New gas analyzer for continuous determination and registration of CO2 percentage in exhaled air (type GUF-1)

Full Text

По заданию Министерства здравоохранения СССР коллективом Казанского конструкторского бюро спроектирован и в Институте хирургии АМН СССР испытан новый настольный портативный прибор для непрерывного определения и регистрации процентного содержания СО₂ в выдыхаемом воздухе.

Газоанализатор углекислого газа фотоэлектрический — ГУФ-1 (рис. 1)—позволяет непрерывно определять в процентах содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе у человека, как при естественном, так и при искусственном дыхании в момент операции больного.

 

Рис. 1

 

Прибор помогает анестезиологу регулировать вентиляцию легких при употреблении различных наркотических концентраций.

На показания прибора не оказывают влияния находящиеся в выдыхаемом воздухе азот, кислород и пары эфира.

Специальное регулировочное устройство дает возможность настраивать мембранное реле для отбора выдыхаемого воздуха на разные перепады давления при искусственном дыхании, что позволяет применять газоанализатор при работе в комплексе с различными системами наркозных аппаратов. От наиболее распространенных химических газоанализаторов типа Орса, ГВВ-2, Холдена—Симонсона, ГУФ-1 отличается компактностью и возможностью непрерывно показывать и регистрировать процентное содержание СО₂ в выдыхаемом воздухе пациента при его исследованиях.

Принцип действия прибора иллюстрируется схемой (рис. 2).

В основу работы прибора положен фотоколориметрический метод регистрации изменения оптической плотности (цвета) индикаторного раствора при пропускании через него газовой смеси с углекислым газом.

 

Рис. 2. Принципиальная схема 1. Фотодатчик. 2. Феррорезонансный стабилизатор. 3. Мембранный насос. 4. Увлажнитель. 5. Трехходовой кран. 6. Мембранное реле. 7. Переключатель насоса на искусственное и естественное дыхание. 8. Усилитель. 9. Самопишущий механизм. 10. Переходник к наркозному аппарату

 

Малые количества исследуемой смеси непрерывно или периодически отбираются мембранным насосом (3) и через трехходовой кран (5) и увлажнитель (4) подаются в диффузор (5) с индикаторным раствором. Индикаторный раствор состоит из 0,005% водного раствора индикатора бромтимолового синего, растворенного в 0,05% водном растворе NaHCO₃

Изменению процентного содержания углекислого газа от 0 до 12% соответствует изменение окраски индикаторного раствора в пределах от синего до желтого через зеленый. Световой луч, проходя через светофильтр и нижнюю часть колбы с индикаторным раствором, попадает на фотоэлемент, в котором возникает ток, пропорциональный изменению цвета индикаторного раствора.

Второй фотоэлемент, расположенный перед индикаторным раствором и включенный встречно с первым, служит для гашения неизменяющейся части спектра, а также для компенсации изменения силы света при колебании напряжения питания.

Разность токов фотоэлементов подается на компенсационный мост, где измеряющийся ток фотоэлементов сравнивается с постоянным напряжением. Если ЭДС фотоэлементов равна подаваемому постоянному напряжению, то схема находится в равновесии, то есть никаких сигналов на усилитель не поступает.

При изменении ЭДС фотоэлементов на вход усилителя будет подаваться сигнал в виде некоторого напряжения, который усиливается до величины, достаточной для приведения в движение асинхронного реверсивного двигателя РД-09, вращающегося в ту или другую сторону, пока существует сигнал об отсутствии равновесия схемы. Ось двигателя вращается с рычагом-контактом по реохорду, до наступления равновесия в измерительной схеме.

Перемещение рычага-контакта связано с перемещением привода ролика пера самопишущего механизму.

Таким образом, благодаря компенсационному мосту, электронному усилителю и асинхронному двигателю, установленному на оси с рычагом-контактом, вращающимся по реохорду, осуществляется непрерывное автоматическое измерение содержания СО₂ в газовых смесях. Прибор осуществляет показание процентного содержания углекислого газа на шкале и одновременно производится запись на диаграммной ленте со скоростью 5 мм/мин.

Клинические испытания проводились канд. биол. наук P. С. Виницкой и зав., физиологической лабораторией проф. Л. Л. Шик в лаборатории газового обмена и при хирургических операциях в Институте хирургии АМН СССР им. А. В. Вишневского.

Результаты клинических испытаний показали, что:

1) погрешность прибора не превышает +0,2% СО₂;

2) сопротивление дыханию составляет 1—2 мм водяного столба;

3) система прибора обеспечивает герметичность при давлении внутри прибора, отличающемся от атмосферного на + 100 мм водяного столба; это позволяет использовать газоанализатор в комплексе с аппаратами закрытого типа и т. д.

Для удобства перемещения придается столик-каталка, позволяющий удобно передвигать прибор в пределах клиники.

Для всесторонней проверки и испытания прибора ГУФ-1 в различных клиниках страны в настоящее время СКТБ-МФП изготовляет установочную партию приборов.

Работа специалистов в клиниках и научно-исследовательских институтах на приборе ГУФ-1, их замечания и советы дадут возможность конструкторам и инженерам Казанского СКТБ-МФП и в дальнейшем создавать новые, более совершенные газоанализаторы для непрерывного определения процентного содержания как СО₂ и O₂, так и других необходимых параметров.

Технические данные прибора

1. Пределы измерения процентного содержания СО₂ — от 0 до 12%.

2. Отсчет процентного содержания производится непосредственно по шкале с одновременной регистрацией самопишущим механизмом на диаграммной ленте.

3. Максимальное время отставания показания прибора от изменения процентного содержания СО₂ — в пределах от 0 до 12% не более двух минут.

4. Прибор работает от сети переменного тока напряжением 127 вольт 50 герц.

About the authors

M. I. Abdrakhmanov

Kazan Independent Design Technological Bureau for the Design of Medical and Physiological Devices (SKTB-MFP)

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Engineer

Russian Federation, Kazan

M. R. Trofimovsky

Kazan Independent Design Technological Bureau for the Design of Medical and Physiological Devices (SKTB-MFP)

Email: info@eco-vector.com

Engineer

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files