the switching unit, when this N outputs of gas sensors are connected to the corresponding N inputs of the conversion unit of the signals of gas sensors, N outputs of which are connected to the corresponding N inputs b a gas sensor signal correction bay, N + 1 input of which is connected to the output of the air flow rate sensor, a N + 2 input is connected to the third output of the digital controller, and N outputs of the gas sensor signal correction block are connected to the corresponding N inputs of the switching unit, the output of which is connected with the input of the analog-to-digital conversion unit, the output of which is connected to the fourth input of the digital controller, and the M outputs of the physiological state sensors are connected to the corresponding M inputs of the signal conversion unit yes tors physiological condition which M outputs are connected to respective M inputs of the switching unit.
Основной особенностью заявляемого устройства является то, что оно позволяет повысить достоверность проводимой диагностики заболевания за счет проведения как многокомпонентного обследования, так и многопараметрического математического анализа данных. При обследовании пациента регистрируются данные, получаемые от датчиков различных газов, которые показывают наличие и содержание этих газов в выдыхаемом пациентом воздухе, и, следовательно, становится возможным определить вид заболевания и его степень. Все это осуществляется единовременно, в процессе одной процедуры обследования, в отличие от ранее известных последовательно применяемых приборов, предназначенных для диагностики одного какого-либо заболевания. Заявляемое устройство позволяет проводить такую единовременную диагностику различных заболеваний более достоверно за счет того, что при анализе выдыхаемого воздуха газовыми датчиками, учитывается не только влажность воздуха, температура в канале прохождения выдыхаемого воздуха и скорость потока выдыхаемого воздуха, но и физиологическое состояние человека именно в момент его обследования. То есть, обследуемый пациент дышит в средство отбора выдыхаемого воздуха, а в это время у него измеряют, например, пульс, температуру тела, газовый баланс крови, частоту и объем дыхания, интенсивность потовыделения с помощью специальных датчиков, The main feature of the claimed device is that it allows you to increase the reliability of the diagnosis of the disease due to both multicomponent examinations and multi-parameter mathematical analysis of the data. During the examination of the patient, data are obtained from sensors of various gases, which show the presence and content of these gases in the air exhaled by the patient, and, therefore, it becomes possible to determine the type of disease and its degree. All this is carried out at a time, in the course of one examination procedure, in contrast to the previously known sequentially used devices designed to diagnose one particular disease. The inventive device allows such a one-time diagnosis of various diseases more reliably due to the fact that when analyzing exhaled air by gas sensors, not only air humidity, temperature in the passage of exhaled air and the flow rate of exhaled air are taken into account, but also the physiological state of a person at the moment of his survey. That is, the patient under examination breathes in a means of taking exhaled air, and at this time he measures, for example, pulse, body temperature, gas balance of the blood, respiratory rate and volume, the intensity of perspiration using special sensors,
расположенных на его теле. Все данные от этих датчиков поступают в систему обработки устройства и учитываются при осуществлении диагностики заболевания.located on his body. All data from these sensors enter the device processing system and are taken into account when diagnosing the disease.
Полезная модель поясняется чертежом:The utility model is illustrated in the drawing:
Фиг.1 - Блок-схема устройства для диагностики заболеваний человека по выдыхаемому воздуху.Figure 1 - Block diagram of a device for the diagnosis of human diseases by exhaled air.
Устройство содержит: средство отбора выдыхаемого воздуха 1; трубу газовой магистрали 2; аспирационное устройство 3; блок управления аспирационным устройством 4; N газовых датчиков 5; блок преобразования сигналов газовых датчиков 6; датчик влажности 7; блок преобразования сигнала датчика влажности 8; датчик температуры 9; блок преобразования сигнала датчика температуры 10; датчик скорости потока воздуха 11; блок коррекции сигналов газовых датчиков 12; М датчиков физиологического состояния 13; блок преобразования сигналов датчиков физиологического состояния 14; блок коммутации 15; блок аналогово-цифрового преобразования 16; цифровой контроллер 17; терморегулирующий элемент 18.The device comprises: means for taking exhaled air 1; gas pipe 2; suction device 3; control unit for suction device 4; N gas sensors 5; a block for converting signals of gas sensors 6; humidity sensor 7; the unit for converting the signal of the humidity sensor 8; temperature sensor 9; a temperature sensor signal conversion unit 10; air flow rate sensor 11; block correction signals of gas sensors 12; M physiological state sensors 13; a physiological state sensor signal conversion unit 14; switching unit 15; block analog-to-digital conversion 16; digital controller 17; thermostatic element 18.
