Пристрій для реєстрації аероіонів у видихуваному повітрі

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к устройствам для оценки выдыхаемого воздуха с диагностическими целями. Известен аэроионометр Ибрагимова, который состоит из трех основных частей: системы подачи воздуха, механического электрометра и электронной аппаратуры управления. Система подачи воздуха выполнена в виде аспирационного конденсатора с двумя электродами. Воздух подается с помощью вентилятора. К одному из электродов подключен механический электрометр, выполненный в виде микроскопа с подвеской. Электронная аппаратура содержит коммутатор, зарядное устройство, стабилизатор и блок питания. Этот прибор и выбран в качестве прототипа. Однако конструктивные особенности данного прибора и принцип его действия не позволяют регистрировать аэроионы в выдыхаемом человеком воздухе, так как в основу его работы положен принцип прокачки большого количества воздуха с помощью вентилятора между обкладками конденсатора, а объем выдыхаемого человеком воздуха ограничен. Регистрация показаний этого прибора осуществляется с помощью механического электрометра в течение времени, которое на несколько порядков превышает длительность выдоха пациента. Таким образом прибор имеет низкое быстродействие. При работе прибора оператор должен проводить наблюдение с помощью микроскопа, что неудобно и ведет к снижению точности регистрации аэроионов. Указанные недостатки не позволяют применить этот прибор для регистрации аэроионов в выдыхаемом воздухе. В основу изобретения поставлена задача создания устройства для регистрации аэроионов в выдыхаемом воздухе путем нового расположения элементов, их нового выполнения и их связей, что обеспечивает регистрацию аэроионов в выдыхаемом воздухе для диагностических целей с высокой точностью. Решение этой задачи достигается тем, что в устройстве для регистрации аэроионов в выдыхаемом воздухе, содержащем систему подачи выдыхаемого воздуха и механический электрометр с чувствительным металлическим стержнем, в нижней части которого смонтированы два лепестковых электрода и источник освещения, а в верхней части - открытый коллектор, а также блок управления и отображения информации, первый выход которого подключен к чувствительному металлическому стержню, согласно изобретению, открытый коллектор установлен на выходе системы подачи выдыхаемого воздуха, а в металлическом электрометре первый из лепестковых электродов закреплен неподвижно, а второй электрод - подвижно с возможностью образования угла между лепестковыми электродами пропорционального величине заряда, стекаемого с открытого коллектора, причем механический электрометр снабжен оптико-электронным преобразователем угла перемещения подвижного электрода в электрический сигнал, вход которого соединен со вторым выходом блока управления и отображения информации, а выход подключен к первому входу блока управления и отображения информации, третий выход которого соединен с источником освещения, а второй вход подключен к системе подачи выдыхаемого воздуха. При этом система подачи выдыхаемого воздуха выполнена в виде волюметрического блока, состоящего из последовательно соединенных по газовому каналу мундштука пациента, клапана вдоха, клапана выдоха, дефлектора и спирометра. К тому же открытый коллектор выполнен из скрепленных между собой электропроводящих эллипсных сетчатых элементов. Приведенная совокупность признаков необходима и достаточна для решения поставленной задачи. Так установка открытого коллектора на выходе системы подачи выдыхаемого воздуха и выполнение этой системы в виде волюметрического блока, состоящего из последовательно соединенных по газовому каналу мундштука пациента, клапанов вдоха и выдоха, дефлектора и спирометра, обеспечивают минимальновозможный путь по газовому каналу от пациента к коллектору, что значительно уменьшает расход воздуха и обеспечивает работу устройства с объемами воздуха, которые сопоставимы с выдыхаемым объемом воздуха человеком. Закрепление лепестковых электродов, первый из которых закреплен неподвижно, а второй - подвижно, обеспечивает возможность образования угла между электродами, который пропорционален величине заряда, стекаемого с открытого коллектора, что обеспечивает высокую точность измерений. Снабжение электрода оптико-электронным преобразователем и его связи с блоком управления и отображения информации, а также связи блока управления и отображения информации с остальными элементами устройства обеспечивает автоматизацию измерений, достаточное быстродействие, а также повышение точности регистрации аэроионов в выдыхаемом воздухе. Выполнение открытого коллектора из скрепленных, между собой электропроводящих эллипсных сетчатых элементов обеспечивает большую поверхность соприкосновения выдыхаемого воздуха с коллектором, что позволяет измерять аэроионы даже в малых объемах выдыхаемого воздуха, что очень важно в диагностических целях. