RU2597574C2 - Universal trainer, simulating operation of person in self-contained breathing apparatus - Google Patents
Universal trainer, simulating operation of person in self-contained breathing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597574C2 RU2597574C2 RU2013131717/12A RU2013131717A RU2597574C2 RU 2597574 C2 RU2597574 C2 RU 2597574C2 RU 2013131717/12 A RU2013131717/12 A RU 2013131717/12A RU 2013131717 A RU2013131717 A RU 2013131717A RU 2597574 C2 RU2597574 C2 RU 2597574C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- breathing
- simulator
- breathing apparatus
- self
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам, предназначенным для обучения правилам использования изолирующих дыхательных аппаратов и овладению навыками дыхания в них.The invention relates to technical means for teaching the rules for using insulating breathing apparatus and mastering the breathing skills in them.
Известен тренажер дыхательного аппарата (заявка WO №2008/089407 А1, МПК A62B 9/00, публ. 2008 г.), предназначенный для ознакомления шахтеров и других работников шахт с ощущениями, испытываемыми при использовании самоспасателя SCSR со сжатым кислородом. Тренажер дыхательного аппарата состоит из используемых в самоспасателе SCSR лицевой части в виде загубника и носового зажима, к которому прикреплены два съемных картриджа, заполненных реакционным материалом, с фильтрами для сбора вредной пыли, клапанами и соединенных отверстиями с атмосферой. При дыхании пользователя в тренажере дыхательного аппарата выделение тепла имитируется за счет химической реакции материала, содержащегося в картриджах, и продуктов выдоха пользователя, сопротивление дыханию определяется природой химического материала. Таким образом, обучаемый пользователь знакомится с условиями дыхания в реальном самоспасателе SCSR со сжатым кислородом. Для заполнения картриджа может использоваться безопасный материал, например цеолит с номинальным размером пор 4А, а также другие материалы, например гидроксиды кальция, лития, натрия, которые служат для создания различных условий дыхания из-за отличий в величинах сопротивления дыханию и тепла, выделяемого используемыми материалами в ходе химической реакции. Недостатком тренажера дыхательного аппарата является его отличие от самоспасателя SCSR, в частности отсутствие дыхательного мешка, что не позволяет изучить конструкцию и отработать процедуру включения в самоспасатель SCSR. В случае использования для заполнения картриджей добавок опасных материалов, например гидроксидов лития или натрия, этот материал должен быть утилизирован соответствующим образом.Known breathing apparatus simulator (application WO No. 2008/089407 A1, IPC A62B 9/00, publ. 2008), designed to familiarize miners and other mine workers with the sensations experienced when using the SCSR self-rescuer with compressed oxygen. The breathing apparatus simulator consists of the front part in the form of a mouthpiece and nose clip used in the SCSR self-rescuer, to which two removable cartridges filled with reaction material are attached, with filters for collecting harmful dust, valves and connected with openings to the atmosphere. When a user breathes in a simulator of a breathing apparatus, heat generation is simulated due to the chemical reaction of the material contained in the cartridges and the expiratory products of the user, the breathing resistance is determined by the nature of the chemical material. Thus, the trained user gets acquainted with the breathing conditions in a real SCSR self-rescuer with compressed oxygen. A safe material can be used to fill the cartridge, for example, zeolite with a nominal pore size of 4A, as well as other materials, for example, hydroxides of calcium, lithium, and sodium, which serve to create different breathing conditions due to differences in respiration and heat generated by the materials used. during a chemical reaction. The disadvantage of the simulator of the breathing apparatus is its difference from the SCSR self-rescuer, in particular the absence of a breathing bag, which does not allow to study the design and work out the procedure for inclusion in the SCSR self-rescuer. If hazardous materials, such as lithium or sodium hydroxides, are used to fill cartridges, this material must be disposed of properly.
