Аппарат устьянцева для измерения минутного объема дыхания человека

Аппарат устьянцева для измерения минутного объема дыхания человека

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к приборам и инструментам для измерения объемного расхода воздуха при дыхании человека.

Известно устройство для измерения минутного объема дыхания (МОД) [Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методики исследований в физиологии труда. - М.: Медицина, 1974 - С.250-252.; Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З.К. Методы исследования в физиологии труда - Л.: Наука, 1976 - С.21-22.], состоящее из объединяющей полости рта и носа резиновой дыхательной маски с клапанами вдоха и выдоха и соединенной, через патрубок клапана выдоха, с газометром. Патрубок клапана выдоха выполняет функцию транспорта выдыхаемого воздуха в газометр. В качестве газометра могут применяться газовые часы, газовые счетчики, крыльчатые расходомеры, а также приборы, регистрирующие изменение давления, возникающее при дыхании испытуемого. Однако применяемые газометры имеют большую массу, что в комплекте с дыхательной маской затрудняет их использование в качестве индивидуально носимых приборов. Вместе с тем наиболее легкие и портативные газометры (крыльчатый тип) имеют низкую точность и создают существенное сопротивление дыханию на вдохе и выдохе вследствие инерции вращения крыльчатки, что также затрудняет применение крыльчатых газометров особенно для изучения интенсивной вентиляции легких (например, при тяжелых видах труда).

Известно также устройство для измерения МОД, состоящее из объединяющей полости рта и носа резиновой дыхательной маски с двумя клапанами вдоха и одним клапаном выдоха с патрубком, содержащим штуцер, к которому входной трубкой подсоединен мешок Дугласа, предназначенный для сбора выдыхаемого воздуха [Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методики исследований в физиологии труда. - М.: Медицина, 1974 - С.250-252]. Такое устройство называется аппаратом Дугласа. Мешок Дугласа изготавливается из резины или прорезиненной материи, не пропускающей воздух, и содержит толстую (входную) и тонкую (отводящую) трубки, выполненные из какого-либо герметичного эластичного материала, например из резины. При работе аппарата Дугласа входная трубка мешка жестко соединена со штуцером патрубка клапана выдоха дыхательной маски, а отводящая трубка пережата. В зависимости от задач исследования мешок Дугласа заполняется выдыхаемым воздухом от 5 до 10 минут. Для измерения МОД, после заполнения мешка Дугласа, пережимают входную трубку мешка, отсоединяют входную трубку с мешком от штуцера патрубка клапана выдоха, отводящую трубку дополнительно соединяют с газометром, разжимают ее и, по возможности, равномерно выжимая воздух из мешка, пропускают выходящий воздух через газометр. Величину МОД измеряют расчетным путем как частное от деления показаний газометра на количество минут выдыхания в мешок Дугласа.

Однако мешок Дугласа очень громоздкий, имеет объем 100-150 литров, и за счет применяемого для его изготовления материала (резина или прорезиненная ткань) характеризуется значительной массой (1-1,5 кг), которая вызывает заметное нарастание сопротивления выдоху по мере заполнения мешка воздухом и сковывает движения, в том числе головы, что небезопасно для исследуемого, особенно при изучении трудовых процессов в производственных условиях. Кроме того, аппарат Дугласа позволяет измерить величину МОД только после выполнения следующих дополнительных (по отношению к измерению длительности выдыхания в мешок) операций: перекрытие входной трубки мешка, отсоединение входной трубки с мешком от штуцера патрубка клапана выдоха дыхательной маски, подключение мешка (через отводящую трубку) к газометру, разжимание отводящей трубки мешка, выдавливание воздуха из мешка при пропускании через газометр и обеспечение равномерности выдавливания воздуха. Необходимость применения указанных дополнительных операций затягивает время исследования - на однократное определение МОД расходуется до 20 минут, что ограничивает возможности исследователя и препятствует количественному набору исследовательского материала. Постепенно увеличивающееся сопротивление выдоху воздуха, необходимость применения вспомогательного устройства - газометра и выполнения ряда дополнительных манипуляций по перекачиванию воздуха при измерении величины МОД снижают точность аппарата Дугласа и делают неудобным в использовании, особенно - в производственных условиях, насыщенных множеством быстротечных (менее 1 минуты) технологических операций.

Таким образом, измерение величины МОД в производственных условиях затруднено в связи с тем, что применяемые для этого устройства имеют ряд существенных вышеуказанных недостатков.

Задачей изобретения является повышение точности и достижение необходимой оперативности и легкости измерения величины минутного объема дыхания в производственных условиях.

