Датчики параметров системы дыхания

При исследовании системы дыхания врача интересуют как физико-механические характеристики дыхания (частота дыхания, объём вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и т.д.), так и физико-химические характеристики процесса внешнего и тканевого дыхания (содержание газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, парциальные давления кислорода и углекислоты в крови, процент насыщения крови кислородом и т.д.).

Частота дыхания – один из важнейших параметров, характеризующих функциональную активность систем дыхания. Каждый акт дыхания проявляется движением грудной клетки, изменением длины её окружности и образованием противоположно направленных потоков воздуха на вдохе и выдохе, имеющих разную температуру.

Датчик, фиксирующий изменения температуры воздуха в верхних дыхательных путях конструктивно представляет собой клипсу, которая надевается на крыло носа. В качестве термочувствительного элемента используют термистор, сопротивление которого будет зависеть от температуры обдувающего его потока воздуха. Известно, что разница температур вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в нормальных условиях может достигать . Изменение сопротивления приводит к изменению тока через термистор. На выдохе амплитуда тока через термистор возрастает (температура выше, сопротивление меньше), на вдохе уменьшается. Каждое изменение тока соответствует одному дыхательному движению, поэтому по частоте импульсов тока можно судить о частоте дыхания.

Термисторные датчики, кроме определения частоты дыхания, позволяют примерно оценить и объём вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, т.к. величина (а не частота), изменения их параметра (сопротивления) связана определённой зависимостью с глубиной дыхания, т.е. с объёмом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Однако эта зависимость подвержена сильным влияниям различных посторонних факторов, поэтому для точной оценки дыхательных объёмов применяются другие датчики, принцип работы которых здесь не рассматривается (калориметрические, аэродинамические, манометрические).

Эффективность дыхания можно оценить путём фотометрического измерения процентного содержания оксигемоглобина в периферической артериальной крови. Метод измерения основан на отличии спектральных характеристик поглощения света восстановленным гемоглобином-Нв и оксигемоглобином-Нв.

При длине световой волны 620-680нм коэффициент поглощения для гемоглобина в несколько раз больше, чем для оксигемоглобина, что может быть использовано для измерения содержания оксигемоглобина. Датчик для такого измерения, конструктивно выполненный в виде клипсы надевается на мочку уха 3 (рис. 16), таким образом, чтобы с одной её стороны располагалась лампа-осветитель 1, со светофильтром 2 для получения монохроматического света с нужной длиной волны (порядка 650нм), а с другой стороны – фотосопротивление 4.