RU203446U1 - Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта - Google Patents
Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU203446U1 RU203446U1 RU2020130505U RU2020130505U RU203446U1 RU 203446 U1 RU203446 U1 RU 203446U1 RU 2020130505 U RU2020130505 U RU 2020130505U RU 2020130505 U RU2020130505 U RU 2020130505U RU 203446 U1 RU203446 U1 RU 203446U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- bellows
- pressure
- oxygenator
- valve
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- A61M16/0054—Liquid ventilation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Hematology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к медицинской технике и может найти применение в исследовательских целях и в лечебной практике.Цель предлагаемого технического решения - расширение функциональных возможностей модуля путем принудительной циркуляции через дыхательные органы попутно насыщаемой кислородом дыхательной жидкости с требуемым давлением, расходом и объемом в условиях нормобарического и изменяющегося гипербарического давления окружающей газовой или жидкой среды.Технический результат достигается выполнением полостей элементов модуля изолированными от внешней среды, снабжением емкости для дыхательной жидкости дном в виде сильфона, а оксигенатора - шарообразным, с вращающимися внутри дозаторами кислорода, соединенными перемычкой с отверстием для сброса его избыточного давления.Нужный расход и объем дыхательной жидкости обеспечивается регулируемыми дросселями и пульсирующим сильфонным насосом, а давление - за счет вытеснения жидкости из емкости в полости элементов модуля при растяжении ее сильфона под действием внешнего давления.
Description
Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к аппаратам и устройствам для осуществления искусственного жидкостного дыхания, и может найти применение в исследовательских целях на модельных биообъектах (свиньях, собаках, приматах) и в лечебной практике, например, для осуществления дыхания человека в реанимационный период или в условиях гипербарии для профилактики развития декомпрессионных расстройств.
Известен аппарат жидкостного дыхания (А. с. СССР №764677, МПК А61Н 3/02), содержащий дозировочный насос с приводом и блоком управления, поглотитель углекислоты (регенератор), оксигенатор с основным и сообщающимся с атмосферой дополнительным сильфоном, емкость для рабочей жидкости и переменный дроссель, соединенный через электромагнитные клапаны (распределители) со входом и выходом дозировочного насоса и с основным сильфоном огксигенатора, причем вход дозировочного насоса связан с присоединительным к легким элементом, отсекающим линию вдоха от линии выдоха.
Известен также 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, и откачивается из них для удаления углекислоты, насыщения кислородом, после чего происходит повторение цикла вдоха/выдоха.
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 с помощью насоса непрерывного действия заполняются дыхательной жидкостью в объеме 1,5-2,5 л 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 в режим для обеспечения ритмичного дыхания с забором дыхательной жидкости из легких через линию выдоха со встроенным в нее регенератором углекислого газа.
Реализуемые с помощью данных аппаратов процессы искусственного (принудительного) жидкостного дыхания осуществимы лишь в условиях нормобарии, т.е. при нормальном атмосферном давлении, и не могут быть применены, как и сами аппараты, в условиях гипербарии для принудительного жидкостного дыхания, т.е. когда легкие находятся под изменяющимся высоким (гипербарическим) внешним давлением окружающей водной среды, которое, с целью предотвращения их баротравмы и повреждения (поломки) элементов аппарата, должно уравновешиваться автоматически изменяющимся давлением дыхательной жидкости в изолированных от прямого контакта с внешней средой полостях элементов аппарата и подаваемой в легкие под таким же давлением.
Ни аналоги, ни прототип выполнить это условие не могут, так как в их составе, во-первых, отсутствуют функциональные конструктивные элементы, способные реагировать на изменяющееся внешнее давление и вызывать пропорциональное изменение давления дыхательной жидкости в полостях аппаратов, уравновешивающего внешнее давление, а во-вторых, полости ряда входящих в их состав функциональных элементов, таких, например, как емкости для управляющей и рабочей жидкости, оксигенаторы, пульсирующие насосы, дозаторы и др., выполнены открытыми, т.е. находящаяся в них рабочая среда взаимодействует с окружающей газовой средой в виде атмосферного воздуха под нормальным постоянным давлением, и делает аппараты не пригодными для использования в окружающей водной среде.
Из вышеизложенного следует, что аналоги и прототип имеют ограниченные функциональные возможности.
Целью предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей устройств и аппаратов жидкостного дыхания путем обеспечения надежной принудительной циркуляции через дыхательные органы попутно насыщаемой кислородом (оксигенируемой) дыхательной жидкости с требуемым давлением, расходом и объемом как в условиях нормобарического, так и в условиях изменяющегося гипербарического давления окружающей (внешней) газовой или жидкой (водной) среды.