При этом средство для отбора выдыхаемого воздуха 1 соединено с входом трубы газовой магистрали 2, выход которой соединен с аспирационным устройством 3. В корпусе трубы газовой магистрали 2 закреплены N газовых датчиков 5, каждый из которых предназначен для определения в выдыхаемом воздухе определенного газа. Также в корпусе трубы газовой магистрали закреплены датчик влажности 7, датчик температуры 9 и датчик скорости потока воздуха 11. Все датчики закреплены таким образом, что их чувствительные элементы расположены во внутренней полости трубы газовой магистрали 2. Снаружи на корпусе трубы газовой магистрали 2 своей термоактивной частью закреплен терморегулирующий элемент 18, вход которого соединен с первым выходом блока преобразования сигнала датчика температуры 10, вход которого соединен с выходом датчика температуры 9, а второй выход соединен с первым входом цифрового контроллера 17, первый выход которого соединен с входом блока управления аспирационного устройства 4, выход которого соединен с входом аспирационного устройства 3, а выход датчика влажности 7 соединен с входом блока преобразования сигнала датчика влажности 8, выход которого соединен со вторым входом цифрового контроллера 17, второй выход которого соединен с управляющим входом блока коммутации 15, при этом N выходов газовых датчиков 5 соединены с соответствующими N входами блока преобразования сигналов газовых датчиков 6, N выходов которого соединены с соответствующими N входами блока коррекции сигналов In this case, the means for taking exhaled air 1 is connected to the inlet of the gas pipe 2, the outlet of which is connected to the suction device 3. N gas sensors 5 are fixed in the pipe body of the gas pipe 2, each of which is designed to detect a specific gas in the exhaled air. Also, a humidity sensor 7, a temperature sensor 9, and an air flow rate sensor 11 are fixed in the pipe body of the gas pipe. All sensors are fixed in such a way that their sensing elements are located in the internal cavity of the pipe of the gas pipe 2. Outside the pipe pipe of the gas pipe 2 with its thermoactive part fixed thermostatic element 18, the input of which is connected to the first output of the signal conversion unit of the temperature sensor 10, the input of which is connected to the output of the temperature sensor 9, and the second output is connected with the first input of the digital controller 17, the first output of which is connected to the input of the control unit of the suction device 4, the output of which is connected to the input of the suction device 3, and the output of the humidity sensor 7 is connected to the input of the signal conversion unit of the humidity sensor 8, the output of which is connected to the second input of the digital controller 17, the second output of which is connected to the control input of the switching unit 15, while N outputs of gas sensors 5 are connected to the corresponding N inputs of the gas sensor signal conversion unit Cove 6, N outputs which are connected to respective N input signals the correction unit
газовых датчиков 12, N+1 вход которого соединен с выходом датчика параметров дыхания 11, a N+2 вход соединен с третьим выходом цифрового контроллера 17, а N выходов блока коррекции сигналов газовых датчиков 12 соединены с соответствующими N входами блока коммутации 15, выход которого соединен с входом блока аналого-цифрового преобразования 16, выход которого соединен с четвертым входом цифрового контроллера 17, а М выходов датчиков физиологического состояния 13 соединены с соответствующими М входами блока преобразования сигналов датчиков физиологического состояния 14, М выходов которого соединены с соответствующими М входами блока коммутации 15.gas sensors 12, N + 1 input of which is connected to the output of the respiratory parameter sensor 11, a N + 2 input is connected to the third output of the digital controller 17, and N outputs of the signal correction block of gas sensors 12 are connected to the corresponding N inputs of the switching unit 15, the output of which connected to the input of the analog-to-digital conversion unit 16, the output of which is connected to the fourth input of the digital controller 17, and the M outputs of the physiological state sensors 13 are connected to the corresponding M inputs of the physiological sensors signal conversion unit condition 14, the M outputs of which are connected to the corresponding M inputs of the switching unit 15.
