Лабораторнаяработа№4 Определение жизненных параметров легких человека с помощью спирографа

Устройства и принцип работы спирографа.
Спирографа открытого типа переносный СПИРО 2-25 предназначен для измерения и регистрации изменений во времени объемов дыхания при общей спирографии в условиях покоя и при умеренной нагрузке.
Все составные части прибора смонтированы в металлическом корпусе (Рис.4.1). На нижней и второй сверху штуцеры расположенные на боковой стенке прибора, надеваются рукава 10, подсоединенные к отводам тройника 9.
На третий отвод тройника надет загубник 8. Тройник навешивается на скобу. Прибор подключается к электрической сети напряжением 220 В с помощью двух полосной вилки с заземленным контактом.

Рис.4.1.
Устройство для измерения дыхательных объемов служат резиновые сильфоны 2 (выдоха) и 3 (вдоха). В сильфонах смонтированы клапанные коробки . Посредством штуцеров клапанных коробок и гаек сильфоны крепятся к боковой стенке корпуса. Подвижные крышки сильфонов, совершающие при дыхании возвратно- поступательные движения закреплены на траверсе 4 и приводят её в движение в месте с установленном на ней перодержателем.

Клапанная коробка выдоха имеет мембрану с двумя седлами образующую клапаны выпуска и выдоха, которые под действием вдоха и выдоха попеременно закрывают один штуцер и открывают другой.
Клапанная коробка выдоха имеет управляемое устройство , толкатель которого принудительно открывает атмосферный клапан на такте выдоха для выпуска в сильфон свежего воздуха.
Привод счетчика 5 представляет собой магнитоуправляемое устройство , где силовые линии магнитного поля, попадающие на магнитоуправляемый контакт, прерываются экраном. В результате на обмотку счетчика 6 подаются электрические импульсы, приводящие его в действие. Движение траверсы передается экрану гибким шнуром через ведущий шкив и муфту обгона. Последняя, служит для предохранения экрана от обратного вращения.
Лентопротяжный механизм 7 состоит из электродвигателя, редуктора, барабана и двух шеек, стянутых стяжками. На шейках имеются вращающиеся опоры (правая подпружинеа) для установки носителя записи (рулона диаграммной ленты). Для прижима ленты к барабану предусмотрены два ролика. Лентопротяжный механизм обеспечивает движение диаграммной ленты с постоянными скоростями 50 или 600 мм/мин.
На лицевой панели (рис 4.2.) размещены органы управления индукции и сигнализации; поясняющие надписи.

Рис.4.2.

Тумблеры 2,3 и 4 предназначены для включения питания сети, лентопротяженного механизма и счетчика.
О включении прибора в сеть сигнализирует лампа 1,. Кнопкой 6 стрелки счетчика 7 устанавливаются на нулевое деление шкалы.
При измерениях объемов дыхания, вдох осуществляется из одного сильфона , а выдох в другой. (рис 4.3.)
Пациент подсоединяется к прибору через загубник, при этом на нос накладывается носовой зажим. К патрубку с обозначением можно подсоединить емкость , наполненную кислородом.




Рис.4.3.

При выдохе в предклапанном пространстве создается избыточное давление, (рис 4.3.а) в результате чего в сильфоне выдоха 1 клапан 3 открывается и клапан 2 открывается, а в сильфоне вдоха 8 клапан 7 открывается под действием толкателя открывается клапан 8.

Воздух, попадая в сильфон 1, перемещает его подвижную крышку. Последняя жестко связана с подвижной крышкой сильфона 8, в результате перемещения крышек в сильфоне 8 создается разрежение. Атмосферный воздух, проходя через открытый клапан 6, заполняет сильфон 8.
При вдохе в предклапанном пространстве (рис. 4.3.б) создается разрежение, в результате чего в сильфоне выдоха 1 открывается клапан 3 и закрывается клапан 2, в сильфоне вдоха 8 клапан открывается и закрывается клапан 6. Под действием, создаваемого при этом в сильфоне 8,разряжжение перемещается его подвижная крышка связанная с ней траверсой 11 крышка сильфона 1, в результате воздух из него вытесняется в атмосферу.
На траверсе 11, с которой соединены подвижные крышки сильфонов, укреплено в перодержателе перо 9, которое на движущейся диаграммной ленте записывает спирограммы.
Использование уравнения газового состояния при расчете объёма легких
При одинаковой температуре воздуха в сильфоне и легких измеренный объем легкого по спирограммы можно считать близким к действительному значению. В этом случае затраченную работу перемещения клапанов можно считать незначительным. Температура воздуха в альвеолах легких успевает резко повышаться до температуры 35,5⁰ С человеческого тела. По этой причине одинаковое количество воздуха занимает разные объемы в легких и в сильфоне. Поэтому разность объемов определяется разностью температуры человеческого тела и окружающей среды.
Используя уравнения газового состояния и показания спирограммы будем определять параметры для расчета объема легких. Для этого запишем уравнение газового состояния для объёма воздуха, заключенного в лёгких:


(3)
здесь — (m-масса. u-молярная масса воздуха).
Объем газа 'в сильфоне
(4)
где n_B - количество воздуха в молях;
R - универсальная постоянная газа;
Р - давление в легкий и в. сильфоне; _;
Т_д - температура воздуха легких;
Т_к - температура воздуха в комнате;
Т_сф- температура воздуха в сильфоне;
Из формулы (4) находим количество воздуха n_в и подставим в формулу (3), тогда получим:


где (Т_д = Т_ч ), Т_ч = t₄ + 273 - температура тела человека в К;
t_ч - температура человека в °С;
t_к - комнатная температура в "С.
Точно таким путем с помощью воздуховыводящего сильфона можно определить все параметры, определяющие объем легких. После выхода воздуха из сильфона его температура га короткое время не успевает падать до комнатной температура. По этой причине температура 1-го сильфона равна среднему значению тела человека Т_ч и комнаттной температура т_к, т.е.

тогда объем 1-сильфона и объем воздуха в легких можно определить по следующей формуле (6)
из формулы (6) находят g подставим в (3) и получим (7)
Используя формулу (7) можно определить интересующие нас временные объемы легких:
Минутный объем дыхания
(8).
Максимальная вентиляция легких
(9)
где и - измеренное время Подставляя формулу (7} в (8) находим
(10)
(11)
где и сильфона, соответствующие , объемам, измеренным счётчиком спирографа.
Ход выполнения работы состоит из трех этапов:
1-этап подготовка прибора к работе; .-
2-этап запись спирограммы;
3-зтап анализ спирограммы.