RU202283U1 - Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions - Google Patents

Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions Download PDF

Info

Publication number
RU202283U1
RU202283U1 RU2020130508U RU2020130508U RU202283U1 RU 202283 U1 RU202283 U1 RU 202283U1 RU 2020130508 U RU2020130508 U RU 2020130508U RU 2020130508 U RU2020130508 U RU 2020130508U RU 202283 U1 RU202283 U1 RU 202283U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
medium
pressure
capsule
valve
Prior art date
Application number
RU2020130508U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Валентинович Пашков
Виктор Петрович Поливцев
Михаил Иванович Калинин
Владимир Викторович Поливцев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2020130508U priority Critical patent/RU202283U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU202283U1 publication Critical patent/RU202283U1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G10/00—Treatment rooms or enclosures for medical purposes
    • A61G10/02—Treatment rooms or enclosures for medical purposes with artificial climate; with means to maintain a desired pressure, e.g. for germ-free rooms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

Полезная модель установки для жидкостного дыхания в условиях гипербарии относится к медицинской технике для искусственного дыхания и может найти применение в исследовательских целях, лечебной и реанимационной практике.Ожидаемый результат - расширение функциональных возможностей оборудования для реализации процесса жидкостного дыхания в условиях гипербарии биологических объектов, погруженных в жидкую дыхательную среду с изменяющимся по заданному закону давлением.Технический результат достигается применением камеры, заполненной управляющей жидкой водной средой с изменяющимся гипербарическим давлением, в которой размещена капсула с жидкой дыхательной средой для биологического объекта, соединенная с нагнетательным и откачивающим поршневыми насосами пульсирующего действия с приводными гидроцилиндрами, подключенными через гидрораспределитель к источнику управляющего регулируемого давления управляющей жидкой масляной среды.Синхронная работа насосов обеспечивает циркуляцию очищаемой от примесей и углекислоты, насыщаемой кислородом и стабилизируемой по температуре жидкой дыхательной среды с изменяющимся по заданному закону давлением.A useful model of a device for liquid respiration in hyperbaric conditions refers to medical equipment for artificial respiration and can be used for research purposes, medical and resuscitation practice. The expected result is the expansion of the functionality of the equipment for the implementation of the process of liquid respiration under hyperbaric conditions of biological objects immersed in liquid respiratory medium with pressure varying according to a given law. The technical result is achieved by using a chamber filled with a control liquid aqueous medium with a changing hyperbaric pressure, in which a capsule with a liquid respiratory medium for a biological object is located, connected to the injection and evacuation piston pumps of pulsating action with drive hydraulic cylinders, connected through a hydraulic valve to the source of the controlled controlled pressure of the control liquid oil. Synchronous operation of the pumps ensures the circulation of the impurity d and carbon dioxide, saturated with oxygen and stabilized at the temperature of the liquid respiratory medium with pressure varying according to a given law.

Description

Полезная модель установки относится к медицинской технике, а именно к устройствам для осуществления искусственного дыхания, и может найти применение в исследовательских целях и в лечебной практике, например, для осуществления жидкостного дыхания человека в реанимационный период.The utility model of the installation relates to medical technology, namely to devices for the implementation of artificial respiration, and can be used for research purposes and in medical practice, for example, for the implementation of liquid respiration of a person during the resuscitation period.

Известно устройство для нормобарических и гипербарических исследований, содержащее резервуар с дыхательной средой (оксигенатор), подогреваемой в процессе циркуляции, обеспечиваемой насосами, и обогащаемой кислородом, подводимым к расположенной в придонной части резервуара плоской емкости с отверстиями для его выхода в виде пузырьков в полость с дыхательной средой, которая принудительно подается в легкие биологического объекта, размещенного в боксе (капсуле) и находящегося в условиях нормобарии (Liquid ventilation in dogs: an apparatus for normobaric and hyperbaric studies. D. J. Harris, R. R. Coggin. J. Roby. M. Feezor, G. Turner, P. B. Bennett. Journal of Applied Physiology Published 1 April 1983 Vol. 54 no. 4, 1141-1148). Однако, в описании не содержатся сведения, касающиеся исследований, проводимых в условиях гипербарии, а приведенная схема не отражает особенности конструкции бокса (капсулы) для биологического исследуемого объекта, определяющие возможности устройства, связанные с изменением давления дыхательной среды в условиях гипербарии.A device for normobaric and hyperbaric studies is known, containing a reservoir with a respiratory medium (oxygenator) heated in the process of circulation provided by pumps and enriched with oxygen supplied to a flat container located in the bottom part of the reservoir with holes for its exit in the form of bubbles into the cavity with the respiratory medium, which is forcibly fed into the lungs of a biological object placed in a box (capsule) and located in normobaric conditions (Liquid ventilation in dogs: an apparatus for normobaric and hyperbaric studies. DJ Harris, RR Coggin. J. Roby. M. Feezor, G Turner, PB Bennett. Journal of Applied Physiology Published 1 April 1983 Vol. 54 no. 4, 1141-1148). However, the description does not contain information related to studies carried out in hyperbaric conditions, and the given diagram does not reflect the design features of the box (capsule) for a biological test object, which determine the capabilities of the device associated with a change in the pressure of the respiratory medium under hyperbaric conditions.