Достижение поставленной цели осуществляется за счет того, что модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта содержит насос пульсирующего действия, линии вдоха и выдоха, пневматические и гидравлические распределители с электромагнитным управлением, регенератор углекислого газа, оксигенатор, емкость для дыхательной жидкости, баллон сжатого кислорода, трубопроводы и блок управления. Насос, в свою очередь, содержит контуры вдоха и выдоха, каждый из которых состоит из трех соосно расположенных и прикрепленных одним концом к его корпусу сильфонов, причем обращенные друг к другу подвижные концы двух сильфонов каждого контура соединены между собой посредством планки с регулируемым упором (по тексту заявки все регулируемые упоры могут быть, например, резьбовыми), ограничивающим ход сильфонов, взаимодействующей с регулируемым упором, установленным на прикрепленной к подвижному концу третьего сильфона планке также снабженной регулируемым упором, ограничивающим его ход. Полости крайних сильфонов обоих контуров насоса соединены трубопроводами с соответствующими каналами четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя, а через него трубопроводом с последовательно встроенными в него регулятором давления газа и запорным краном, с баллоном сжатого кислорода, а посредством трубопровода и соответствующих каналов встроенного в него трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя, с линией сброса избыточного давления кислорода и с отверстием в корпусе оксигенатора для входа кислорода.
Полость среднего сильфона контура выдоха насоса соединена посредством трубопровода со встроенным в него регулируемым дросселем с обратным клапаном с трехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем, а через него с линией выдоха, а посредством трубопровода отработанной дыхательной жидкости, включающим последовательно встроенные в него фильтр, регенератор углекислого газа, датчик кислорода, емкость для дыхательной жидкости с упругим дном в виде сильфона и трехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель, с отверстием оксигенатора для входа отработанной и выхода обогащенной кислородом дыхательной жидкости. Это отверстие также соединено с помощью соответствующих каналов трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя в линии отработанной дыхательной жидкости и трубопровода для обогащенной кислородом дыхательной жидкости со встроенными в него трехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем и регулируемым дросселем с обратным клапаном, с полостью среднего сильфона контура вдоха насоса, а через нее, посредством регулируемого дросселя и каналов гидрораспределителя, встроенного в трубопровод обогащенной кислородом дыхательной жидкости, с линией вдоха.
Оксигенатор модуля представляет собой полый шарообразный корпус, закрепленный на цилиндрической цапфе, на конце которой, размещенном в центре корпуса оксигенатора, выполнено отверстие для забора обогащенной кислородом дыхательной жидкости и установлено (с возможностью вращения вокруг оси цапфы) коромысло, на плечах которого посредством ступиц установлены с возможностью вращения дозаторы кислорода в виде прикрепленных к ступицам с помощью радиальных прямолинейных и криволинейных стержней колец, скрепленных между собой перемычкой с отверстием.
Данное отверстие соединено посредством каналов в прилегающих к перемычке радиальных прямолинейных стержней, соответствующих кольцевых канавок ступицы и коромысла, а также канала в цапфе и клапана сброса избыточного давления кислорода с линией сброса в окружающую среду избыточного давления кислорода в полости корпуса оксигенатора.
Противоположные перемычке каждая половина колец дозаторов кислорода и связывающие их со ступицами радиальные криволинейные стержни содержат каналы с отверстиями для выхода кислорода в находящуюся в полости оксигенатора дыхательную жидкость, соединенные соответствующими каналами и кольцевыми канавками ступиц, коромысла и цапфы с отверстием оксигенатора для входа кислорода. К кольцу одного из дозаторов диаметрально перемычке прикреплен противовес с массой, превышающей массу перемычки.
Все элементы заявленного устройства находятся в конструктивном единстве, их сборка выполняется при помощи сборочных операций. Все части связаны между собой, а само устройство предусматривает работу при высоких давлениях и исключительно как единое целое, таким образом, обеспечено конструктивное единство заявленного устройства.
Сравнительный анализ заявленной полезной модели с аналогами и прототипом показывает следующее.
Во-первых, все полости пневматических и гидравлических распределителей с электромагнитным управлением заявленного модуля изолированы от окружающей (внешней) газовой или водной среды и находятся под давлением, превышающим давление окружающей среды на величину давления дыхания в условиях нормобарии, что исключает взаимодействие с этой средой находящегося в них кислорода или дыхательной жидкости.
Во-вторых, наличие в емкости для дыхательной жидкости дна, выполненного в виде сильфона, обеспечивает в случае изменения давления внешней (окружающей) среды изменение на такую же величину давления находящейся в полостях модуля дыхательной жидкости, автоматически уравновешивающего вызвавшее это изменение давление.