Блоки, составляющие заявляемое устройство, могут быть реализованы следующим образом:The blocks that make up the inventive device can be implemented as follows:
Средство отбора выдыхаемого воздуха 1 может быть выполнено как специализированная пульмонологическая дыхательная маска с двумя воздушными клапанами, пропускающими воздух в противоположных направлениях. Маска должна быть изготовлена из допущенного для медицинского наружного применения материала и быть безопасной для пациента и обслуживающего персонала. Конструкция маски должна обеспечивать ее герметичное прилегание к лицу обследуемого человека. Помимо медицинских требований должны выполняться химические требования к материалу маски - маска должна быть изготовлена из химически инертного и влагоустойчивого материала, не имеющего собственного запаха, например силиконовой резины без ароматических добавок или эластичного полипропилена. Например, можно использовать аэрозольную маску с клапанами фирмы INTERSURGICAL® (www.intersurgical.com).The means of selection of exhaled air 1 can be performed as a specialized pulmonological respiratory mask with two air valves that allow air to flow in opposite directions. The mask should be made of material approved for external medical use and be safe for the patient and staff. The design of the mask should ensure its tight fit to the face of the person being examined. In addition to medical requirements, the chemical requirements for the material of the mask must be met - the mask must be made of a chemically inert and moisture resistant material that does not have its own odor, for example silicone rubber without aromatic additives or elastic polypropylene. For example, you can use an aerosol mask with valves from INTERSURGICAL® (www.intersurgical.com).
Труба газовой магистрали 2 может быть изготовлена из химически инертного, теплопроводящего и влагоустойчивого материала, не имеющего собственного запаха. Труба должна иметь надежное, герметичное соединение со средством отбора выдыхаемого воздуха, с одной стороны и с аспирационным устройством, с другой. Конструктивно она должна быть выполнена так, чтобы в ней могли надежно и герметично крепиться газовые датчики, датчики влажности и температуры, а также на ее наружной поверхности терморегулирующий элемент 18, например элемент Пельтье - термоэлектрический модуль производства ГНПП ТФП "ОСТЕРМ СПБ" http://www.osterm.ru/.The gas pipe 2 can be made of chemically inert, heat-conducting and moisture-resistant material that does not have its own smell. The pipe must have a reliable, tight connection with the means for taking exhaled air, on the one hand, and with an aspiration device, on the other. Structurally, it must be designed so that gas sensors, humidity and temperature sensors, and the external temperature control element 18, for example, the Peltier element, is a thermoelectric module manufactured by the OSTERM SPB GNPP TPP http: // www.osterm.ru/.
Аспирационное устройство 3 состоит из воздушного компрессора и воздушного клапана. Воздушный компрессор должен откачивать воздух из газовой магистрали со скоростью, обеспечивающей нормальную работу газовых датчиков. В качестве компрессора можно, например, использовать «магнитоэлектрический микрокомпрессор МКМ-7 производства ОАО» Практик НЦ, Зеленоград. В качестве воздушного клапана можно использовать, например, 2-х ходовой клапан производства CV GENERAL VALVE CORPORATION.The suction device 3 consists of an air compressor and an air valve. The air compressor must pump air from the gas line at a speed that ensures the normal operation of gas sensors. As a compressor, for example, one can use the MKM-7 magnetoelectric microcompressor manufactured by OJSC Practitioner of the Scientific Center, Zelenograd. As an air valve, for example, a 2-way valve manufactured by CV GENERAL VALVE CORPORATION &# 61650 can be used.
Блок управления аспирационным устройством 4 должен обеспечивать управление работой компрессора и клапана, получая команды на включение и выключение каждого из них в виде сигналов с цифрового контроллера. Описание подобного преобразователя дано, например, в книге: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. Издание 5-е, переработанное. Перевод с английского Б.Н.Бронина, А.И.Коротова, М.Н.Микшиса, Л.В.Поспелова, О.А.Соболевой, Ю.В.Чечеткина. Издательство "МИР", Москва, 1998 г., стр.567-580.The control unit of the suction device 4 must provide control of the compressor and valve, receiving commands to turn on and off each of them in the form of signals from a digital controller. A description of such a converter is given, for example, in the book: P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. 5th edition, revised. Translation from English by B.N. Bronin, A.I. Korotov, M.N. Mikshis, L.V. Pospelov, O.A.Soboleva, Yu.V. Chechetkin. MIR Publishing House, Moscow, 1998, pp. 567-580.