Известен аппарат жидкостного дыхания (А.с. СССР №904701, МПК А61Н 31/00), содержащий насос пульсирующего действия, обратные клапаны, оксигенатор, баллон с кислородом, дроссели, распределитель вдоха и выдоха, сливной клапан, регенератор (поглотитель углекислоты), пневмогенератор и соединительные магистрали. Перед подключением аппарата к легким их заполняют дыхательной жидкостью. Затем, насыщенная кислородом жидкость принудительно с определенной периодичностью закачивается в легкие биологического объекта (человека, животного и др.), и откачивается из них для удаления углекислоты, насыщения кислородом, после чего происходит повторение цикла вдоха/выдоха.Known apparatus for liquid breathing (AS USSR No. 904701, IPC A61H 31/00), containing a pulsating pump, check valves, oxygenator, oxygen cylinder, throttles, inhalation and exhalation distributor, drain valve, regenerator (carbon dioxide absorber), pneumatic generator and connecting lines. Before connecting the device to the lungs, they are filled with respiratory fluid. Then, a liquid saturated with oxygen is forcibly pumped into the lungs of a biological object (man, animal, etc.) at a certain frequency, and pumped out of them to remove carbon dioxide, saturate with oxygen, after which the inhalation / exhalation cycle is repeated.

Среди известных устройств наиболее близким по технической сущности (прототипом) является аппарат жидкостного дыхания (А.с. СССР №858824, МПК А61Н 31/02), содержащий дозировочные насосы непрерывного и пульсирующего действия с приводами, гидрораспределители с электромагнитным управлением, линии вдоха и выдоха, дроссели, обратные клапаны, оксигенатор с дозатором кислорода, источник кислорода, регенератор углекислого газа и соединительные магистрали. Перед началом работы легкие биологического объекта с помощью насоса непрерывного действия заполняются дыхательной жидкостью в объеме 1,5-2,5 литра и создается давление управляющей жидкости, поступающей в сильфон насоса пульсирующего действия, нагнетающего дыхательную жидкость в оксигенатор, где она обогащается кислородом и подается в линию вдоха, а управляющая жидкость возвращается в бак. Затем цикл повторяется и после заполнения легких аппарат переводится на ритмичное дыхание с забором дыхательной жидкости из легких через линию выдоха со встроенным в нее регенератором углекислого газа.Among the known devices, the closest in technical essence (prototype) is a liquid breathing apparatus (USSR AS No. 858824, IPC A61H 31/02), containing continuous and pulsating dosing pumps with drives, hydraulic valves with electromagnetic control, inhalation and exhalation lines , throttles, check valves, oxygenator with oxygen metering unit, oxygen source, carbon dioxide regenerator and connecting lines. Before starting work, the lungs of a biological object using a continuous pump are filled with respiratory fluid in a volume of 1.5-2.5 liters and the pressure of the control fluid entering the bellows of the pulsating pump pumping the respiratory fluid into the oxygenator is created, where it is enriched with oxygen and supplied to inspiratory line and control fluid returns to the tank. Then the cycle is repeated and after filling the lungs, the apparatus is switched to rhythmic breathing with the intake of respiratory fluid from the lungs through the expiratory line with a built-in carbon dioxide regenerator.

Реализуемые с помощью данных аппаратов процессы (способы) искусственного (принудительного) жидкостного дыхания осуществимы лишь в условиях нормобарии, т.е. при нормальном атмосферном давлении, и не могут быть применены в условиях гипербарии для свободного (не принудительного) жидкостного дыхания, т.е. когда легкие биологического объекта находятся под высоким внешним давлением окружающей, например, водной среды, которое, с целью предотвращения баротравмы должно уравновешиваться внутренним давлением, создаваемым подаваемой в легкие дыхательной средой.The processes (methods) of artificial (forced) liquid respiration realized with the help of these devices are feasible only in normobarium conditions, i.e. at normal atmospheric pressure, and cannot be used in hyperbaric conditions for free (not forced) liquid breathing, i.e. when the lungs of a biological object are under high external pressure of the environment, for example, of the aquatic environment, which, in order to prevent barotrauma, must be balanced by the internal pressure created by the respiratory medium supplied to the lungs.

Ни аналоги, ни прототип выполнить это условие не могут, т.е. они имеют ограниченные функциональные возможности.Neither the analogs nor the prototype can fulfill this condition, i.e. they have limited functionality.

Ожидаемым от предлагаемого технического решения результатом является расширение функциональных возможностей устройств, предназначенных для реализации процесса свободного жидкостного дыхания в условиях гипербарии биологических объектов, погруженных в жидкую дыхательную среду с изменяющимся по заданному закону давлением.The expected result of the proposed technical solution is the expansion of the functionality of devices designed to implement the process of free liquid respiration in conditions of hyperbaria of biological objects immersed in a liquid respiratory medium with pressure changing according to a given law.

