Спосіб визначення електричного балансу організму людини за показниками видихуваного повітря

Реферат: Спосіб визначення електричного балансу організму людини за показниками видихуваного повітря, що базується на відборі проб повітря, що видихається, причому вимірюють електричні показники та об'єм видихуваного повітря, а саме сумарну величину і знак електричного заряду, та розраховують кількість елементарних електричних зарядів у одиниці об'єму видихуваного повітря з попереднім визначенням вмісту аероіонів в одиниці об'єму вдихуваного повітря, потім визначають індивідуальні параметри електричного балансу досліджуваної людини. UA 109030 U (12) UA 109030 U UA 109030 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медицини, а саме до способів оцінки стану організму людини шляхом визначення фізичних властивостей та хімічного складу видихуваного повітря. Між організмом людини і зовнішнім середовищем постійно відбуваються процеси електрообміну. У цьому зв'язку наявність аероіонів в природному атмосферному повітрі життєво необхідна. Дихання - це один з найважливіших фізіологічних процесів, який підтримує певний рівень метаболізму і електрообміну. Показано, що сприятливими для живих організмів аероіонами є лише легкі негативні іони, що містяться у вдихуваному повітрі. Вважають, що у видихуваному повітрі міститься значно менше негативних аерофонів, а переважають позитивні аероіони. Проте існуючі способи визначення електричних параметрів повітря потребують вдосконалення, оскільки не забезпечують об'єктивного контролю за процесом електрообміну між організмом людини і зовнішнім середовищем. У зв'язку з цим дослідження індивідуальних параметрів електрообміну людини є новою надзвичайно актуальною проблемою, а розробка способів оцінки електричного балансу організму людини за параметрами видихуваного повітря має безсумнівно науковий і практичний інтерес. В даний час з діагностичною метою визначають різні показники видихуваного повітря: зокрема - газовий склад, температуру, вологість, біохімічний склад експірату, наявність мікродомішок газів і т.д. З урахуванням зміни їх кількісного та якісного складу роблять діагностичні висновки відносно наявності тієї чи іншої патології. Проте визначення цих показників не дозволяє дати загальну оцінку електричного балансу організму. Відомо, що всі компоненти видихуваного повітря не є електрично нейтральними, а несуть певний електричний заряд. Ми пропонуємо визначати електричний баланс організму людини за таким інтегральним показником видихуваного повітря, як сумарна величина і знак його електричного заряду. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється і прийнятим за прототип є спосіб "Способ определения нарушения обмена веществ" (Патент RU № 2187109 от 10.08.2002). Спосіб дозволяє визначати порушення обміну речовин шляхом селективного вимірювання у видихуваному повітрі концентрації газів, властивих тільки одному з видів порушення обміну: NH3 - білковому, СН4 - ліпідному, НСНО - вуглеводному. Суттєвими ознаками аналога, що є спільними з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є використання показників видихуваного повітря з діагностичною метою. Основними недоліками способу-прототипу є те, що він визначає концентрацію у видихуваному повітрі тільки окремих речовин, які дозволяють судити про порушення окремих видів обміну, без урахування їх електричної складової. Задачею корисної моделі, що заявляється, є розробка способу визначення електричного балансу організму людини за інтегральним показником видихуваного повітря, а саме величиною і знаком його сумарного електричного заряду. Технічним результатом є розширення можливості оцінки електричного балансу людини. Суть способу полягає у визначенні величини і знаку сумарного електричного заряду видихуваного повітря пацієнта і його змін у зв'язку з природними коливаннями вмісту аероіонів в атмосферному повітрі та використання штучної аероіонізації з профілактичною і лікувальною метою. Це істотно розширює можливості оцінки електричного балансу людини за його здатністю реагувати певним чином на зміну аероіонного складу навколишнього середовища. Відомо, що у видихуваному повітрі людини знаходяться молекули кисню, вуглекислоти, азоту, пари води, а також близько 150 мікродомішок газів, органічних і мінеральних речовин, що несуть негативний або позитивний електричний заряд. Сукупність усіх цих зарядів визначає сумарний електричний заряд видихуваного повітря, який можна розрахувати за формулою: Q=СU/V (1), де Q - сумарний електричний заряд 1 л видихуваного повітря, (Кл/л). С - ємність датчика, (Ф). U - різниця потенціалів, (В). V - об'єм видихуваного повітря, (л). Знаючи величину заряду, можна розрахувати кількість елементарних (одиничних) електричних зарядів в 1 л повітря, що видихається пацієнтом за формулою: n=Q/q (2), де n - кількість елементарних (одиничних) електричних зарядів в 1 л повітря. Q - сумарний електричний заряд 1 л видихуваного повітря, (Кл/л). q - одиничний заряд, (Кл). Аналогічним чином можна розрахувати сумарний електричний заряд і кількість елементарних (одиничних) електричних зарядів в 1 мл вдихуваного пацієнтом повітря. 