Газовые датчики 5 - высокочувствительные, стабильные во времени газовые датчики. В качестве газовых датчиков, можно, например, использовать, полупроводниковые газовые сенсоры производства FIGARO, либо электрохимические сенсоры производства таких фирм, как: MST IT Gmbh (http://www.mst-it.com/rus/content/catalogue/gas);© Draeger-gerwerkAG-http://www.brandmaster.spb.ru/page/7/?itemid=1974). Например, можно использовать следующие сенсоры MST IT: H2S 2E 50S; СО 2E 300; Н2 2E 2000; NH3 3Е 100S; NO 3E 100.Gas sensors 5 - highly sensitive, time-stable gas sensors. As gas sensors, you can, for example, use semiconductor gas sensors manufactured by FIGARO, or electrochemical sensors manufactured by companies such as: MST IT Gmbh (http://www.mst-it.com/eng/content/catalogue/gas) ; © Dräger-gerwerkAG-http: //www.brandmaster.spb.ru/page/7/? Itemid = 1974). For example, the following MST IT sensors can be used: H 2 S 2E 50S; CO 2E 300; H 2 2E 2000; NH 3 3E 100S; NO 3E 100.
Блок преобразования сигналов газовых датчиков 6 устроен так, что в нем сигналы с газовых датчиков преобразуются в сигналы, пропорциональные концентрациям газов. Таким образом, по сути, блок 6 является N-канальным преобразователем ток-напряжение. Описание преобразователя ток-напряжение дано, например, в книге: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. Издание 5-е, переработанное. Перевод с английского Б.Н.Бронина, А.И.Коротова, М.Н.Микшиса, Л.В.Поспелова, О.А.Соболевой, Ю.В.Чечеткина. Издательство "МИР", Москва, 1998 г., стр.181-268.The conversion unit of the signals of the gas sensors 6 is designed so that in it the signals from the gas sensors are converted into signals proportional to the concentration of gases. Thus, in essence, block 6 is an N-channel current-voltage converter. A description of the current-voltage converter is given, for example, in the book: P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. 5th edition, revised. Translation from English by B.N. Bronin, A.I. Korotov, M.N. Mikshis, L.V. Pospelov, O.A.Soboleva, Yu.V. Chechetkin. MIR Publishing House, Moscow, 1998, pp. 181-268.
Датчик влажности 7 устроен так, что имеет на выходе электрический сигнал, зависящий от значения влажности. В качестве датчика влажности можно, например, использовать датчики HIH-3602-А фирмы HONEYWELL (http://www.honeywell.ru/products).The humidity sensor 7 is designed so that it has an electric signal at the output, depending on the humidity value. As a humidity sensor, for example, HIH-3602-A sensors from HONEYWELL (http://www.honeywell.ru/products) can be used.
Блок измерения влажности 8 устроен так, что в нем сигнал с датчика влажности преобразуется в цифровой сигнал, пропорциональный влажности. По своей сути, блок 8 представляет собой аналого-цифровой преобразователь. В качестве блока 8 можно использовать, например, электронное устройство на базе AD7714 фирмы Analog Devices.The humidity measuring unit 8 is arranged so that in it the signal from the humidity sensor is converted into a digital signal proportional to humidity. At its core, block 8 is an analog-to-digital converter. As block 8, you can use, for example, an electronic device based on AD7714 from Analog Devices.
Датчик температуры 9 устроен так, что имеет на выходе электрический сигнал, зависящий от значения температуры. В качестве датчика температуры можно, например, использовать датчики HEL фирмы HONEYWELL. Основное требование к датчику температуры - это достоверное и точное измерение температур газовой среды в диапазоне не менее 20÷37 градусов.The temperature sensor 9 is arranged so that it has an electric signal at the output, depending on the temperature value. As a temperature sensor, for example, HEL sensors from HONEYWELL can be used. The main requirement for a temperature sensor is a reliable and accurate measurement of the temperature of the gas medium in the range of at least 20 ÷ 37 degrees.
Блок преобразования сигналов датчика температуры 10 устроен так, что имеет на первом выходе электрический сигнал, при подаче которого на терморегулирующий элемент последний создает необходимую температуру на своей термоактивной поверхности; на втором выходе блок 10 имеет цифровой сигнал, пропорциональный температуре. Таким образом, блок 10 состоит из двух частей: аналогового контроллера работой элемента 18, выполненного на базе прецизионного индустриального операционного усилителя, например AD795 фирмы Analog Devices и аналого-цифрового преобразователя, например AD7714 фирмы Analog Devices.The signal conversion unit of the temperature sensor 10 is arranged so that it has an electric signal at the first output, when applied to the thermoregulating element, the latter creates the necessary temperature on its thermoactive surface; at the second output, block 10 has a digital signal proportional to temperature. Thus, block 10 consists of two parts: an analog controller operating element 18, made on the basis of a precision industrial operational amplifier, for example AD795 from Analog Devices and an analog-to-digital converter, for example AD7714 from Analog Devices.