Достижение указанного результата осуществляется за счет того, что в установке для жидкостного дыхания в условиях гипербарии, содержащей капсулу с жидкой дыхательной средой для биологического объекта, емкости для жидких дыхательной и управляющих сред, насосы с приводами, обратные клапаны, дроссели, гидрораспределители с электромагнитным управлением, поглотитель углекислоты, оксигенатор, стабилизатор температуры и соединительные магистрали, капсула с жидкой дыхательной средой, предназначенная для размещения в ней биологического объекта, выполненная в виде герметичного цилиндрического стакана с крышкой и с придонной гофрированной, упругой в осевом направлении, частью, размещена в подвешенном положении в полости вертикальной цилиндрической герметичной камеры высокого давления с быстрооткрывающейся крышкой, соединенной с емкостью управляющей водной среды переменного давления. Полость капсулы с жидкой дыхательной средой соединена с емкостью для подготовленной жидкой дыхательной среды посредством напорного гибкого трубопровода с последовательно встроенными в нее нагнетательным обратным клапаном, нагнетательным поршневым насосом пульсирующего действия, обратным всасывающим клапаном и стабилизатором температуры, а посредством сливного гибкого трубопровода с последовательно встроенными в нее фильтром, впускным отсечным клапаном, откачивающим поршневым насосом пульсирующего действия, выпускным отсечным клапаном и регулируемым дросселем, с емкостью отработанной жидкой дыхательной среды, соединенной с емкостью для подготовленной жидкой дыхательной среды перекачивающим трубопроводом с последовательно встроенными в него перекачивающим насосом, поглотителем углекислоты и оксигенатором с подключенным к нему генератором кислорода. Штоки нагнетательного и откачивающего поршневых насосов пульсирующего действия, имеющих одинаковые объемы штоковых и бесштоковых полостей, механически соединены со штоками приводных гидроцилиндров двустороннего действия, одинаковые по объему штоковые и бесштоковые полости которых посредством соединительных магистралей и каналов четырехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя соединены с напорным и сливным гибкими трубопроводами для управляющей жидкой масляной среды, например, в виде машинного масла переменного давления, а поршни нагнетательного и откачивающего поршневых насосов пульсирующего действия и их приводных гидроцилиндров выполнены одного диаметра.This result is achieved due to the fact that in an installation for liquid respiration under hyperbaric conditions, containing a capsule with a liquid breathing medium for a biological object, containers for liquid breathing and control media, pumps with drives, check valves, throttles, hydraulic valves with electromagnetic control, carbon dioxide absorber, oxygenator, temperature stabilizer and connecting lines, a capsule with a liquid respiratory medium designed to accommodate a biological object in it, made in the form of a sealed cylindrical glass with a lid and a bottom corrugated, elastic in the axial direction, partly placed in a suspended position in cavities of a vertical cylindrical sealed high-pressure chamber with a quick-opening lid connected to the reservoir of the variable-pressure control water medium. The cavity of the capsule with the liquid breathing medium is connected to the container for the prepared liquid breathing medium by means of a pressure flexible pipeline with a discharge check valve, a discharge piston pump of pulsating action, a suction check valve and a temperature stabilizer integrated in series into it, and by means of a drain flexible pipeline with serially built into it a filter, an inlet cut-off valve, an evacuating piston pump of pulsating action, an outlet cut-off valve and an adjustable throttle, with a tank for the spent liquid breathing medium connected to the tank for the prepared liquid breathing medium by a pumping pipeline with a transfer pump in series built into it, a carbon dioxide absorber with connected oxygen to it with an oxygen generator. The rods of the delivery and evacuation piston pumps of pulsating action, having the same volumes of rod and rodless cavities, are mechanically connected to the rods of double-acting hydraulic cylinders, the rod and rodless cavities of the same volume, which are connected by means of connecting lines and channels of a four-line two-position hydraulic distributor for drainage with flexible pressure lines and control liquid oil medium, for example, in the form of variable pressure machine oil, and the pistons of the injection and discharge piston pumps of pulsating action and their drive hydraulic cylinders are made of the same diameter.

Сравнительный анализ заявленного технического решения с аналогом и прототипом показывает, что применение в составе устройства внешней герметичной камеры высокого давления с изменяющимся по заданному закону давлением находящейся в ее полости управляющей жидкой водной среды, и размещенной в ней капсулы с изменяющимся объемом полости для циркулирующей жидкой дыхательной среды, очищаемой от углекислоты, насыщаемой кислородом, доводимой до требуемой температуры в процессе циркуляции, обеспечиваемой нагнетательным и откачивающим поршневыми насосами пульсирующего действия, а также перекачивающим насосом, способствует расширению его функциональных возможностей и позволяет реализовать процесс свободного жидкостного дыхания находящегося в капсуле с жилкой дыхательной средой биологического объекта в условиях гипербарии.A comparative analysis of the claimed technical solution with an analogue and a prototype shows that the use of an external sealed high-pressure chamber as part of the device with a pressure varying according to a given law of the control liquid aqueous medium in its cavity and a capsule with a variable volume of the cavity for a circulating liquid respiratory medium placed in it purified from carbon dioxide, saturated with oxygen, brought to the required temperature in the process of circulation, provided by the injection and evacuation piston pumps of pulsating action, as well as the transfer pump, contributes to the expansion of its functionality and allows to realize the process of free liquid breathing in a capsule with a vein of the biological medium object in hyperbaric conditions.

На чертеже приведена гидравлическая схема установки для жидкостного дыхания в условиях гипербарии.The drawing shows the hydraulic diagram of the installation for liquid breathing in hyperbaric conditions.

Установка содержит вертикально расположенную цилиндрическую герметичную камеру 1 высокого давления с быстрооткрывающейся крышкой 2, в полости которой, соединенной с емкостью управляющей жидкой водной среды переменного, автоматически регулируемого давления p1 в виде пресной (или морской) воды, размещена подвешенная на траверсе 3 герметичная капсула 4 для биологического объекта (человека, животного и др.) с жидкой дыхательной средой, например, перфторуглеродом, имеющая форму цилиндрического стакана с быстрооткрывающейся крышкой, придонная часть 5 которой выполнена гофрированной, упругой и менее жесткой в осевом направлении (типа сильфона), чем стенки ее цилиндрической части в радиальном направлении.The installation contains a vertically located cylindrical sealed high-pressure chamber 1 with a quick-opening lid 2, in the cavity of which, connected to the reservoir of the control liquid aqueous medium of variable, automatically controlled pressure p 1 in the form of fresh (or sea) water, a sealed capsule 4 is placed suspended on the traverse 3 for a biological object (human, animal, etc.) with a liquid respiratory medium, for example, perfluorocarbon, in the form of a cylindrical glass with a quick-opening lid, the bottom part 5 of which is made corrugated, elastic and less rigid in the axial direction (such as a bellows) than its walls cylindrical part in the radial direction.