1 UA 109030 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вимірюючи електричні параметри вдихуваного і видихуваного пацієнтом повітря, можна розрахувати індивідуальні параметри електричного балансу даного пацієнта. Запропонований спосіб може бути здійснений з використанням "Пристрою для визначення електричних параметрів видихуваного повітря" (патент України № 97917) (Фіг. 1) або іншого пристрою, що дозволяє визначати сумарний електричний заряд вдихуваного і видихуваного людиною повітря. Спосіб здійснюється наступним чином: Приклад 1. Оператор приєднує просмоктувач повітря до патрубка 1 (Фіг. 1) "Пристрою …", просмоктує 1 л атмосферного повітря через ємнісний сенсор 2 пристрою і визначає різницю потенціалів, що виникає між обкладинками ємнісного сенсора. При просмоктуванні 1 л атмосферного повітря зареєстрована різниця потенціалів в U=-200 мкВ. Знаючи різницю потенціалів між обкладинками ємнісного сенсора (U=-200 мкВ), ємність сенсора (С=45 пф) і об'єм просмоктуваного через ємнісний сенсор атмосферного повітря (V=1,0 л), за формулами (1 і 2) визначаємо сумарну -15 величину заряду і його знак (Q1=-9,010 , Кл/л), а також розраховуємо кількість елементарних електричних зарядів в 1 л атмосферного повітря (n1=56000 од. негативно заряджених елементарних електричних зарядів /л). На (Фіг. 2) означена величина заряду в 1 л атмосферного повітря (1) На (Фіг. 3) розрахована і означена кількість елементарних електричних зарядів в 1 л атмосферного повітря (1). Приклад 2. Пацієнт "А" здійснює глибокий вдих і повний видих через патрубок 1 "Пристрою для визначення електричних параметрів видихуваного повітря" у ємнісний сенсор 2 пристрою (Фіг. 1). Видихуване повітря проходить через ємнісний сенсор і передає свій заряд сітчастому електроду 3 ємнісного сенсора. Так як другий електрод 4 ємнісного сенсора заземлений, ємність заряджається. Різниця потенціалів, що виникає між електродами ємнісного сенсора, посилюється і вимірюється електронним блоком 5. Волюметр 6 вимірює об'єм видихуваного повітря. По завершенні процесу вимірювань вмикається вентилятор 7, атмосферне повітря відкриває клапан 8, проходить через ємнісний сенсор 2 і розряджає його. Протягом усіх вимірювань корпус сенсора термостабілізований термостатом 9. У даному прикладі після одного глибокого вдиху і повного видиху зареєстрована різниця потенціалів - 1700 мкВ. Об'єм видихуваного повітря дорівнює 2,4 л. Знаючи різницю потенціалів між обкладинками сенсора -U2=-1700 мкВ, ємність сенсора - С=45 пф і об'єм видихуваного -14 повітря - V2=2,4 л, за формулами (1 і 2) визначаємо величину заряду і його знак (Q2=-3,210 Кл/л) (Фіг. 2) і кількість елементарних електричних зарядів у 1 л видихнутого повітря (n2=200000 од. негативно заряджених елементарних електричних зарядів в 1 л) (Фіг. 3). Індивідуальні параметри електричного балансу даного пацієнта "А" при диханні атмосферним повітрям визначаємо як різницю між електричними параметрами вдихнутого і видихнутого повітря: -14 Q4=Q2-Q1=-2,310 Кл/л n4=n2-n1=144000 негативно заряджених елементарних електричних зарядів /л. На (Фіг. 2) означена величина заряду від видихуваного повітря: 1 - атмосферне повітря. 2 - видихуване повітря пацієнта "А", 3 - видихуване повітря пацієнта "Б". На (Фіг. 3) означена кількість негативно заряджених елементарних електричних зарядів в 1 л атмосферного повітря: 1 - атмосферне повітря, 2 - видихуване повітря пацієнта "А", 3 видихуване повітря пацієнта "Б". Приклад 3. Пациент "Б" здійснює глибокий вдих і повний видих через патрубок 1 у ємнісний сенсор 2 пристрою у такому ж порядку, як і пацієнт "А" (Фіг. 1). Реєструємо різницю потенціалів, яка виникає між обкладинками сенсора та об'єм видихнутого повітря. У даному прикладі після одного глибокого вдиху і повного видиху зареєстрована різниця потенціалів - 1200 мкВ. Об'єм видихнутого повітря - 2,3 л. Знаючи різницю потенціалів між обкладинками сенсора - U3=-1200 мкВ, ємність датчика - С=45 пф і об'єм видухнутого повітря -14 V3=2,3 л, за формулами (1 і 2) визначаємо величину заряду і його знак (Q3=-2,310 Кл/л) (Фіг. 2), а також кількість елементарних електричних зарядів в 1 л видихуваного повітря (n3=144000 од. негативно заряджених елементарних електричних зарядів в 1 л) (Фіг. 3). Індивідуальні параметри електричного балансу пацієнта "Б" при диханні атмосферним повітрям складають: -14 Q5=Q3-Q1=-1,410 Кл/л n5=n3-n1=88000 негативно заряджених елементарних електричних зарядів/л. Таким чином, обидва пацієнти вдихають одне і теж атмосферне повітря, яке має однаковий сумарний електричний заряд, а видихають різне за електричними параметрами повітря. 2 UA 109030 U 5 Величина заряду та кількість елементарних електричних зарядів у 1 л видихуваного повітря пацієнта "А" більше, ніж у пацієнта "Б ", що потребує подальшого пульмонологічного обстеження. Таким чином, даний спосіб дозволяє визначати індивідуальні параметри електричного балансу досліджуваної особи та виявити характер його порушень, які обумовлені морфофункціональними змінами органів дихання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб визначення електричного балансу організму людини за показниками видихуваного повітря, що базується на відборі проб повітря, що видихається, який відрізняється тим, що в ньому вимірюють електричні показники та об'єм видихуваного повітря, а саме сумарну величину і знак електричного заряду, та розраховують кількість елементарних електричних зарядів у одиниці об'єму видихуваного повітря з попереднім визначенням вмісту аероіонів в одиниці об'єму вдихуваного повітря, потім визначають індивідуальні параметри електричного балансу досліджуваної людини. 3 UA 109030 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4