Терморегулирующий элемент 18 устроен так, что температура его термоактивной поверхности зависит от величины электрического сигнала на входе. В качестве терморегулирующего элемента можно использовать нагревательный элемент или элемент Пельтье соответствующей блоку 10 мощности, например, термоэлектрические модули производства ГНПП ТФП "ОСТЕРМ СПБ" http://www.osterm.ru/. Терморегулирующий элемент нагревает или охлаждает стенку газовой магистрали так, чтобы ее температура была постоянной во времени.The temperature control element 18 is arranged so that the temperature of its thermoactive surface depends on the magnitude of the electrical signal at the input. As a thermoregulating element, you can use a heating element or a Peltier element corresponding to the power unit 10, for example, thermoelectric modules produced by GNPP TFP "OSTERM SPB" http://www.osterm.ru/. The thermoregulating element heats or cools the wall of the gas line so that its temperature is constant over time.
Датчик скорости потока воздуха 11 устроен так, что имеет на выходе электрический сигнал, зависящий от объемной скорости расхода газа. В качестве датчика расхода можно использовать, например, датчики расхода фирмы HONEYWELL. Диапазон измерения датчика должен соответствовать допустимому диапазону скоростей потока газа вдоль чувствительных элементов газовых датчиков.The air flow rate sensor 11 is arranged so that it has an electric signal at the output, depending on the volumetric gas flow rate. As a flow sensor, for example, HONEYWELL flow sensors can be used. The measuring range of the sensor must correspond to the allowable range of gas flow rates along the sensitive elements of the gas sensors.
Блок коррекции 12 должен состоять из следующих составных частей:Correction block 12 should consist of the following components:
- N канального элемента обнуления, каждый канал которого содержит три входа: вход для сигнала с цифрового контроллера 17, вход для соответствующего сигнала блока 6, вход для сигнала датчика скорости потока воздуха 11 и один выход. На выходе - N channel zeroing element, each channel of which contains three inputs: an input for a signal from a digital controller 17, an input for a corresponding signal of block 6, an input for a signal of an air flow rate sensor 11, and one output. At the exit
элемента сигналы равны нулю, если сигнал с цифрового контроллера сообщает что компрессор 3 выключен, а клапан аспирационного устройства 3 открыт или/и если сигнал с датчика 11 выходит за пределы установленного диапазона. В остальных случаях сигналы на выходе каждого канала элемента равны сигналам на выходе блока 6.of the element, the signals are zero if the signal from the digital controller indicates that the compressor 3 is turned off and the valve of the suction device 3 is open or / and if the signal from the sensor 11 is outside the specified range. In other cases, the signals at the output of each channel of the element are equal to the signals at the output of block 6.
- N канального элемента математического преобразования сигналов, каждый канал которого содержит один вход для связи с соответствующим выходом элемента обнуления и один выход.- N channel element of the mathematical signal conversion, each channel of which contains one input for communication with the corresponding output of the zeroing element and one output.
Сигнал на выходе каждого канала этого элемента связан с сигналом на входе пропорционально-интегрально-дифференциальным соотношением. Таким образом, этот элемент является n канальным ПИД-преобразователем. Например, можно использовать ПИД-регуляторы КС-44, КС-24, КС-33, КС-42 (http://technoline.ru/content/view/82/54/).The signal at the output of each channel of this element is associated with a signal at the input of a proportional-integral-differential ratio. Thus, this element is an n channel PID converter. For example, you can use the PID controllers KS-44, KS-24, KS-33, KS-42 (http://technoline.ru/content/view/82/54/).
Датчики физиологического состояния 13 - высокочувствительные, стабильные во времени датчики таких, например, параметров, как:The physiological state sensors 13 are highly sensitive, time-stable sensors of, for example, parameters such as:
Датчик пульса, например SS4LA - датчик пульс-плетизмограф Biopac Student Lab. (http://www.transonic.ru/biopac/ss41a.html) или нагрудный датчик пульса KETTLER (http://www.kettler.ru/catalog-17-47.htm).Heart rate sensor, for example SS4LA - pulse-plethysmograph sensor Biopac Student Lab. (http://www.transonic.ru/biopac/ss41a.html) or KETTLER chest heart rate sensor (http://www.kettler.ru/catalog-17-47.htm).