Полость капсулы с жидкой дыхательной средой 4 соединена с емкостью 6 для подготовленной жидкой дыхательной среды посредством напорного гибкого трубопровода 7 с последовательно встроенными в него нагнетательным обратным клапаном 8, нагнетательным поршневым насосом 9 пульсирующего действия, всасывающим обратным клапаном 10 и стабилизатором температуры 11, а посредством сливного гибкого трубопровода 12 с последовательно встроенными в него фильтром 13, впускным отсечным клапаном 14 с электромагнитным управлением, откачивающим поршневым насосом 15 пульсирующего действия, выпускным отсечным клапаном 16 с электромагнитным управлением и регулируемым дросселем 17 с емкостью 18 для отработанной жидкой дыхательной среды, соединенной с емкостью для подготовленной жидкой дыхательной среды перекачивающим трубопроводом 19 с последовательно встроенными в него перекачивающим насосом 20, поглотителем углекислоты 21 и оксигенатором 22 с подсоединенным к нему генератором кислорода 23.The cavity of the capsule with the liquid respiratory medium 4 is connected to the container 6 for the prepared liquid respiratory medium by means of a pressure flexible pipeline 7 with a discharge check valve 8, a discharge piston pump 9 of a pulsating action, a suction check valve 10 and a temperature stabilizer 11 flexible pipeline 12 with a filter 13 in series built into it, an inlet shut-off valve 14 with electromagnetic control, an evacuation piston pump 15 of pulsating action, an outlet shut-off valve 16 with electromagnetic control and an adjustable throttle 17 with a tank 18 for spent liquid breathing medium connected to a tank for prepared liquid breathing medium by the pumping pipeline 19 with the transfer pump 20, the carbon dioxide absorber 21 and the oxygenator 22 with the oxygen generator 23 connected to it, are integrated in it.

Нагнетательный и откачивающий поршневые насосы пульсирующего действия имеют штоковые и бесштоковые полости одинакового объема, а их штоки 24 механически соединены со штоками 25 приводных гидроцилиндров 26 и 27 двустороннего действия, штоковые и бесштоковые полости которых посредством трубопроводов 28, 29 и каналов четырехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 30 с электромагнитным управлением соединены с напорной 31 и сливной 32 магистралями для управляющей жидкой масляной среды в виде, например, машинного масла, с переменным, автоматически регулируемым давлением р2. Поршни нагнетательного и откачивающего поршневых насосов пульсирующего действия и их приводных гидроцилиндров имеют одинаковые диаметры d.The delivery and evacuation piston pumps of the pulsating action have rod and rodless cavities of the same volume, and their rods 24 are mechanically connected to the rods 25 of the double-acting hydraulic cylinders 26 and 27, the rod and rodless cavities of which by means of pipelines 28, 29 and channels of a four-line two-position hydraulic valve 30 with an electromagnetic control connected with pressure 31 and drain 32 lines for a control liquid oil medium in the form, for example, machine oil, with variable, automatically controlled pressure p 2 . The pistons of the delivery and evacuation piston pumps of pulsating action and their drive hydraulic cylinders have the same diameters d.

Функционирует установка следующим образом.The installation operates as follows.

Вначале осуществляется режим загрузки, при котором в извлеченную из герметичной камеры высокого давления 1 капсулу с жидкой дыхательной средой 4 с подсоединенными гибкими напорным 7 и сливным 12 гибкими трубопроводами помещается биологический объект, закрывается быстрооткрывающаяся крышка 2 и происходит заполнение ее полости жидкой дыхательной средой (например, перфторуглеродом) под нормальным давлением через специальный клапан в нижней части (на чертеже не показан) до полного удаления (вытеснения) из нее воздуха через клапан в быстрооткрывающейся крышке (на чертеже не показан).First, the loading mode is carried out, in which a biological object is placed into a capsule with a liquid breathing medium 4 removed from a sealed high-pressure chamber 1 with connected flexible pressure 7 and drain 12 flexible pipelines, the quick-opening cover 2 is closed and its cavity is filled with a liquid breathing medium (for example, perfluorocarbon) under normal pressure through a special valve in the lower part (not shown in the drawing) until air is completely removed (displaced) from it through a valve in the quick-opening cover (not shown in the drawing).

После проведения контроля физического состояния биологического объекта, капсула с жидкой дыхательной средой 4 с помощью траверсы 3 размещается в подвешенном состоянии в полости герметичной камеры высокого давления 1 и закрывается ее быстрооткрывающаяся крышка 2.After monitoring the physical state of a biological object, a capsule with a liquid respiratory medium 4 using a traverse 3 is placed in a suspended state in the cavity of a sealed high-pressure chamber 1 and its quick-opening cover 2 is closed.

После этого установка переводится в режим жидкостного дыхания в условиях нормобарии с использованием циркулирующей, очищаемой от посторонних частиц и углекислоты, обогащаемой кислородом и стабилизированной по температуре жидкой дыхательной среды.After that, the installation is transferred to the mode of liquid breathing in normobarium conditions using circulating liquid breathing medium purified from foreign particles and carbon dioxide, enriched with oxygen and stabilized in temperature.