В-третьих, отсутствие открытых полостей элементов модуля, содержащих дыхательную жидкость, и применение в конструкции оксигенатора, двух кольцевых дозаторов с отверстиями для выхода кислорода в находящуюся в его полости дыхательную жидкость, установленных с возможностью вращения внутри его корпуса, скрепленных между собой перемычкой с отверстием для сброса избыточного давления кислорода, не растворившегося в дыхательной жидкости, и всегда занимающих с помощью прикрепленного к одному из дозаторов превышающего массу перемычки противовеса, строго определенное расположение в полости корпуса относительно образованной не растворившимся в дыхательной жидкости кислородом воздушной подушки, обеспечивает надежную работу модуля независимо от углового расположения оксигенатора.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема модуля жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта; на фиг. 2 -принципиальная схема оксигенатора данного модуля; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 2.
Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии (фиг. 1) содержит насос 1 пульсирующего действия с двумя контурами - вдоха и выдоха, каждый из которых образован тремя одинаковыми по размеру сильфонами, соосно расположенными и прикрепленными одним из своих концов к корпусу насоса.
Обращенные друг к другу подвижные концы сильфонов 2 и 3 контура выдоха и сильфонов 4 и 5 контура вдоха соединены между собой планками 6 и 7 соответственно, снабженными регулируемыми упорами 8 и 9, ограничивающими их рабочий ход. Кроме того, планки 6 и 7 взаимодействуют с регулируемыми упорами 10 и 11, установленными на прикрепленных к подвижным концам крайних сильфонов 12 и 13, и снабжены регулируемыми упорами 14 и 15, ограничивающими рабочий ход сильфонов 12 и 13, а, следовательно, и величину деформации (растяжения) средних сильфонов.
Полости крайних сильфонов 2, 12 и 4, 13 обоих контуров соединены трубопроводами 16 и 17 с соответствующими каналами четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 18, а через них, трубопроводом 19 с последовательно встроенными в него регулятором давления газа 20 и запорным краном 21, с полостью баллона 22 сжатого кислорода, а посредством трубопровода 23 и соответствующих каналов встроенного в него трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 24 с линией сброса избыточного давления кислорода 25 и с отверстием 26 в корпусе оксигенатора 27 для входа кислорода.
Полость среднего сильфона 3 контура выдоха соединена посредством трубопровода 28 со встроенным в него регулируемым дросселем 29 с обратным клапаном 30 с трехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем 31, а через него с линией выдоха 32 и с трубопроводом 33 отработанной дыхательной жидкости, включающим последовательно встроенные в него фильтр 34, регенератор углекислого газа 35, датчик кислорода 36, емкость для дыхательной жидкости 37 с упругим дном в виде сильфона 38, конструктивно представляющую собой сильфонный гидровытеснитель, и трехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель 39, с отверстием 40 в корпусе оксигенатора 27 для входа отработанной и выхода обогащенной кислородом дыхательной жидкости, которое также соединено с помощью соответствующих каналов гидрораспределителя 39 и трубопровода 41 для обогащенной кислородом дыхательной жидкости со встроенными в него трехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем 42 и регулируемым дросселем 44 с обратным клапаном 43, с полостью среднего сильфона 5 контура вдоха насоса, а через нее, посредством регулируемого дросселя 44 и соответствующих каналов трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 42, с линией вдоха 45.
Корпус оксигенатора 27 (фиг. 2 и 3) выполнен в виде полого шара, закрепленного на цилиндрической цапфе 46, на конце которой, расположенном в центре корпуса оксигенатора 27, установлено с возможностью вращения вокруг оси цапфы 46 коромысло 47. На плечах 48 коромысла посредством ступиц 49 установлены с возможностью вращения дозаторы кислорода 50 и 51, в виде колец 52, прикрепленных к ступицам 49 с помощью радиальных прямолинейных 53 и криволинейных радиальных 54 стержней, скрепленных между собой перемычкой 55 с отверстием 56, которое посредством каналов 57 в прилегающих к перемычке радиальных прямолинейных стержнях 58, кольцевых канавок 59 и осевых каналов 60 ступиц, кольцевых канавок 61 и 62 коромысла, соединенных каналом 63, а также канала 64 в цапфе, клапана сброса избыточного давления кислорода 65 и выходного отверстия 66, соединено с линией сброса 25 в окружающую среду избыточного давления кислорода в полости корпуса.