Датчик кислорода, например накожный датчик Sp02 - ПАЛЬЦЕВАЯ КЛИПСА ТЕ1 Triton electronic systems (http://www.medcom.ru/triton/dat.htm).Oxygen sensor, for example, Sp02 cutaneous sensor - FINGER TE1 CLIP Triton electronic systems (http://www.medcom.ru/triton/dat.htm).
Датчик температуры, например поверхностный температурный датчик Triton electronic systems (http://www.medcom.ru/triton/dat.htm).A temperature sensor, such as a Triton electronic systems surface temperature sensor (http://www.medcom.ru/triton/dat.htm).
Датчик артериального давления, например Суточный монитор артериального давления BPLab (http://www.bplab.ru).Blood pressure sensor, for example, BPLab Daily Blood Pressure Monitor (http://www.bplab.ru).
Блок преобразования сигналов датчиков физиологического состояния 14 построен так, что в нем сигналы с датчиков физиологического состояния усиливаются и фильтруются от шумов. Таким образом, по сути, блок 14 является М-канальным масштабирующим усилителем. Описание таких усилителей дано, например, в книге: П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. Издание 5-е, переработанное. Перевод с английского Б.Н.Бронина, А.И.Коротова, М.Н.Микшиса, Л.В.Поспелова, О.А.Соболевой, Ю.В.Чечеткина. Издательство "МИР", Москва, 1998 г., стр.181-268, 412-479.The unit for converting the signals of the sensors of the physiological state 14 is constructed so that in it the signals from the sensors of the physiological state are amplified and filtered from noise. Thus, in essence, block 14 is an M-channel scaling amplifier. A description of such amplifiers is given, for example, in the book: P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. 5th edition, revised. Translation from English by B.N. Bronin, A.I. Korotov, M.N. Mikshis, L.V. Pospelov, O.A.Soboleva, Yu.V. Chechetkin. MIR Publishing House, Moscow, 1998, pp. 181-268, 412-479.
Блок коммутации 15 имеет N входов для сигналов с блока коррекции сигналов газовых датчиков 12, М входов для сигналов с блока преобразования сигналов датчиков The switching unit 15 has N inputs for signals from the block for correcting the signals of gas sensors 12, M inputs for signals from the block for converting sensor signals
физиологического состояния 14, управляющий вход для сигнала с цифрового контроллера 17 и выход для связи с входом блока аналого-цифрового преобразования 16. В качестве блока коммутации можно использовать, например, электронное устройство на базе мультиплексора ADG406 фирмы Analog Devices.physiological state 14, the control input for the signal from the digital controller 17 and the output for communication with the input of the analog-to-digital conversion unit 16. As a switching unit, for example, an electronic device based on ADG406 multiplexer from Analog Devices can be used.
Блок аналого-цифрового преобразования 16 устроен так, что преобразует аналоговый сигнал на его входе в пропорциональный цифровой сигнал на его выходе. В качестве такого блока можно использовать, например электронное устройство на базе AD7714 фирмы Analog Devices.The analog-to-digital conversion unit 16 is arranged to convert an analog signal at its input to a proportional digital signal at its output. As such a block, you can use, for example, an electronic device based on AD7714 company Analog Devices.
Цифровой контроллер 17 устроен так, что имеет три входа для соединения с блоком преобразования сигнала датчика температуры 10, блоком преобразования сигнала датчика влажности 8 и блоком аналого-цифрового преобразования 16, соответственно, и три выхода для управления работой блока управления аспирационным устройством 4, блока коммутации 15 и блока коррекции сигналов газовых датчиков 12, соответственно. В качестве цифрового контроллера можно использовать контроллер на базе микропроцессора (например ATMEGA 106 фирмы ATMEL) либо компьютер.The digital controller 17 is arranged so that it has three inputs for connecting to a signal conversion unit of the temperature sensor 10, a humidity sensor signal converting unit 8 and an analog-to-digital conversion unit 16, respectively, and three outputs for controlling the operation of the control unit of the suction device 4, the switching unit 15 and the signal correction block of the gas sensors 12, respectively. As a digital controller, you can use a microprocessor-based controller (for example, ATMELA 106 from ATMEL) or a computer.