Существующие тренажеры дыхательных аппаратов не позволяют воспроизвести визуализацию окружающего пространства и чрезвычайной ситуации. Человек не ощущает на себе воздействие ряда физических и психологических факторов, характерных для аварийной ситуации, как, например, в случае интерактивной автоматизированной системы обучения (патент РФ на изобретение RU 2271040 С1, публ. 2004 г.), которая может быть использована для комплексного группового и/или индивидуального обучения и подготовки персонала для эксплуатации и обслуживания различных сложных технических систем, предусматривающих включение в контур управления этими системами человека. Проблемно ориентированный программно-технический комплекс на базе интеллектуального интерфейса, поддерживающего в режиме диалога автоматизированные циклы обучения и контроля знаний обучающихся, выполнен в виде модуля вычислительной системы управления процессом обучения, снабженного программным обеспечением системы. Недостатком интерактивной автоматизированной системы является отсутствие в ее составе тренажера дыхательного аппарата и, как следствие, невозможность проведения тренировок, отработок навыков включения и адаптации к условиям дыхания в дыхательном аппарате.Existing simulators of breathing apparatus do not allow to reproduce the visualization of the surrounding space and emergency. A person does not feel the impact of a number of physical and psychological factors characteristic of an emergency, as, for example, in the case of an interactive automated training system (RF patent for the invention RU 2271040 C1, publ. 2004), which can be used for a complex group and / or individual education and training of personnel for the operation and maintenance of various complex technical systems, involving the inclusion of a person in the control circuit of these systems. The problem-oriented software and hardware complex based on an intelligent interface that supports in the dialogue mode automated learning cycles and students' knowledge control is made in the form of a module of a computer-based learning process management system equipped with system software. The disadvantage of an interactive automated system is the lack of a breathing apparatus simulator in its composition and, as a result, the impossibility of conducting trainings, working out the skills of switching on and adapting to breathing conditions in the breathing apparatus.
Прототипом предлагаемого изобретения является рабочий тренажер шахтного самоспасателя РТ-ШС (далее тренажер РТ-ШС) (см. Технические средства безопасности, применяемые в угольных шахтах Российской Федерации: Каталог справочник / под общей редакцией В.М. Щадова; сост. Ю.И. Донсков, А.А. Умрихин. - Кемерово: ГПКО «Кемеровский полиграф комбинат», 2007. с.316-317), который предназначен для обучения персонала шахт правилам и навыкам использования самоспасателей ШСС-Т с химически связанным кислородом в учебных классах и в условиях, приближенных к реальной обстановке. Тренажер РТ-ШС является переснаряжаемым вариантом самоспасателя ШСС-Т, но с меньшим временем действия, что обеспечивает при условии замены картриджа (регенеративного патрона) возможность многоразового его использования, а также позволяет отработать до автоматизма процедуру приведения самоспасателя ШСС-Т в действие. В тренажере РТ-ШС (см. сайт http://www.roshimzaschita.ru/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=21 оп. 2007 г.) за счет химической реакции взаимодействия продуктов выдоха пользователя, а именно диоксида углерода и воды, которые поступают в картридж через лицевую часть в виде загубника и носового зажима, и материала, содержащегося в картридже, создаются повышенные температура дыхательной смеси и объемная доля диоксида углерода, характерные для изолирующих дыхательных аппаратов с химически связанным кислородом, сопротивление дыханию создается за счет прохождения дыхательной смеси через слой материала, содержащегося в картридже. Это позволяет формировать у персонала представление об условиях дыхания в самоспасателе ШСС-Т, в частности получать сведения, что указанные условия (нагрев дыхательной смеси, сопротивление дыханию) означают нормальную работу самоспасателя ШСС-Т.The prototype of the invention is a working simulator of the RT-ShS mine self-rescuer (hereinafter the RT-ShS simulator) (see