Противоположная перемычке 55 половина каждого из колец дозаторов кислорода 50, 51 и связывающие их со ступицами 49 криволинейные радиальные стержни 54, содержат каналы 67 с отверстиями 68 для выхода кислорода в находящуюся в полости корпуса дыхательную жидкость, соединенные каналами 69 и 70, кольцевыми канавками 71 и 72 соответственно ступиц 49 и коромысла 47, и каналом 73 цапфы, с отверстием 26 в корпусе оксигенатора 27 для входа кислорода, а к кольцу 52 дозатора 50 диаметрально перемычке 55 прикреплен противовес 74 с массой, превышающей массу перемычки 55.
Выполненное на конце цапфы отверстие 75, предназначенное для забора из полости корпуса обогащенной кислородом дыхательной жидкости, связано каналом 76 с отверстием 40 для входа отработанной и выхода обогащенной кислородом дыхательной жидкости.
Выход датчика кислорода 36 подключен ко входу блока управления 77, выходы которого соединены со входами приводных электромагнитов всех пневматических и гидравлических распределителей с электромагнитным управлением.
Модуль работает следующим образом.
Перед подключением модуля к легким, его гидросистема заполняется дыхательной жидкостью, например, перфторуглеродом под нормобарическим (атмосферным) давлением, при этом полость оксигенатора 27 заполняется дыхательной жидкостью на 75-80% (уровень заполнения обозначен на фиг. 2 и фиг. 3, как Уровень ДЖ), что позволяет сохранить заполненную газом часть объема полости оксигенатора 27, всегда расположенную симметрично вертикальной оси Z в верхней части шарообразной полости корпуса оксигенатора 27, независимо от его углового положения относительно осей X, Y и Z, т.е. при его вращении вокруг этих осей на угол αX, αY или αZ (фиг. 2).
Благодаря этому обеспечивается, во-первых, расположение отверстия 75 для забора дыхательной жидкости в заполненном ею объеме полости корпуса оксигенатора 27, во-вторых, расположение отверстия 56 в перемычке 55 в заполненной газом части полости корпуса оксигенатора 27 вследствие вращения дозаторов кислорода 50 и 51 вокруг осей плеч 48 коромысла 47 и оси цапфы 46 под действием силы тяжести противовеса 74, закрепленного на кольце 52 дозатора кислорода 50 со смещением относительно оси цапфы 46 (фиг. 2), в-третьих, расположение отверстий 68 в криволинейных радиальных стержнях 54 колец 52 дозаторов кислорода 50, 51 для выхода поступающего кислорода, обогащающего дыхательную жидкость (фиг. 3).
В первоначальный момент подключения модуля к легким их заполняют дыхательной жидкостью в объеме, зависящем от объема легких, т.е. модуль переключают в режим заполнения, при котором по командам от блока управления 77 насос 1 переводится на ускоренный режим работы за счет увеличения частоты подаваемых электрических сигналов на электромагниты пневматических и гидравлических распределителей с электромагнитным управлением, управляющих потоками газа и дыхательной жидкости.
Для этого, концы трубопроводов линий выдоха 32 и вдоха 45 размещают в трахее легких, на выходе регулятора давления газа 20 устанавливается необходимый для дыхания в условиях нормобарии, т.е. при нормальном атмосферном давлении ра, перепад давления кислорода Δр между давлением окружающей (внешней) среды p1=pa и необходимым рабочим давлением кислорода р2 (то есть p2=p1+Δp), поступающего после открытия запорного крана 21 из баллона сжатого кислорода 22 в трубопровод 19, и на эту же величину Δр настраивается клапан сброса избыточного давления кислорода 65 из полости корпуса оксигенатора 27 через выходное отверстие 66 в линию сброса избыточного давления кислорода 25.
Перепад давления кислорода Δр, используемый в легководолазных аппаратах, например, «УКРАИНА - 2» (Инструкция по эксплуатации У2 - 00.00.000. ИЭ, 1988) или в воздушно-дыхательном аппарате типа АВМ - 7 (Меренов И.В., Смирнов А.И., Смолин В.В. Водолазное дело: Терминологический словарь, - Л.: Судостроение, 1989. - С. 218-219), выбирается в пределах от 0,04 до 0,07 бара или (0,04…0,07)⋅105 Па.
Далее, для осуществления фазы выдоха, четырехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель 18 и трехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель 24 переключаются в правое крайнее положение, показанное на фиг. 1, полости сильфонов 12 и 13 соответственно контуров выдоха и вдоха насоса 1 соединяются посредством трубопровода 17 с трубопроводом 19, а полости сильфонов 2 и 4 соединяются посредством трубопроводов 16, 23 и соответствующих каналов четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 18 и трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 24 с отверстием 26 оксигенатора 27, и далее, посредством канала 73, кольцевой канавки 72, канала 70, кольцевой канавки 71 и каналов 69, соединяются с отверстиями 68 в дозаторах кислорода 50 и 51 (фиг. 2).
