17. Фотометрические приборы для проведения капнометрии. Структура капнометра с пробоотбором из замкнутого дыхательного контура пациента.
Капнометрия – измерение концентрации углекислого газа (СО2) в выдыхаемой пациентом газовой смеси. (Когда человек находится под наркозом, нужно следить за тем, какое количество углекислого газа он выдыхает)
Для этой цели могут быть использованы газоанализаторы, масс-спектрометры и инфракрасные абсорбционные фотометры. В клинической практике предпочтение отдается последним из-за относительно невысокой стоимости, простоты измерения, удобства эксплуатации и возможности создания портативных мониторов.
Капнометр – прибор, для контроля содержания углекислого газа в выдыхаемой газовой смеси пациентом.
В фотометрических капнометрах используется тот факт, что в спектре поглощения СО2 в инфракрасном диапазоне имеется два максимума: при длине волны 2,7…2,8 и 4,3 мкм. Из них первый максимум выражен слабее и частично перекрывается спектром поглощения воды, которая в достаточно большом количестве содержится в выдыхаемом газе. Поэтому на практике используется рабочая длина волны 4,3 мкм.
[По сути, в вопросе не спрашивают, НО на лекциях и на парах спрашивал]
Датчики капнометров выполняются: по однолучевой схеме, с использование двух и более длин волн светового излучения; по двухлучевой схеме.
Однолучевая схема |
Двухлучевая схема |
При однолучевой схеме измерение абсорбции ИК-излучения производится попеременно для различных длин волн (чаще всего для двух). Первая длина волны является рабочей с максимумом поглощения СО2. Вторая выбирается в области малого поглощения СО2 и используется для получения сигнала компенсации, уменьшающего погрешность дрейфа датчика, а также погрешность, вызываемую присутствием в выдыхаемой газовой смеси веществ, поглощающих ИК-излучение, в частности N2O3, имеющего максимум спектра, близкий к максимуму СО2. |
При двухлучевой схеме световой поток делится на две части. 1) Проходит через измерительную ячейку с газом, состав которого определяется 2) Пропускается через эталонную ячейку, заполненную СО2 известной концентрации. Оба сигнала подаются на один и тот же фотоприемник с временным разделением. Таким образом, измеряемый и образцовый сигналы получаются от одного источника, поступают на один фотоприемник и проходят один и тот же измерительный тракт, что позволяет на аппаратном уровне существенно снизить влияние помех на искомый результат. Для уменьшения влияния на точность измерений других примесей в газе можно использовать несколько длин волн, как в случае применения однолучевой схемы датчика. |
Измерение светопоглощения производится в измерительных камерах капнометров, куда поступает выдыхаемая газовая смесь.
В медицинской практике используют два подхода капнометрии (заполнения измерительной ячейки):
1) Капнометрия в боковом потоке;
2) Капнометрия в основном потоке.
Структура капнометра с пробоотбором из замкнутого дыхательного контура пациента
Применяется пробоотбор выдыхаемого воздуха из дыхательного контура пациента в измерительную кювету (данная методика называется капнометрией в боковом потоке).
Проба воздуха, полученная из дыхательного контура пациента, поступает через загубник-патрубок (2) в стакан-влагосборник (1). Для этого в дыхательный контур пациента обычно встраивается специальный адаптер, конструкция которого показана на рисунке ниже.
Стакан необходим, для того чтобы не допустить попадания конденсата (образующегося из-за того, что, как правило, температура дыхательной смеси выше температуры окружающей среды) водяных паров в измерительную кювету (ИзК). После удаления излишков влаги проба воздуха поступает через пробоотборную трубку (3) в измерительную кювету (ИзК), где производится оценка концентрации углекислого газа. Для этого светодиод (СД), запитанный от стабилизированного источника напряжения (СИН), формирует световой поток, который становится монохроматическим после прохождения селективного фильтра (СлФ).
Поток проходит через пробу воздуха, теряя часть своей энергии, и поступает на фотоприемник (ФП), где преобразуется в электрический сигнал. Сигнал обрабатывается микроконтроллером (МК), рассчитанные значения концентрации углекислого газа и капнограмма выводятся на мониторе (М), также в МК подключена клавиатура (Кл).
В случае выявления нарушений в капнограмме автоматически активируется блок тревожной сигнализации (БС). Обработанная проба откачивается из измерительной кюветы при помощи насоса (Н).
(+) 1) Дешевизна и возможность контроля СО2 у неинтубированных пациентов; 2) Легкие и дешевые одноразовые адаптеров для присоединения к дыхательным путям; 3) Возможность одновременного определения нескольких газов в одной пробе.
(–) 1) Возможно попадание мокроты в магистраль прибора с ее блокированием, так как забор воздуха производится через отверстие в дыхательном контуре; 2) Для получения достоверного результата пробу газа необходимо освободить от водяных паров, а используемые для этого встроенные фильтры и ловушки недостаточно эффективны; 3) Высокая скорость забора пробы и значительный размер приводящих магистралей ограничивает использование методики у новорожденных и детей.