Technical safety equipment used in coal mines of the Russian Federation: Directory / edited by V. M. Shchadov; compiled by Yu.I. Donskov, A.A. Umrikhin. - Kemerovo: Kemerovo Polygraph Combine, 2007. p. 316-317), which is intended for training mine personnel in the rules and skills of using self-rescuers ShSS-T with chemically bound oxygen in classrooms and in real conditions th setting. The RT-ShS simulator is a re-loadable version of the ShSS-T self-rescuer, but with a shorter operating time, which provides the possibility of reusable use of the cartridge (regenerative cartridge), and also allows working out the procedure for bringing the ShSS-T self-rescuer to automaticity. In the RT-ShS simulator (see the website http://www.roshimzaschita.ru/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=21 op. 2007) due to the chemical reaction of the interaction of the products of expiration of the user, namely carbon dioxide and water that enters the cartridge through the front in the form of a mouthpiece and nose clip, and the material contained in the cartridge, creates an increased temperature of the breathing mixture and the volume fraction of carbon dioxide, characteristic of insulating breathing apparatus with chemically bound oxygen, breathing resistance is created by passing breathing apparatus second mixture through a bed of material contained in the cartridge. This allows you to create an understanding with the staff of the breathing conditions in the ShSS-T self-rescuer, in particular, to obtain information that these conditions (heating the respiratory mixture, breathing resistance) mean the normal operation of the ShSS-T self-rescuer.
Недостатками данного тренажера РТ-ШС являются необходимость замены картриджа после каждой тренировки, обязательность соблюдения строгих правил хранения тренажеров РТ-ШС и сменных картриджей, меньшее время работы тренажера РТ-ШС по сравнению с временем работы реального самоспасателя ШСС-Т, необходимость утилизации использованных, признанных негодными или с истекшим гарантийным сроком картриджей, содержащих опасное вещество - надпероксид калия, а также не обеспечивает визуальное 3D представление пространства, оценку состояния обучаемого.The disadvantages of this RT-ShS simulator are the need to replace the cartridge after each training session, the strict storage rules for the RT-ShS simulators and replaceable cartridges, the shorter working time of the RT-ShS simulator compared to the working time of a real ShSS-T self-rescuer, the need to dispose of used, recognized unusable or expired warranty cartridges containing a hazardous substance - potassium superoxide, and also does not provide a visual 3D representation of the space; st.
Задачей изобретения является создание универсального тренажера, максимально точно моделирующего условия дыхания человека, физическую нагрузку и окружающее пространство при работе в изолирующих дыхательных аппаратах как с химически связанным, так и со сжатым кислородом. Изобретение направлено на повышение уровня и качества обучения, сокращение времени освоения изолирующим дыхательным аппаратом, повышение эффективности самого обучения и эффективности применения его результатов на практике, обеспечивающих повышение безопасности эксплуатации изолирующих дыхательных аппаратов. За счет того, что в универсальном тренажере не используются расходные химические материалы, нет необходимости замены картриджа после каждой тренировки и соблюдения строгих правил по их хранению и утилизации.The objective of the invention is the creation of a universal simulator that most accurately simulates the conditions of human breathing, physical activity and the environment when working in insulating breathing apparatus with both chemically bonded and compressed oxygen. The invention is aimed at improving the level and quality of training, reducing the time of mastering an isolating breathing apparatus, increasing the effectiveness of the training itself and the effectiveness of applying its results in practice, which increase the safety of operation of isolating breathing apparatus. Due to the fact that the universal simulator does not use chemical consumables, there is no need to replace the cartridge after each training session and adhere to strict rules for their storage and disposal.