Одновременно, трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 31 и 42 переключаются в крайнее правое, а трехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель 39 в крайнее левое положение.
В результате, полость сильфона 3 контура выдоха соединяется через регулируемый дроссель 29 с обратным клапаном 30 и каналы трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 31 с линией выдоха 32, а полость сильфона 5 контура вдоха, соединяется через регулируемый дроссель 44 с обратным клапаном 43 и каналы трехлинейных двухпозиционных гидрораспределителей 39 и 42 с отверстием 40 для выхода обогащенной кислородом дыхательной жидкости, и далее, посредством канала 76 в цапфе 46 с отверстием 75 для забора дыхательной жидкости из полости корпуса оксигенатора 27.
Поступающий в полости сильфонов 12 и 13 под давлением р2 кислород, вызывает их упругую деформацию (растяжение) в осевом направлении, т.е. перемещение свободных концов с прикрепленными к ним планками (на фиг. позициями не обозначены), снабженными соответственно регулируемыми упорами 10, 14 и 11, 15. Регулируемые упоры 14 и 15 ограничивают эти перемещения, а регулируемые упоры 10 и 11, взаимодействуя с планками 6 и 7, вызывают деформацию (растяжение) сильфонов 3 и 5, и деформацию (сжатие) сильфонов 2 и 4, соответственно.
При растяжении сильфонов 3 и 5, в их полостях создается разрежение, вызывающее всасывание отработанной (обедненной кислородом) дыхательной жидкости из трахеи легких в полость сильфона 3, и всасывание из оксигенатора обогащенной кислородом дыхательной жидкости в полость сильфона 5. Происходящее при этом одновременное сжатие сильфонов 2 и 4, приводит к вытеснению находящегося в их полостях кислорода, который по трубопроводам 16 и 23, через отверстие 26 в оксигенаторе 27 поступает к отверстиям 68 его дозаторов кислорода 50 и 51, выходит через них в виде пузырьков в дыхательной жидкости, растворяется в ней, тем самым осуществляя ее восстановление (обогащение).
Кислород, который не растворился в дыхательной жидкости, скапливается в верхней части полости корпуса оксигенатора 27, образуя воздушную подушку с давлением рг, которое, действуя на дыхательную жидкость, создает в ней такое же давление, способствующее ее поступлению в полость сильфона 5. В случае увеличения этого давления происходит его сброс в линию сброса избыточного давления кислорода 25 через отверстие 56 в перемычке 55, всегда расположенной вследствие разворота дозаторов кислорода 50, 51 в зоне воздушной подушки, и далее, через каналы 57, кольцевые канавки 59, 61, 62, каналы 60, 63, 64, клапан сброса избыточного давления кислорода 65 и отверстие 66 оксигенатора 27.
На этом фаза выдоха завершается и начинается фаза вдоха, для осуществления которой четырехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель 18 и трехлинейные двухпозиционные гидрораспределители 31 и 42 переключаются в крайнее левое положение, а трехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель 39 в крайнее правое положение.
Из трубопровода 19 кислород через каналы четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 18 поступает по трубопроводу 16 в полости сильфонов 2 и 4, вызывая их растяжение, в результате которого происходит сжатие сильфонов 3 и 5, 12 и 13 обоих контуров насоса 1.
Находящийся в сильфонах 12 и 13 кислород вытесняется из их полостей и по трубопроводу 17, соответствующим каналам четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 18, трубопроводу 23, каналам трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 24 и через отверстие 26 и соответствующие каналы оксигенатора 27, поступает к отверстиям 68 дозаторов кислорода 50 и 51, и, выходя в виде пузырьков через отверстия 68 в дыхательную жидкость, растворяется в ней, тем самым, обогащает ее.
При сжатии сильфона 3, находящаяся в его полости отработанная (обедненная кислородом) дыхательная жидкость, вытесняется по трубопроводу 28 через регулируемый дроссель 29 с обратным клапаном 30, каналы трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 31, трубопровод 33 для отработанной дыхательной жидкости, фильтр 34, регенератор углекислого газа 35 в емкость для дыхательной жидкости 37, а из нее, через каналы трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 39, отверстие 40, канал 76 и отверстие 75 в цапфе 46 оксигенатора 27 поступает в полость его корпуса.