Осуществление циркуляции начинается с закрытия, т.е. переключения отсечного клапана 14 в крайнее правое положение, открытия, т.е. переключение отсечного клапана 16 в крайнее правое положение, и переключение четырехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 30 в показанное на чертеже крайнее левое положение, после чего на его вход по напорной магистрали 31 подается под минимальным давлением р2 управляющая жидкая масляная среда, которая по трубопроводу 28 поступает в штоковую полость приводного гидроцилиндра 26 и в бесштоковую полость приводного гидроцилиндра 27, вызывая перемещение вправо их поршней со штоками приводных гидроцилиндров 25, механически соединенными со штоками 24 поршней нагнетательного 9 и откачивающего 15 поршневых насосов пульсирующего действия, соответственно. В результате происходит всасывание жидкой дыхательной среды из емкости 6 по напорному гибкому трубопроводу 7 через стабилизатор температуры 11 и всасывающий обратный клапан 10 в бесштоковую полость нагнетательного поршневого насоса пульсирующего действия 9 и вытеснение находящейся в бесштоковой полости откачивающего поршневого насоса пульсирующего действия 15 жидкой дыхательной среды в емкость 18 через открытый отсечной клапан 16 по сливному гибкому трубопроводу 12 со скоростью, зависящей от величины проходного сечения регулируемого дросселя 17.Circulation begins with closure, i.e. switching the shut-off valve 14 to the extreme right position, opening, i.e. switching the shut-off valve 16 to the extreme right position, and switching the four-way two-position valve 30 to the extreme left position shown in the drawing, after which a control liquid oil medium is supplied to its inlet through the pressure line 31 under a minimum pressure p 2 , which flows through the pipeline 28 into the rod the cavity of the driving hydraulic cylinder 26 and into the rodless cavity of the driving hydraulic cylinder 27, causing their pistons to move to the right with the rods of the driving hydraulic cylinders 25 mechanically connected to the piston rods 24 of the pressure 9 and pumping out 15 piston pumps of pulsating action, respectively. As a result, the liquid breathing medium is sucked from the tank 6 through the pressure flexible pipeline 7 through the temperature stabilizer 11 and the suction check valve 10 into the rodless cavity of the pulsating piston pump 9 and the liquid breathing medium located in the rodless cavity of the pulsating piston pump 15 is displaced into the tank 18 through the open cut-off valve 16 through the flexible drain line 12 at a rate depending on the flow area of the adjustable throttle 17.

Затем, четырехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель 30 переключается в крайнее правое положение, закрывается отсечной клапан 16, открывается отсечной клапан 14. Управляющая жидкая масляная среда под давлением р2 поступает по трубопроводу 29 в бесштоковую полость приводного гидроцилиндра 26 и в штоковую полость приводного гидроцилиндра 27, а жидкость, находящаяся, соответстивенно, в их штоковой и бесштоковой полостях, сливается по магистралям 28 и 32 в бак для управляющей жидкой масляной среды (на фиг. 1 позицией не обозначен). Происходит перемещение поршней приводных гидроцилиндров со штоками 24 и 25 влево, в результате чего, жидкая дыхательная среда из бесштоковой полости нагнетательного поршневого насоса пульсирующего действия 9 вытесняется через нагнетательный обратный клапан 8 по напорному гибкому трубопроводу 7 в полость капсулы с жидкой дыхательной средой 4, и одновременно, происходит всасывание такого же объема жидкой дыхательной среды через фильтр 13 и отсечной клапан 14 в бесштоковую полость откачивающего поршневого насоса пульсирующего действия 15.Then, the four-line two-position valve 30 switches to the extreme right position, the shut-off valve 16 closes, the shut-off valve 14 opens. The control liquid oil medium under pressure p 2 flows through the pipeline 29 into the rodless cavity of the drive hydraulic cylinder 26 and into the rod cavity of the drive hydraulic cylinder 27, and the liquid located, respectively, in their rod and rodless cavities, is drained through the lines 28 and 32 into the tank for the control liquid oil medium (not indicated in Fig. 1). The pistons of the drive hydraulic cylinders with rods 24 and 25 move to the left, as a result of which the liquid breathing medium from the rodless cavity of the pumping piston pump of the pulsating action 9 is displaced through the discharge check valve 8 along the pressure flexible pipeline 7 into the cavity of the capsule with the liquid breathing medium 4, and at the same time , the same volume of liquid breathing medium is sucked through the filter 13 and the shut-off valve 14 into the rodless cavity of the pumping out piston pump of the pulsating action 15.

Последующее переключение четырехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 30 в крайнее левое положение приводит к повторению цикла работы нагнетательного и откачивающего поршневых насосов пульсирующего действия, обеспечивающих циркуляцию жидкой дыхательной среды через полость капсулы с жидкой дыхательной средой 4.Subsequent switching of the four-way two-position hydraulic valve 30 to the extreme left position leads to a repetition of the cycle of operation of the pressure and discharge piston pumps of pulsating action, which circulate the liquid respiratory medium through the cavity of the capsule with the liquid breathing medium 4.

Поступившая в емкость 18 отработанная жидкая дыхательная среда, по перекачивающему трубопроводу 19 подается перекачивающим насосом 20 через поглотитель углекислоты (регенератор) 21 в оксигенатор 22, в котором происходит ее насыщение кислородом, вырабатываемым генератором кислорода 23, а затем в емкость 6 подготовленной жидкой дыхательной среды.The spent liquid breathing medium that has entered the tank 18 is fed through the transfer line 19 by the transfer pump 20 through the carbon dioxide absorber (regenerator) 21 into the oxygenator 22, in which it is saturated with oxygen produced by the oxygen generator 23, and then into the tank 6 of the prepared liquid breathing medium.