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
- Аспирационное устройство 3 создает перепад давления, за счет которого воздух из ротовой полости и/или носа пациента поступает в средство отбора выдыхаемого воздуха 1 и далее в трубу газовой магистрали 2. Средство отбора выдыхаемого воздуха может быть выполнено в виде стерильной лицевой маски с двумя дыхательными клапанами. Аспирационное устройство 3 состоит, например, из воздушного насоса и клапана. Включение и выключение насоса аспирационного устройства 3 осуществляется блоком управления аспирационным устройством 4, которое в свою очередь управляется от цифрового контроллера 17. Датчик скорости потока воздуха 11, расположенный в трубе газовой магистрали 2, измеряет скорость воздушного потока. N газовых датчиков 5, расположены таким образом, что их чувствительные элементы находятся в полости трубы 2. При наличии в выдыхаемом пациентом воздухе газовых компонентов, соответствующих различным заболеваниям, на выходах датчиков 5 возникают электрические сигналы, которые поступают на соответствующие N входов блока преобразования сигналов газовых датчиков 6, где преобразуются в сигналы, пропорциональные содержанию газовых компонентов в воздухе. С выхода блока преобразования сигналов газовых датчиков 6 сигналы поступают на соответствующие N - The suction device 3 creates a pressure drop, due to which air from the oral cavity and / or patient’s nose enters the exhaled air sampling device 1 and then into the gas line 2. The exhaled air sampling device can be made in the form of a sterile face mask with two respiratory valves. The suction device 3 consists, for example, of an air pump and a valve. Switching the pump of the suction device 3 on and off is carried out by the control unit of the suction device 4, which in turn is controlled by the digital controller 17. The air flow rate sensor 11 located in the gas pipe 2 measures the air flow rate. N gas sensors 5 are arranged in such a way that their sensitive elements are located in the cavity of the pipe 2. If there are gas components in the air exhaled by the patient that correspond to various diseases, electrical signals appear at the outputs of the sensors 5, which are fed to the corresponding N inputs of the gas signal conversion unit sensors 6, where they are converted into signals proportional to the content of gas components in the air. From the output of the signal conversion unit of the gas sensors 6, the signals are supplied to the corresponding N
входов блока коррекции 12, где эти сигналы корректируются в соответствии со скоростью потока и режимом работы насоса аспирационного устройства 3. N сигналов с блока коррекции 12 поступают на соответствующие N входов блока коммутации 15. Одновременно с поступлением сигналов с газовых датчиков сигналы с М датчиков физиологического состояния 13, расположенных на теле пациента поступают на М входов блока преобразования сигналов датчиков физиологического состояния 14 и далее поступают на соответствующие М входов блока коммутации 15. Работа блока коммутации управляется цифровым контроллером 17. (N+М) сигналов с выхода коммутатора 15 поочередно поступают на вход блока аналого-цифрового преобразования 16, где преобразуются в цифровые сигналы, откуда поступают на вход цифрового контроллера 17.the inputs of the correction unit 12, where these signals are corrected in accordance with the flow rate and the operating mode of the pump of the suction device 3. N signals from the correction unit 12 are fed to the corresponding N inputs of the switching unit 15. Simultaneously with the signals from the gas sensors, signals from M sensors of the physiological state 13, located on the patient’s body, enter the M inputs of the physiological state sensors signal conversion unit 14 and then go to the corresponding M inputs of the switching unit 15. Operation of the unit ommutatsii controlled by digital controller 17. (N + M) signal from the switch 15 alternately outputs are input to an analog-digital conversion unit 16, where they are converted into digital signals are input from the digital controller 17.
Сигналы с датчиков влажности 7 и температуры 9 поступают на соответствующие блоки преобразования 8 и 10, что позволяет контролировать и регулировать влажность и температуру воздуха в газовой магистрали 2.The signals from the humidity sensors 7 and temperature 9 are fed to the corresponding conversion units 8 and 10, which allows you to control and regulate the humidity and air temperature in the gas line 2.