Попутно, с помощью датчика кислорода 36 контролируется содержание кислорода в обедненной кислородом дыхательной жидкости, и, если оно выше установленной нормы, блок управления 77, на основании поступившего от датчика кислорода 36 сигнала, вырабатывает управляющий электрический сигнал, вызывающий переключение трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя 24 в крайнее левое положение, в результате чего кислород из полостей сильфонов 12 и 13 поступает не в оксигенатор 27, а в линию сброса избыточного давления кислорода 25.
При сжатии сильфона 5, находящаяся в его полости обогащенная кислородом дыхательная жидкость вытесняется через регулируемый дроссель 44, каналы трехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя 42 в линию вдоха 45, и фаза вдоха завершается.
После отработки в ускоренном режиме заданного количества циклов «выдох-вдох», необходимого для заполнения дыхательной жидкостью легких, модуль переводится в рабочий режим ритмичного дыхания с заданной программой частотой выдоха и вдоха.
Требуемый объем дыхательной жидкости при выдохе и вдохе зависит от хода (величины осевой деформации) сильфонов 3 и 5, и устанавливается с помощью регулируемых упоров в составе насоса 1, а расход дыхательной жидкости - с помощью регулируемых дросселей 29 и 44.
Переход модуля, предназначенного, например, для работы в условиях гипербарии в диапазоне давлений от нормобарического (атмосферного), равного pa=0,1033 МПа, до гипербарического давления окружающей водной среды 
(«'» - штрих означает новое значение величины без штриха), что аналогично работе аппарата на глубине до 500 м, происходит автоматически следующим образом.
С помощью используемого в составе модуля регулятора давления газа 20 (в предлагаемом устройстве - регулятора давления кислорода), например, типа HON 219 (RMG 219 (D119A) (http://gas-technics.ru/catalog/regulatory-davleniya-gasa/rmg-219-d119a), имеющего диапазон регулирования - от 8 мбар до 8 бар (от 0,0008 до 0,8 МПа), при максимальном входном давлении газа - 50 бар (5 МПа), устанавливается, например, перепад давления Δр=0,05⋅105 Па, т.е. рабочее давление в полостях пневматических элементов увеличивается до давления р2=p1+Δр.
При постепенном увеличении давления p1 окружающей водной среды от нормального атмосферного до, например, 
т.е. при опускании на глубину 500 метров, регулятор давления автоматически увеличит во всех полостях пневматических элементов модуля рабочее давление на такую же величину до
которое уравновешивает действующее на эти элементы и на дыхательные органы внешнее давление 
, исключая их повреждение по причине чрезмерной деформации (сжатия).
Параллельно, в емкости для дыхательной жидкости 37, конструктивно представляющей собой сильфонный гидровытеснитель (Справочник / Е.В. Герц, А.И. Кудрявцев, О.В. Ложкин и др. Под общ. ред. Е.В. Герц. - М.: Машиностроение, 1981. - С. 64, глава 3, раздел 3.1. Пневмовытеснители), который в соответствии с ГОСТ 17752 - 81, является объемной гидромашиной, предназначенной для преобразования энергии одного потока рабочей среды (в данном случае внешней водной среды) в энергию другого потока (в данном случае находящейся в емкости дыхательной жидкости) без изменения значения давления, под действием давления происходит деформация (растяжение) сильфона 38 диаметром D и высотой Н на величину ΔН (фиг. 1) и вытеснение находящейся в полости емкости дыхательной жидкости под давлением р2, созданным поступившим в полости пневматических элементов модуля и оксигенатора 27 кислородом, под давлением р2 в полости гидравлических элементов модуля, уравновешивающим оказываемое на эти элементы давление внешней водной среды (при начальном значении величины давления p1=ра).
Определение необходимой для этого величины деформации ΔН, а, следовательно, и размеров сильфона 38 осуществляется следующим образом.
Например, требуется обеспечить вытеснение дыхательной жидкости под давлением 
в полости гидравлических элементов модуля и оксигенатора, объем которых составляет Va=0,01 м3 или 10,0 л.
Коэффициент сжатия находящейся в полостях модуля дыхательной жидкости
где ΔVa - изменение объема дыхательной жидкости в полостях модуля;
Δр2 - изменение давления дыхательной жидкости в полостях модуля от р2 до 
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).
Приняв (для примера) коэффициент сжатия жидкой дыхательной среды равным коэффициенту сжатия воды
βР=48,5⋅10-11 1/Па=48,5⋅10-11 м2/Н
(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), а изменение давления дыхательной жидкости Δр2=50⋅105 Н/м2, изменение объема дыхательной жидкости в полостях модуля
ΔVa=VaΔр2βР≅0,02⋅10-3 м3=0,024 л.
