Модуль E14-140 в функциональной диагностике внешнего дыхания

Внедрение: 2015 г.

В монографии [1] специалистов двух харьковских ВУЗов – Национального технического университета «ХПИ» и Национального университета радиоэлектроники – описано применение модуля E14-140 в риноманометре ТНДА‑ПРХ. Ниже приводим выдержки из этой монографии, дающие общее представление об этой разработке.

В риноманометре ТНДА‑ПРХ в качестве датчиков давления использованы аналоговые тензорезистивные дифференциальные датчики фирмы Motorola Freescale Semiconductor MPX5050DР и MPX5010DР. Датчики предназначены для проведения измерений малых перепадов давлений, в том числе в медицинских приложениях, и имеют встроенный усилитель, позволяющий подключение их выводов непосредственно к сигнальным входам аналого-цифрового преобразователя. Преобразовательный блок реализован на базе многоканального специализированного измерительного модуля L‑Card E14‑140. Оцифрованные сигналы с датчиков давления и расхода с частотой дискретизации 500 Гц передаются через USB-интерфейс в ПЭВМ для дальнейшей обработки и анализа.

Шаг квантования АЦП приблизительно равен 3 Па и 0,6 Па для датчиков с пределом измерений 50 кПа и 10 кПа соответственно, что на 2 порядка превышает допустимый предел (10 %) от максимальной ошибки (5 %) измерений первичных преобразователей, который для используемых датчиков составляет 250 Па (125 Па при 2,5 % ошибке) и 50 Па соответственно. 

Рисунок 1. Структурная схема риноманометра КРМ типа ТНДА‑ПРХ.

Комбинированная схема компьютерного риноманометра (КРМ) типа ТНДА‑ПРХ (рисунок 2) состоит из блока для определения перепадно-расходных характеристик ПРХ и эластичной маски с трубопроводами, накладываемой герметично на лицо (область носа и рта) пациента. Конструктивно устройство ПРХ состоит из расходомера РА, который устанавливается в воздушном тракте ВТ, блока преобразователей давления БПД, модуля АЦП, интерфейса USB и персонального компьютера ПЭВМ. В корпусе расходомера имеется внутренний цилиндрический диффузор с расширением диаметров по направлению к источнику потребления воздуха (в основе принципа действия расходомера используется сопло Вентури). К корпусу расходомера крепится переходник с обратным клапаном КО и контрольной точкой давления КТД. К выходному отверстию переходника монтируется маска с входным каналом В для прохода вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и каналом Г в виде гибкого рукава РД2, входящего внутрь маски и служащего для сообщения с ротовой полостью пациента посредством удержания оконечности рукава губами (при этом целесообразно применять жесткий пластиковый мундштук для исключения возможности пережатия губами или зубами гибкого рукава).

Рисунок 2. Комбинированная схема компьютерного риноманометра типа ТНДА‑ПРХ: БПД – блок преобразователей давления; В – входной канал для прохода вдыхаемого и выдыхаемого воздуха; ВТ – воздушный тракт; Г – канал в виде гибкого рукава РД2; ДР1 и ДР2 – параллельно расположенные регулируемые дроссели (сопротивления) – носовые проходы пациента; КО – обратный клапан; КТД – контрольная точка давления; ПД1…ПД4 – преобразователи давления; ПРХ – перепадно-расходные характеристики; РА – расходомер.

При тестировании пациента определяется вдыхаемый через нос расход воздуха и перепад давлений на сопротивлениях ДР1 и ДР2 (одновременно на двух носовых проходах или поочередно). Обработка результатов тестирования производится путем построения графической зависимости перепада давлений от расхода и расчета отношения перепада давлений к расходу и мощности потока воздуха. При обратном течении потока воздуха (выдохе) контролю подлежит только избыточное давление (измеряется преобразователем ПД4) для индикации фазы выдоха.

Рисунок 3. Внешний вид измерительной установки для метрологической аттестации устройства ПРХ при определении расхода (слева) и давления (справа).

Рисунок 4. Компьютерный риноманометр КРМ типа ТНДА‑ПРХ: слева – измерительная часть (устройство ПРХ); справа – общий вид риноманометра.

Разработанное устройство для тестирования носового дыхания – компьютерный риноманометр типа ТНДА‑ПРХ – основан на принципе динамической задней риноманометрии (ЗАРМ) и обеспечивает максимальную физиологичность дыхания во время проведения обследования (при дыхании через оба носовых прохода) и получение полного аэродинамического сопротивления верхних дыхательных путей в динамическом режиме регистрации и визуализации данных.

Источник:
Аврунин О.Г., Томашевский Р.С., Фарук Х.И. Методы и средства функциональной диагностики внешнего дыхания. – Харьков: ХНАДУ. – 2015. – 208 с.

Разработчик: Аврунин О.Г., Фарук Х.И. (Национальный университет радиоэлектроники ХНУРЭ), Томашевский Р.С. (Национ. технический университет)