Российский медицинский информационный ресурс rosmedic.ru
Фотометрические методы проведения капнометрии

Измерение концентрации углекислого газа СО2 в выдыхаемом пациентом воздухе (газовой смеси) называется капнометрией. Оно может выполняться с помощью газоанализаторов, масс-спектометров и инфракрасных абсорбционных фотометров. Последние сейчас применяются более широко из-за большей простоты, портативности, меньшей стоимости, удобства при эксплуатации в условиях больницы.

В основу метода положено свойство углекислого газа СО2 поглощать (абсорбировать) инфракрасное излучение определенных частот. Поэтому коэффициент поглощения светового потока соответствующей частоты слоем газа заданной толщины в соответствии с основным законом колориметрии зависит от концентрации СО2. Пропуская инфракрасное излучение через измерительную ячейку, через которую проходит анализируемый газ, и оценивая с помощью фотоприемника степень ослабления интенсивности светового потока за счет его абсорбции в газе, можно оценить концентрацию СО2 в нем.

Спектр поглощения инфракрасного излучения газами показан на рис. 1. Из него видно, что максимальное поглощение светового излучения газом, содержащим СО2 наблюдается при длине волны порядка 4,3 мкм. Поэтому излучатель света должен обеспечивать получение излучения этой длины волны. Имеется второй максимум поглощения СО2 при длине волны около 2,7-2,8 мкм. Он выражен значительно слабее и частично совпадает с длинами волн, на которых наблюдается абсорбция излучения водой.

Image
Рис. 1 Спектр поглощения излучения газом


Датчики капномеров выполняются или по однолучевой схеме с использованием двух или более длин волн светового излучения, или по двухлучевой схеме.

При однолучевой схеме через измерительную ячейку попеременно пропускается излучение разных длин волн. Одна из них выбирается такой, на которой наблюдается максимальная абсорбция излучения углекислым газом СО2 . Вторая выбирается в области, где минимально поглощение излучения газом с СО2 .

Использование спектрофотометрического метода, когда через один измерительный тракт проходят электрические сигналы, полученные в результате оценки абсорбции излучения с разными длинами волн, позволяет устранить дрейфы и погрешности электронных преобразователей тракта прямого преобразования сигнала, уменьшить влияние на результаты измерений концентраций других газов, находящихся в измерительной ячейке, в частности N2O, повысить воспроизводимость (повторяемость) результатов и увеличить точность. При их обработке может использоваться вычисление отношений сигналов, полученных при разных длинах волн, или оценка их разности.

При двухлучевой схеме световой поток излучателя делится на две части. Одна часть проходит через измерительную ячейку с газом, состав которого определяется, другая пропускается через ячейку, заполненную газом с известной концентрацией СО2. Оба сигнала подаются на один и тот же фотоприемник с временным их разделением. При такой структуре используются один и тот же излучатель и фотоприемник для контролируемого и образцового газов, и используется один и тот же тракт преобразования измеряемого и образцового сигналов. Благодаря этому, дрейфы датчика и электронных преобразователей измерительного тракта и изменения их функции преобразования не вносят существенных погрешностей. Для обработки получаемых сигналов обычно используется микропроцессор.

Уменьшение влияния примесей в газе может быть получено путем использования нескольких длин волн, как и в случае применения однолучевой схемы датчика.

Возможны два подхода к заполнению измерительной ячейки выдыхаемым воздухом. При первом датчик устанавливается в эндотрахеальной трубке, находящейся непосредственно в дыхательном тракте пациента. Это поточные капнометры, работающие без пробоотбора. Скорость поступления анализируемого газа определяется скоростью выдоха пациента. Для защиты измерительной цепи от влаги, содержащейся в анализируемом газе, измерительная камера (ячейка) с датчиком нагревается до температуры 40°С. Благодаря этому удается предотвращать конденсацию влаги на стенках измерительной камеры. В распространенных технических решениях датчики поточных капномеров выполнены по однолучевой схеме. Измерение абсорбции выполняется при двух длинах волн. Первая длина волны является рабочей (максимум поглощения СО2). Вторая выбирается в области малого поглощения СО2 и используется для получения сигнала, позволяющего уменьшить погрешности от дрейфа датчика, а также погрешности, вызванные наличием примесей других веществ в анализируемом газе.