Объем дыхательной жидкости ΔVc, вытесняемой из емкости для дыхательной жидкости 37 сильфоном 38, например, с размерными параметрами D=0,1 м - диаметр, Н=0,1 м - высота, ΔН - рабочий ход (растяжение)
ΔVc=(π⋅D2/4)ΔН.
Приняв ΔVc=ΔVa, получаем ход ΔН=3,1⋅10-3 м≅3 мм, который обеспечивает вытеснение 0,024 л дыхательной жидкости, необходимых для увеличения давления до 
Таким образом, предлагаемое техническое решение приводит к расширению функциональных возможностей устройств и аппаратов жидкостного дыхания путем обеспечения надежной принудительной циркуляции через дыхательные органы попутно насыщаемой кислородом (оксигенируемой) дыхательной жидкости с требуемым давлением, расходом и объемом как в условиях нормобарического, так и в условиях изменяющегося гипербарического давления окружающей (внешней) газовой или жидкой (водной) среды.
Claims (2)
1. Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для биообъекта, содержащий насос пульсирующего действия, линии вдоха и выдоха, распределительные устройства с электромагнитным управлением, регенератор углекислого газа, оксигенатор, емкость для дыхательной жидкости, баллон сжатого кислорода, трубопроводы и блок управления, отличающийся тем, что насос содержит контуры вдоха и выдоха, каждый из которых состоит из трех соосно расположенных и прикрепленных одним концом к его корпусу сильфонов, причем обращенные друг к другу подвижные концы двух сильфонов каждого контура соединены между собой посредством планки с регулируемым упором, ограничивающим ход сильфонов, взаимодействующей с регулируемым упором, установленным на прикрепленной к подвижному концу третьего сильфона планке, также снабженной регулируемым упором, ограничивающим его ход, полости крайних сильфонов обоих контуров соединены трубопроводами с соответствующими каналами четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя, а через них трубопроводом с последовательно встроенными в него регулятором давления газа и запорным краном с баллоном сжатого кислорода, а посредством трубопровода и соответствующих каналов встроенного в него трехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя с линией сброса избыточного давления кислорода и с отверстием в корпусе оксигенатора для входа кислорода, полость среднего сильфона контура выдоха соединена посредством трубопровода со встроенным в него регулируемым дросселем с обратным клапаном с трехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем, а через него с линией выдоха, а посредством трубопровода обедненной кислородом дыхательной жидкости, включающим последовательно встроенные в него фильтр, регенератор углекислого газа, датчик кислорода, емкость для дыхательной жидкости с упругим дном в виде сильфона и трехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель, с отверстием оксигенатора для входа обедненной кислородом и выхода обогащенной кислородом дыхательной жидкости, которое также соединено с помощью соответствующих каналов гидрораспределителя в линии обедненной кислородом дыхательной жидкости и трубопровода для обогащенной кислородом дыхательной жидкости со встроенными в него трехлинейным двухпозиционным гидрораспределителем и регулируемым дросселем с обратным клапаном, с полостью среднего сильфона контура вдоха насоса, а через нее, с помощью этого же регулируемого дросселя и каналов гидрораспределителя, встроенного в трубопровод обогащенной кислородом дыхательной жидкости, с линией вдоха.