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства. На фиг. 2 - его блок-схема. Устройство состоит из трех основных частей (фиг. 1): системы 1 подачи выдыхаемого воздуха, механического электрометра 2 и блока 3 управления и отображения информации. Система 1 выполнена в виде волюметрического блока, состоящего из мундштука 4 пациента, клапана вдоха 5 и клапана выдоха 6, дефлектора 7 и спирометра 8. Электрометр 2 представляет собой металлический стакан 9, во внутрь которого через изолятор 10 введен чувствительный металлический стержень 11. В его верхней части смонтирован открытый коллектор 12, а в нижней - два лепестковых электрода, один неподвижный 13, а второй подвижный 14, отклоняющийся. Электрометр 2 снабжен оптикоэлектронным преобразователем угла перемещения подвижного электрода 14 в электрический сигнал. Оптикоэлектронный преобразователь состоит из источника 15 освещения и самого преобразователя 16. Открытый коллектор 12 установлен на выходе волюметрического блока и выполнен из скрепленных между собой электропроводящих эллипсных сетчатых элементов. Блок 3 (фиг. 2) имеет следующие элементы: блок 17 стабилизированного питания источника 15 освещения, блок 18 стабилизированного питания преобразователя 16, регистрирующее устройство 19, блок 20 компенсации темнового тока и остаточной подсветки, блок 21 регулировки чувствительности, таймер 22, блок 23 заряда электрометра, кнопка 24 для подачи калиброванного напряжения на электрометр. Блок 3 первым выходом 25 подключен к чувствительному стержню 11. Вход 26 преобразователя 16 соединен с вторым выходом 27 блока управления 3, а выход 28 преобразователя 16 подключен к первому входу 29 блока управления 3, третий выход 30 которого соединен с источником 15 освещения, а второй вход 31 блока управления 3 подключен к системе 1 подачи выдыхаемого воздуха. Устройство готовят к работе следующим образом. Включают устройство в сеть. Подают сетевое напряжение на блоки 17 и 18 стабилизированного питания устройства 23 заряда электрометра и блок 20 компенсации темнового потока. Через блок 17 питания подается стабилизированное напряжение на источник 15 освещения, который засвечивает через матовый экран преобразователь 16, преобразующий световой поток в аналоговый электрический сигнал, который через таймер 22 подаётся на вход регистрирующего устройства 19, показывающего уровень заряда электрометра 2. Полный заряд электрометра определяется по максимальному значению регистрирующего устройства 19. Регулятором блока 21 чувствительности выбирают шкалу регистрирующего устройства. Для калибровки устройства с блока 23 заряда строго определенное положительное или отрицательное напряжение через кнопку 24 подают на коллектор 12. При этом под воздействием индуцированного напряжения подвижный электрод 14 отклоняется от неподвижного электрода 13 на определенный угол в зависимости от приложения напряжения, перекрывая световой поток, тем самым уменьшая электрический сигнал, поступающий на регистрирующее устройство 19. Ноль регистрирующего устройства устанавливается с помощью регулятора темнового потока 20. Оператор, зарядив электрометр калибровочным напряжением, включает таймер 22 и продувает воздух, находящийся в помещении, через подключенный к волюметрическому блоку вентилятор (на чертеже не показан). После продувки заданного оператором на волюметрическом блоке объема воздуха, таймер фиксирует время его прохождения и показание регистрирующего устройства. Калибровку повторяют при заряде электрометра напряжением другого знака. Показания регистрирующего устройства соответственно для положительного и отрицательного заряда принимают за условный ноль. Для измерения аэроионов в выдыхаемом воздухе оператор устанавливает на волюметрическом блоке требуемый для исследования объем выдыхаемого воздуха, заряжают электрометр до величины 0,5-0,8% шкалы показаний регистрирующего устройство. Пациента усаживают перед волюметрическим блоком, дают в рот загубник и он начинает дышать через устройство. Клапан 6 выдоха включает таймер 22. После достижения установленного на волюметрическом блоке объема выдыхаемого воздуха таймер фиксирует прохождение объема воздуха и показания регистрирующего устройства. Процедура повторяется при заряде электрометра противоположным знаком напряжения. Степень заряда электрометра объемом выдыхаемого воздуха, по отношению к принятому условному нулю, при заряде устройства положительным или отрицательным знаком заряда, показывает наличие в выдыхаемом пациентом воздухе аэроионов того или иного знака. Использование предлагаемого устройства в лаборатории и в клинических условиях показало его эффективность для регистрации аэроионов в выдыхаемом пациентом воздухе с высокой точностью для диагностических целей.