Для перевода установки в режим жидкостного дыхания в условиях гипербарии, полость герметичной камеры высокого давления 1 заполняется управляющей жидкой водной средой, например, пресной (или морской) водой под минимальным регулируемым давлением p1 до полного вытеснения из нее воздуха через специальный клапан в быстрооткрывающейся крышке 2 (на чертеже не показан), после чего с помощью стандартного пропорционального регулятора давления, входящего в состав насосной установки для подготовки управляющей жидкой водной среды, устанавливается требуемая величина гипербарического давления p1.To transfer the unit to the liquid breathing mode under hyperbaric conditions, the cavity of the sealed high-pressure chamber 1 is filled with a control liquid aqueous medium, for example, fresh (or sea) water under a minimum regulated pressure p 1 until air is completely displaced from it through a special valve in the quick-opening cover 2 (not shown in the drawing), after which the required value of hyperbaric pressure p 1 is set using a standard proportional pressure regulator, which is part of a pumping unit for preparing a control liquid aqueous medium.

Увеличение давления в полости герметичной камеры высокого давления 1, равномерно действующего на стенки капсулы с жидкой дыхательной средой 4, вызывает упругую деформацию ее гофрированной придонной части 5 длиной L в осевом направлении, т.е. сжатие на величину ΔL, уменьшающую объем Vк полости капсулы с жидкой дыхательной средой на величину ΔVк, что способствует увеличению давления рк в капсуле до величины давления p1 в полости герметичной камеры высокого давления, т.е. устранению перепада давлений и исключению возможности деформации капсулы с жидкой дыхательной средой в радиальном направлении (уменьшению ее диаметра).An increase in pressure in the cavity of a sealed high-pressure chamber 1, uniformly acting on the walls of the capsule with a liquid breathing medium 4, causes elastic deformation of its corrugated bottom part 5 of length L in the axial direction, i.e. compression by the value ΔL, which reduces the volume V to the cavity of the capsule with a liquid respiratory medium by the value ΔV k , which contributes to an increase in the pressure p k in the capsule to the value of pressure p 1 in the cavity of the sealed high pressure chamber, i.e. elimination of pressure drop and elimination of the possibility of deformation of the capsule with a liquid respiratory medium in the radial direction (reduction of its diameter).

Для осуществления в условиях гипербарии описанного выше процесса циркуляции жидкой дыхательной среды в условиях нормобарии, на вход напорному трубопроводу 29 подается управляющая жидкая масляная среда под давлением р2, равном давлению p1, которое обеспечивает посредством приводного гидроцилиндра 26 на выходе нагнетательного поршневого насоса пульсирующего действия 9 такое же давление рк жидкой дыхательной среды, поступающей по напорному гибкому трубопроводу 7 в полость капсулы с жидкой дыхательной средой 4. Таким образом, нормальное давление всасываемой жидкой дыхательной среды в бесштоковую полость нагнетательного поршневого насоса пульсирующего действия 9 возрастает до давления рк = р2 за счет ее сжатия с помощью приводного гидроцилиндра 26.To carry out the process of circulation of a liquid respiratory medium described above under conditions of normobarium under conditions of hyperbaria, a control liquid oil medium is supplied to the inlet of the pressure pipeline 29 under pressure p 2 equal to the pressure p 1 , which is provided by means of the drive hydraulic cylinder 26 at the outlet of the positive piston pump of pulsating action 9 the same pressure p to the liquid breathing medium flowing through the pressure flexible pipeline 7 into the cavity of the capsule with the liquid breathing medium 4. Thus, the normal pressure of the sucked liquid breathing medium into the rodless cavity of the positive displacement piston pump of pulsating action 9 increases to the pressure р к = р 2 due to its compression by means of a hydraulic drive cylinder 26.

Гипербарическое давление рк жидкой дыхательной среды, поступившей в бесштоковую полость откачивающего поршневого насоса пульсирующего действия 15, падает до нормального после открытия отсечного клапана 16, и под таким давлением она поступает через регулируемый дроссель 17 по сливному гибкому трубопроводу 12 в емкость 18.The hyperbaric pressure pk of the liquid respiratory medium, which entered the rodless cavity of the pumping out piston pump of the pulsating action 15, drops to normal after the shut-off valve 16 is opened, and under this pressure it enters through the adjustable throttle 17 through the drain flexible pipeline 12 into the container 18.

Определение величины осевой упругой деформации ΔL гофрированной части 5 капсулы с жидкой дыхательной средой 4 объемом VГ со средним диаметром DГ, вызывающей уменьшение ее объема VК на величину ΔVк и увеличение давления находящейся в ее полости жидкой дыхательной среды на величину ΔрК, равную величине давления p1 подаваемой в герметичную камеру высокого давления 1 управляющей жидкой водной среды, может быть рассмотрено на следующем примере.Determination of the value of axial elastic deformation ΔL of the corrugated part 5 of a capsule with a liquid respiratory medium 4 with a volume V G with an average diameter D G , causing a decrease in its volume V K by ΔV k and an increase in the pressure of the liquid respiratory medium in its cavity by a value of Δp K equal to the value of the pressure p 1 supplied to the sealed high-pressure chamber 1 of the control liquid aqueous medium can be considered in the following example.

При диаметре капсулы с жидкой дыхательной средой DК=DГ=0,4 м и высоте Н=1,5 м, объем ее полости VК=(πDК 2/4)⋅Н=0,1884 м3≅190 литров.When the diameter of the capsule with the liquid medium respiratory D = K D D = 0.4 m and a height H = 1.5 meters, its cavity volume V K = (πD K 2/4) = 0.1884 m ⋅N 3 liters ≅190 ...

Коэффициент сжатия находящейся в ней жидкой дыхательной средыThe compression ratio of the liquid respiratory medium in it

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔVк - изменение объема жидкой дыхательной среды в полости капсулы с жидкой дыхательной средой;where ΔV to - change in the volume of the liquid respiratory medium in the cavity of the capsule with the liquid respiratory medium;

ΔрK - изменение давления жидкой дыхательной среды в полости капсулы с жидкой дыхательной средой.Δр K is the change in the pressure of the liquid respiratory medium in the cavity of the capsule with the liquid respiratory medium.