2. Модуль жидкостного дыхания по п. 1, отличающийся тем, что оксигенатор представляет собой полый шарообразный корпус, закрепленный на установленной внутри него цилиндрической цапфе, на конце которой, размещенном в центре корпуса оксигенатора, выполнено отверстие для забора оксигенированной дыхательной жидкости и установлено с возможностью вращения вокруг оси цапфы коромысло, на плечах которого посредством ступиц установлены с возможностью вращения дозаторы кислорода в виде прикрепленных к ступицам с помощью радиальных прямолинейных и криволинейных стержней колец, скрепленных между собой перемычкой с отверстием, соединенным посредством каналов в прилегающих к перемычке радиальных прямолинейных стержнях, соответствующих кольцевых канавок ступицы и коромысла, а также канала в цапфе и предохранительного клапана, с линией сброса в окружающую среду избыточного давления кислорода в полости корпуса, при этом противоположная перемычке каждая половина колец и связывающие их со ступицами радиальные стержни содержат каналы с отверстиями для выхода кислорода в находящуюся в полости дыхательную жидкость, соединенные соответствующими каналами и кольцевыми канавками ступиц, коромысла и цапфы, с отверстием оксигенатора для входа кислорода, а к кольцу одного из дозаторов диаметрально перемычке прикреплен противовес с массой, превышающей массу перемычки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130505U RU203446U1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020130505U RU203446U1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU203446U1 true RU203446U1 (ru) | 2021-04-06 |
Family
ID=75356113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020130505U RU203446U1 (ru) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU203446U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772809C1 (ru) * | 2021-08-05 | 2022-05-25 | Акционерное общество «ЦЕНТР АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ФОРМИРОВАНИЙ» | Дыхательный аппарат |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU858824A1 (ru) * | 1979-03-22 | 1981-08-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Аппарат жидкостного дыхани |
| SU904701A1 (ru) * | 1980-01-02 | 1982-02-15 | Предприятие П/Я Р-6476 | Аппарат жидкостного дыхани |
| 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 (de) * | 2010-10-11 | 2012-04-12 | Technische Universität Dresden | Vorrichtung und Verfahren zur Beatmung |
| RU2721192C2 (ru) * | 2015-06-19 | 2020-05-18 | Дзе Чилдрен'З Хоспитал Оф Филадельфия | Способ и устройство для экстракорпорального жизнеобеспечения недоношенного плода |
-
2020
- 2020-09-16 RU RU2020130505U patent/RU203446U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU858824A1 (ru) * | 1979-03-22 | 1981-08-30 | Предприятие П/Я Р-6476 | Аппарат жидкостного дыхани |
| SU904701A1 (ru) * | 1980-01-02 | 1982-02-15 | Предприятие П/Я Р-6476 | Аппарат жидкостного дыхани |
| 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 (de) * | 2010-10-11 | 2012-04-12 | Technische Universität Dresden | Vorrichtung und Verfahren zur Beatmung |
| RU2721192C2 (ru) * | 2015-06-19 | 2020-05-18 | Дзе Чилдрен'З Хоспитал Оф Филадельфия | Способ и устройство для экстракорпорального жизнеобеспечения недоношенного плода |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772809C1 (ru) * | 2021-08-05 | 2022-05-25 | Акционерное общество «ЦЕНТР АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ФОРМИРОВАНИЙ» | Дыхательный аппарат |
| RU215479U1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-12-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" | Индивидуальный аппарат жидкостного дыхания в условиях гипербарии замкнутого типа |
| RU215480U1 (ru) * | 2022-06-27 | 2022-12-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" | Аппарат жидкостного дыхания с замкнутым дыхательным контуром |
| RU218907U1 (ru) * | 2023-04-20 | 2023-06-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет" | Аппарат жидкостного дыхания замкнутого типа в условиях изменяющегося гипербарического давления окружающей среды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2766753A (en) | Apparatus for artificial respiration, in particular for purposes of anesthesia | |
| US3120228A (en) | Respirator apparatus | |
| US2770232A (en) | Respirator system | |
| US11957820B2 (en) | Blood pump | |
| US3336920A (en) | Resuscitator apparatus | |
| RU203446U1 (ru) | Модуль жидкостного дыхания в условиях гипербарии для модельного биообъекта | |
| CN109229308A (zh) | 自携不减压的双供气系统封闭式循环潜水呼吸器 | |
| US5209654A (en) | Fluid pump with flexible pump chamber | |
| JPS60225570A (ja) | 血液ポンプ | |
| US3636570A (en) | Mechanical heart system | |
| JP2008544803A (ja) | 持続的気道陽圧装置 | |
| US3932066A (en) | Breathing gas delivery cylinder for respirators | |
| US3461861A (en) | Cardiac compressor and ventilation means | |
| CN209176881U (zh) | 一种自携不减压的双供气系统封闭式循环潜水呼吸器 | |
| US3850170A (en) | Oxygen powered volume cycled respirator with oxygen air mix | |
| US3650268A (en) | Apparatus for artificial respiration or narcosis | |
| US2904034A (en) | Lung ventilating apparatus | |
| CN101658696A (zh) | 用于血泵性能测试的模拟血液循环系统 | |
| RU218907U1 (ru) | Аппарат жидкостного дыхания замкнутого типа в условиях изменяющегося гипербарического давления окружающей среды | |
| SU858824A1 (ru) | Аппарат жидкостного дыхани | |
| RU215479U1 (ru) | Индивидуальный аппарат жидкостного дыхания в условиях гипербарии замкнутого типа | |
| RU202283U1 (ru) | Установка для жидкостного дыхания в условиях гипербарии | |
| US3758237A (en) | Device for producing a pulsating flow of a fluid | |
| CN212141367U (zh) | 一种呼吸护理肺功能康复训练器 | |
| US3126001A (en) | Arrangement in respirators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211230 Effective date: 20211230 |