Диагностика патологических состояний пациентов производится следующим образом. Измеренные значения сигналов N газовых датчиков и М датчиков физиологического состояния регистрируются цифровым контроллером 17. В памяти контроллера занесены и хранятся показания N газовых датчиков и М датчиков физиологического состояния, измеренных у здоровых людей и у людей одним либо несколькими заболеваниями. Сравнение показаний датчиков у обследуемого пациента с показаниями датчиков, сохраненных в памяти контроллера, позволяет диагностировать отсутствие или наличие одного или ряда заболеваний. При этом, определенное заболевание может вызывать отклонение от нормальных показаний как одного датчика, так и нескольких сразу.Diagnosis of pathological conditions of patients is as follows. The measured values of the signals of N gas sensors and M sensors of the physiological state are recorded by the digital controller 17. The memory of the controller stores and stores the readings of N gas sensors and M sensors of the physiological state, measured in healthy people and in people with one or more diseases. A comparison of the readings of the sensors in the patient being examined with the readings of the sensors stored in the controller’s memory allows diagnosing the absence or presence of one or a number of diseases. At the same time, a certain disease can cause a deviation from the normal readings of either one sensor or several at once.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129051/22U RU51849U1 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | DEVICE FOR DIAGNOSIS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129051/22U RU51849U1 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | DEVICE FOR DIAGNOSIS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU51849U1 true RU51849U1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005129051/22U RU51849U1 (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | DEVICE FOR DIAGNOSIS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU51849U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493591C2 (en) * | 2007-05-30 | 2013-09-20 | Байер Хелткэр Ллк | Health monitoring system architecture |
| WO2013163275A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Applied Nanotech Holdings, Inc. | Background cancellation with electronic noses |
| RU2593008C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | DIAGNOSTIC TECHNIQUE FOR Helicobacter pylori AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2755170C1 (en) * | 2020-08-04 | 2021-09-13 | Ольга Владимировна Калинина | Method for assessing the degree of oral halitosis |
| RU2804504C1 (en) * | 2020-09-10 | 2023-10-02 | Вайнманн Эмёрдженси Медикал Текнолоджи Гмбх + Ко. Кг | Method and device for measuring the content of at least one gas in exhaust air |
-
2005
- 2005-09-12 RU RU2005129051/22U patent/RU51849U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493591C2 (en) * | 2007-05-30 | 2013-09-20 | Байер Хелткэр Ллк | Health monitoring system architecture |
| WO2013163275A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Applied Nanotech Holdings, Inc. | Background cancellation with electronic noses |
| RU2593008C1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | DIAGNOSTIC TECHNIQUE FOR Helicobacter pylori AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| RU2755170C1 (en) * | 2020-08-04 | 2021-09-13 | Ольга Владимировна Калинина | Method for assessing the degree of oral halitosis |
| RU2804504C1 (en) * | 2020-09-10 | 2023-10-02 | Вайнманн Эмёрдженси Медикал Текнолоджи Гмбх + Ко. Кг | Method and device for measuring the content of at least one gas in exhaust air |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1439781B9 (en) | Apparatus for diagnostic gas analysis | |
| US5357971A (en) | Filter unit for end tidal carbon monoxide monitor | |
| US8955366B2 (en) | Multifunctional control valve for gas measurement instruments | |
| US20180271406A1 (en) | Combined Sensor Apparatus for Breath Gas Analysis | |
| CA2840209A1 (en) | End-tidal gas monitoring apparatus | |
| AU2017353360B2 (en) | Non-invasive photonic sensing for monitoring diabetes | |
| CN101393199A (en) | Breath detection device | |
| US20200093399A1 (en) | Breath analyzer device | |
| US20210378546A1 (en) | Self-contained wearable metabolic analyzer | |
| RU51849U1 (en) | DEVICE FOR DIAGNOSIS OF HUMAN DISEASES BY EXPRESSED AIR | |
| CN114469594A (en) | Digital energy metabolism monitoring platform and standard metabolism cabin thereof | |
| US10682073B2 (en) | Measurement device and method for human respiratory system function | |
| Head et al. | A simple and accurate indirect calorimetry system for assessment of resting energy expenditure | |
| CN111505217A (en) | Human body exhaled gas detection system | |
| CN114593769A (en) | Digital energy metabolism monitoring platform and environment simulation metabolism cabin thereof | |
| CN103487479A (en) | Handheld expired air analyzer | |
| Tristiantoro et al. | System of Breath Analyzer based on Metal-Oxide Semiconductors | |
| JP7286811B2 (en) | System for non-invasive examination of blood environmental parameters | |
| Janson et al. | Instrumentation and automation of an ICU respiratory testing system | |
| EP3863514B1 (en) | Self-contained wearable metabolic analyzer | |
| Shade et al. | Design of respiratory devices | |
| Ghazal et al. | AccuVital Monitor | |
| Rydosz | Microsystem in LTCC technology to the detection of acetone in exhaled breath | |
| Muhtaseb et al. | Design and Implementation of Portable Noninvasive Diabetic Ketoacidosis Detector | |
| Maano et al. | Design of a Vital Signs Checking System for School Clinic Services |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080913 |