Здесь формула (1) - аналог формулы 1.1 из (Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б.Б. Некрасова. Минск, Вышяйш. Школа, 1976. - С. 12, параграф 1.2).Here, formula (1) is an analogue of formula 1.1 from (Vilner Ya.M., Kovalev Ya.T., Nekrasov BB Handbook on hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives. Edited by BB Nekrasov. Minsk, Vyshyaysh. School, 1976. - S. 12, paragraph 1.2).

Приняв (для примера) коэффициент сжатия жидкой дыхательной среды равным коэффициенту сжатия водыTaking (for example) the compression ratio of the liquid breathing medium equal to the compression ratio of water

βP=48,5⋅10-11 1/Па=48,5⋅10-11 м2/Нβ P = 48.5⋅10 -11 1 / Pa = 48.5⋅10 -11 m 2 / N

(βР получено расчетом из среднего изотермического модуля упругости для воды из Таблицы 1.6 на стр. 13 Справочного пособия по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам, полная ссылка приведена выше).(β P is calculated from the mean isothermal modulus of elasticity for water from Table 1.6 on page 13 of the Hydraulics, Hydraulic Machines and Hydraulics Reference Manual, full link above).

При ΔрK=15 МПа=150⋅105·Н/м2,At Δр K = 15 MPa = 150⋅10 5 N / m 2 ,

изменение объема жидкой дыхательной среды в капсуле с жидкой дыхательной средой:change in the volume of a liquid respiratory medium in a capsule with a liquid respiratory medium:

ΔVK=VKΔрKβр≅1,36⋅10-3 м3=1,36 лΔV K = V K Δр K β р ≅1.36⋅10 -3 m 3 = 1.36 l

Величина осевой упругой деформации гофрированной части 5 капсулы с жидкой дыхательной средой:The value of the axial elastic deformation of the corrugated part 5 of the capsule with a liquid respiratory medium:

ΔL=VГ / (πDГ 2/4).ΔL = V T / (πD T 2/4).

Приняв VГ=ΔVК, получаем ΔL=10,8·10-3 м≅11·мм.Taking V G = ΔV K , we obtain ΔL = 10.8 · 10 -3 m≅11 · mm.

Следовательно, с учетом колебания давления p1, длина L гофрированной части капсулы с жидкой дыхательной средой должна с некоторым запасом превышать величину ее осевой упругой деформации.Therefore, taking into account the pressure fluctuations p 1 , the length L of the corrugated part of the capsule with the liquid breathing medium should, with some margin, exceed the value of its axial elastic deformation.

Таким образом, техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройств, предназначенных для реализации процесса свободного жидкостного дыхания в условиях гипербарии биологических объектов, погруженных в жидкую дыхательную среду с изменяющимся по заданному закону давлением.Thus, the technical result of the proposed utility model is to expand the functionality of devices designed to implement the process of free liquid respiration under hyperbaric conditions of biological objects immersed in a liquid respiratory medium with pressure varying according to a given law.

Claims (1)

Установка для жидкостного дыхания в условиях гипербарии, содержащая капсулу для биологического объекта, емкости для жидких дыхательной и управляющих сред, насосы с приводами, обратные клапаны, дроссели, гидрораспределители с электромагнитным управлением, поглотитель углекислоты, оксигенатор, стабилизатор температуры и соединительные магистрали, отличающаяся тем, что капсула с жидкой дыхательной средой, предназначенная для размещения в ней биологического объекта, выполненная в виде герметичного цилиндрического стакана с крышкой и с придонной гофрированной, упругой в осевом направлении частью, размещена в подвешенном положении в полости вертикальной цилиндрической герметичной камеры высокого давления с быстрооткрывающейся крышкой, соединенной с емкостью управляющей водной среды переменного давления, полость капсулы соединена с емкостью для подготовленной жидкой дыхательной среды посредством напорной магистрали с последовательно встроенными в нее нагнетательным обратным клапаном, нагнетательным поршневым насосом пульсирующего действия, обратным всасывающим клапаном и стабилизатором температуры, а посредством сливной магистрали с последовательно встроенными в нее фильтром, впускным отсечным клапаном, откачивающим поршневым насосом пульсирующего действия, выпускным отсечным клапаном и регулируемым дросселем, с емкостью отработанной жидкой дыхательной среды, соединенной с емкостью для подготовленной жидкой дыхательной среды перекачивающей магистралью с последовательно встроенными в нее перекачивающим насосом, поглотителем углекислоты и оксигенатором с подключенным к нему генератором кислорода, а штоки нагнетающего и откачивающего поршневых насосов пульсирующего действия, имеющих одинаковые объемы штоковых и бесштоковых полостей, механически соединены со штоками приводных гидроцилиндров двустороннего действия, одинаковые по объему штоковые и бесштоковые полости которых посредством соединительных магистралей и каналов четырехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя соединены с напорной и сливной магистралями для управляющей жидкой масляной среды переменного давления, причем поршни насосов и их приводных гидроцилиндров выполнены одного диаметра.Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions, containing a capsule for a biological object, containers for liquid breathing and control media, pumps with drives, check valves, throttles, hydraulic valves with electromagnetic control, carbon dioxide absorber, oxygenator, temperature stabilizer and connecting lines, characterized by that a capsule with a liquid respiratory medium, designed to accommodate a biological object in it, made in the form of a sealed cylindrical glass with a lid and with a bottom corrugated, axially elastic part, is placed in a suspended position in the cavity of a vertical cylindrical sealed high-pressure chamber with a quick-opening lid, connected to the reservoir of the control aqueous medium of variable pressure, the cavity of the capsule is connected to the reservoir for the prepared liquid breathing medium by means of a pressure line with a pressure check valve built in series in it, a separate piston pump of pulsating action, a suction check valve and a temperature stabilizer, and by means of a drain line with a filter, an inlet shut-off valve, an evacuating piston pump of a pulsating action, an exhaust shut-off valve and an adjustable throttle, with a tank for the spent liquid breathing medium connected to a container for a prepared liquid breathing medium with a pumping line with a transfer pump, a carbon dioxide absorber and an oxygenator with an oxygen generator connected to it in series, and the rods of the pumping and pumping out piston pumps of pulsating action, having the same volumes of rod and rodless cavities from the rods, are mechanically connected double-acting hydraulic cylinders, rod and rodless cavities of the same volume by means of connecting lines and channels of a four-way two-position hydraulic valve with They are united with the pressure and drain lines for the control liquid oil medium of variable pressure, and the pistons of the pumps and their drive hydraulic cylinders are made of the same diameter.
RU2020130508U 2020-09-16 2020-09-16 Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions RU202283U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130508U RU202283U1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130508U RU202283U1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU202283U1 true RU202283U1 (en) 2021-02-10