При втором подходе используется пробоотбор газа из дыхательного контура пациента путем аспирации газа в измерительную ячейку датчика. Для этого в трубке, отходящей от загубного патрубка, устанавливается пробоотборная трубка (рис. 2). Выдыхаемый воздух (анализируемый газ) по ней подается в измерительную ячейку, в которой установлен датчик. Наличие трубки приводит к задержке в пробоотборе. Так, если ее длина 1,5+2,0 м и диаметр 1 мм, то задержка с получением информации порядка 1с.

Image
Рис. 2. Пробоотборник аспирационного капнометра


На входе прибора (рис.3) перед измерительной ячейкой устанавливается ловушка для влажного конденсата. Влага образуется из-за того, что водяные пары с температурой выдыхаемого газа (37°С) конденсируется при более низкой температуре на стенках пробоотборной трубки. Роль ловушки влаги выполняет стакан 2, устанавливаемый вертикально. В верхней крышке стакана размещены патрубки ввода и вывода пробы газа. Влага, конденсирующаяся в соединительной трубке, стекает на дно стакана, так как патрубок ввода направлен вниз. Из второго патрубка газ поступает в измерительную ячейку.

Image
Рис.3. Упрощенная структурная схема аспирационного капнометра


В составе выдыхаемого газа имеется вязкий компонент, который может перекрыть патрубок вывода газа. В этом случае давление падает и по сигналу датчика давления 9 включается клапан отсоса 12. Через боковой патрубок стакана ловушки производится отсос газа. Затем измерительная ячейка 3 продувается в направлении, обратном рабочему ходу газа, струей воздуха, поступающей через открытый клапан 10.

После ловушки влаги анализируемый газ проходит через измерительную ячейку 3 датчика, буфер давления 11, насос 13 и поступает на выходной патрубок прибора.

Датчик капнометра выполнен по двухлучевой схеме. Свет излучателя 5 разделяется на два луча. Один из них проходит через измерительную ячейку 3 и поступает на фотоприемник 7. Другой луч проходит через компенсационную ячейку 4, заполненную газом с известной концентрацией СО2, и поступает на тот же фотоприемник. Включение каждого канала осуществляется коммутатором 6. Сигнал фотоприемника усиливается усилителем 8. С помощью устройства 14 выполняется разделение сигналов, характеризующих абсорбцию света в измерительной и компенсационной ячейках, и введение их в микропроцессор 15. С помощью его производится управление работой клапанов. С помощью микропроцессора выполняется обработка измерительных сигналов и коррекция характеристик измерительного тракта.

Данные о значении СО2 выводятся на экран дисплея 16.

При установке нуля прибора включается клапан 10 и клапан 12 и через измерительную ячейку 3 прокачивается комнатный воздух (СО2≈0,5%). Градуировка измерительного тракта и поверка осуществляется за счет компенсационной ячейки с известным содержанием СО2.

Градуировка капнометров осуществляется либо в единицах парциального давления СО2 (0...99 ммрт.ст.), либо в единицах объемной концентрации (0÷10%).

На экране дисплея отображается капнометрическая кривая (рис. 4), график зависимости СО2 от времени.

Image
Рис. 4. Капнограмма дыхательного цикла


Форма и параметры капнограммы дают важную диагностическую информацию о состоянии пациента.



Благоприятный климат в помещении необходим для хорошего самочувствия. фанкойлы carrier выполняют точный контроль за установленным режимом температур и показателем влажности, что создаст комфорт и уют в жилом или рабочем помещении.


 
« Пред.   След. »
 
 
Rambler's Top100