Задача решается тем, что штуцер патрубка клапана выдоха дыхательной маски содержит жестко закрепленную на нем опору, которая кольцом, превышающим диаметр штуцера, выступает за конец штуцера, имеющего гладкую наружную поверхность и ориентированного отверстием вверх для надежного закрепления на штуцере полиэтиленового мешка, входное отверстие которого выполнено из короткой трубки с гладкой внутренней поверхностью, причем отношение наружного диаметра штуцера к внутреннему диаметру короткой трубки обеспечивают герметичность стыка их поверхностей, сочетающуюся с таким сопротивлением скольжению внутренней поверхности короткой трубки относительно наружной поверхности штуцера, которое не препятствует самостоятельному соскальзыванию короткой трубки с мешком со штуцера в момент полного заполнения полиэтиленового мешка выдыхаемым воздухом, сопровождающийся упругим отталкиванием стенок мешка от опоры.

Дадим пример выполнения заявляемого аппарата Устьянцева. На чертеже изображен общий вид аппарата Устьянцева, который содержит резиновую дыхательную маску 1, имеющую два клапана для вдоха 2 и один клапан для выдоха 3, патрубок 4, соединяющий клапан выдоха 3 со штуцером 5. Штуцер 5 содержит опору 6 свободным кольцом выступающую за конец штуцера 5. На штуцере 5 со стороны его воздухоотводного отверстия расположена короткая трубка 7, представляющая собой входное отверстие полиэтиленового мешка 8.

Мешок 8 выполнен из тонкостенного полиэтилена, имеет объем 8 л и вместе с короткой трубкой 7 имеет массу 21,5 г. Выбор полиэтилена в качестве материала для мешка в заявляемом устройстве обусловлен достаточной легкостью, герметичностью и доступностью этого материала. Результаты производственных испытаний заявляемого аппарата Устьянцева показали, что длительность измерения величины МОД зависит от интенсивности дыхания, вызванного условиями трудового процесса, и составляет от 8 до 80 с. Указанная длительность измерения величины МОД сопоставима с длительностью коротких трудовых операций и позволяет изучать физиологическую стоимость труда как в целом, так и его отдельных операций в сравнительном плане.

Для приведения аппарата Устьянцева в рабочее состояние в целях измерения величины МОД необходимо надеть маску 1, сдуть полиэтиленовый мешок 8, надеть трубку 7 на штуцер 5, включить секундомер в момент надевания трубки 7 на штуцер 5, и остановить секундомер в момент соскальзывания трубки 7 со штуцера 5. Момент соскальзывания трубки 7 со штуцера 5 легко определяется визуально, поскольку сопровождается отрывом полиэтиленового мешка 8 от штуцера 5. Соскальзывание трубки 7 со штуцера 5 происходит в результате самостоятельного отталкивания полиэтиленового мешка 8 наружной поверхностью расширенной части от выступающего за конец штуцера 5 края опоры 6 при полном заполнении мешка 8 выдохнутым воздухом.

В течение выдыхания воздуха в маску, при измерении МОД с помощью заявляемого аппарата Устьянцева, сопротивление выдоху не изменяется до момента полного заполнения мешка выдыхаемым воздухом. Некоторое повышение сопротивления выдоху на 0,05-0,1% происходит в момент полного заполнения мешка выдыхаемым воздухом. В этот момент происходит движение короткой трубки 7 с мешком 8 в направлении к концу штуцера 5, заканчивающееся соскальзыванием трубки 7 со штуцера 5. Длительность периода движения трубки 7 по поверхности штуцера 5 составляет 0,04-0,05 с и не превышает минимальную цену деления механических секундомеров (0,2 с). Указанные величина и длительность повышения сопротивления выдоху в маску заявляемого устройства не ощущаются исследуемыми при любой интенсивности дыхания и, следовательно, можно считать незначительными. Они в меньшей мере снижают точность измерения МОД заявляемым аппаратом Устьянцева, чем при использовании аппарата Дугласа.

МОД при помощи заявляемого аппарата Устьянцева измеряют расчетным путем, как результат, получаемый при делении известного объема используемого мешка на количество секунд его наполнения до момента отрыва от штуцера патрубка клапана выдоха и умножения полученной величины на 60 с.

Аппарат для измерения объема дыхания человека, содержащий объединяющую полости рта и носа резиновую дыхательную маску, имеющую клапаны вдоха и клапан выдоха с патрубком, содержащим штуцер, который соединяет патрубок клапана выдоха с полостью расположенного на штуцере герметичного мешка, отличающийся тем, что штуцер содержит жестко закрепленную на нем опору, которая кольцом, превышающим диаметр штуцера, выступает за конец штуцера, причем мешок выполнен из полиэтилена, входное отверстие мешка выполнено из трубки, а отношение наружного диаметра штуцера к внутреннему диаметру трубки обеспечивают герметичность стыка их поверхностей, сочетающуюся с таким сопротивлением скольжению внутренней поверхности трубки относительно наружной поверхности штуцера, которое не препятствует самостоятельному соскальзыванию трубки со штуцера в момент полного заполнения мешка, сопровождающегося отталкиванием его от опоры.