Family

ID=74551006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130508U RU202283U1 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU202283U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215480U1 (en) * 2022-06-27 2022-12-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" LIQUID BREATHING APPARATUS WITH CLOSED BREATHING CIRCUIT

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU858824A1 (en) * 1979-03-22 1981-08-30 Предприятие П/Я Р-6476 Liquid respiration apparatus
SU904701A1 (en) * 1980-01-02 1982-02-15 Предприятие П/Я Р-6476 Liquid breathing apparatus
US7726311B2 (en) * 2002-11-29 2010-06-01 Universite De Sherbrooke Method and apparatus for conducting total liquid ventilation with control of residual volume and ventilation cycle profile
DE102010048916A1 (en) * 2010-10-11 2012-04-12 Technische Universität Dresden Apparatus and method for ventilation
RU2721192C2 (en) * 2015-06-19 2020-05-18 Дзе Чилдрен'З Хоспитал Оф Филадельфия Method and device for extracorporeal life support of a premature fetus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU858824A1 (en) * 1979-03-22 1981-08-30 Предприятие П/Я Р-6476 Liquid respiration apparatus
SU904701A1 (en) * 1980-01-02 1982-02-15 Предприятие П/Я Р-6476 Liquid breathing apparatus
US7726311B2 (en) * 2002-11-29 2010-06-01 Universite De Sherbrooke Method and apparatus for conducting total liquid ventilation with control of residual volume and ventilation cycle profile
DE102010048916A1 (en) * 2010-10-11 2012-04-12 Technische Universität Dresden Apparatus and method for ventilation
RU2721192C2 (en) * 2015-06-19 2020-05-18 Дзе Чилдрен'З Хоспитал Оф Филадельфия Method and device for extracorporeal life support of a premature fetus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215480U1 (en) * 2022-06-27 2022-12-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" LIQUID BREATHING APPARATUS WITH CLOSED BREATHING CIRCUIT
RU218907U1 (en) * 2023-04-20 2023-06-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" CLOSED-TYPE LIQUID BREATHING APPARATUS UNDER CHANGING HYPERBARIC PRESSURE ENVIRONMENT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3183908A (en) Pump oxygenator system
US4041944A (en) Body fluid transfusion and displacement apparatus and method
US11957820B2 (en) Blood pump
BR0212622A (en) Method for pumping cryogenic liquid and vapor from a storage tank and method and apparatus for pumping cryogenic fluid from a storage tank
SE454942B (en) HEART HELP DEVICE FOR INOPERATION IN BROSTHALAN
JPH01503682A (en) Method and apparatus for single needle hemodialysis
DE102010004600A1 (en) Arrangement with a blood pump and a gas exchanger for extracorporeal membrane oxygenation
US2720879A (en) Dialysis apparatus
CN104906643B (en) A kind of blood pumping installations
RU202283U1 (en) Installation for liquid breathing in hyperbaric conditions
AT398902B (en) METHOD AND DEVICE FOR CIRCULATING OR PUMPS OF ORGANIC-BIOLOGICAL LIQUIDS, ESPECIALLY BLOOD, EXCEPT APPLICATION TO HUMAN BODIES
EP0659444A1 (en) Apparatus for pumping blood
CN208598868U (en) A kind of thoracic surgery drainage device
DE102013018444A1 (en) Device with a fluid pump, at least two abdominal wall access and fluid pump and abdominal wall connecting hoses
CN101658696B (en) Blood circulation simulating system used for testing blood pump performance
CN106730080A (en) A kind of electromagnetic drive pump
WO2014177578A1 (en) Fluid pump systems, and related methods for pumping biological fluids
US2961965A (en) Control arrangement in a pump having a pump chamber of periodically variable volume
CN211767424U (en) Double-layer disposable liquid storage bag and constant-pressure conveying device thereof
RU218907U1 (en) CLOSED-TYPE LIQUID BREATHING APPARATUS UNDER CHANGING HYPERBARIC PRESSURE ENVIRONMENT
CN205019490U (en) Blood pressure adjusting device
CN1256157A (en) Pneumatic blood pump, combined pneumatic heart-lung machine and artificial pneumatic heart
CN114608981A (en) Bionic device for testing mechanical fatigue performance of heart valve and testing method thereof
US20090087328A1 (en) Pulse generating device
RU215479U1 (en) INDIVIDUAL LIQUID BREATHING APPARATUS UNDER CONDITIONS OF CLOSED TYPE HYPERBARIA

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211230

Effective date: 20211230