Задача изобретения достигается тем, что универсальный тренажер, моделирующий работу человека в изолирующем дыхательном аппарате, состоит из лицевой части, картриджа, дыхательного мешка. Для моделирования условий дыхания используется нагревательный элемент, размещенный в гофрированной трубке и управляющие элементы, регулирующие сопротивление дыханию и распределение газовых потоков из атмосферы и дыхательного мешка, а также система управления, регулирующая поддержание параметров дыхания согласно установленным зависимостям. Дополнительно он содержит подсистему оценки состояния обучаемого и формируемых им пневмотахограмм для регистрации и физиологического состояния пользователя, датчики артериального давления, частоты пульса, температуры, закрепляемые на обучаемом, и параметров дыхания, датчик регистрации пневмотахограмм, газоанализатор, обеспечивающий анализ состава дыхательной смеси, процессор, обрабатывающий полученные данные. В состав универсального тренажера дополнительно входит подсистема расчета физических нагрузок и визуального представления пространства, состоящая из процессора, обеспечивающего вычисление сцен пространства, панорамного экрана или очков виртуальной реальности для реалистичного отображения рассчитанных сцен, аудиосистемы, устройства взаимодействия с пользователем (мышь, джойстик, беговая дорожка), предназначенная для визуальной демонстрации производственного пространства с возможностью моделирования аварийных ситуаций, взрывов и пожаров, представления основных процессов, протекающих в изолирующих дыхательных аппаратах при их эксплуатации, и оценки действий обучаемого.The objective of the invention is achieved in that a universal simulator that simulates the work of a person in an insulating breathing apparatus, consists of a front part, a cartridge, a breathing bag. To simulate breathing conditions, a heating element is used, located in the corrugated tube and control elements that regulate breathing resistance and distribution of gas flows from the atmosphere and the air bag, as well as a control system that regulates the maintenance of respiration parameters according to the established dependencies. In addition, it contains a subsystem for assessing the state of the learner and the pneumotachograms formed by him for recording and physiological state of the user, sensors of blood pressure, heart rate, temperature, fixed on the learner, and breathing parameters, a registration sensor for pneumotachograms, a gas analyzer that provides an analysis of the composition of the respiratory mixture, a processor that processes received data. The universal simulator additionally includes a subsystem for calculating physical loads and visual representation of space, consisting of a processor that provides calculation of space scenes, a panoramic screen or virtual reality glasses for realistic display of calculated scenes, an audio system, a user interaction device (mouse, joystick, treadmill) designed to visually demonstrate the production space with the ability to simulate emergency situations, explosions and fires, representations of the main processes taking place in insulating breathing apparatus during their operation, and assessment of the learner's actions.
Такое конструктивное решение позволяет:Such a constructive solution allows:
1. Представлять информацию в наглядной, адаптированной форме, обеспечивающей усваиваемость ее для людей разных профессий, в том числе, для которых эксплуатация дыхательных аппаратов не является требуемым профессиональным навыком.1. Present information in a visual, adapted form, ensuring its digestibility for people of various professions, including for whom the operation of breathing apparatus is not a required professional skill.
2. Моделировать широкий спектр режимов работы дыхательного аппарата и нагрузок, характерных для различных аварийных ситуаций, обеспечивать повторение упражнения неограниченное количество раз.2. To simulate a wide range of breathing apparatus operating modes and loads characteristic of various emergency situations, to ensure the repetition of the exercise an unlimited number of times.
3. Изучать маршруты и отрабатывать навыки эвакуации из места возникновения аварийной ситуации.3. Study the routes and practice the skills of evacuation from the place of emergency.
4. Проводить исследования аварийных ситуации и поведения в них человека.4. Conduct studies of emergency situations and human behavior in them.
Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
Фиг.1 - Принципиальная схема тренажера.Figure 1 - Schematic diagram of the simulator.
Фиг.2 - Принципиальная схема имитатора дыхательного аппарата (лицевая часть не показана).Figure 2 - Schematic diagram of a simulator of a breathing apparatus (the front part is not shown).
Фиг.3 - Устройство моделирования состава дыхательной смеси.Figure 3 - Device for modeling the composition of the respiratory mixture.
Имитатор дыхательного аппарата (фиг.1) внешне повторяет конструкцию реального изолирующего дыхательного аппарата, для которого проводится курс обучения, и включает в себя лицевую часть (в виде загубника с носовым зажимом, маска или капюшон), гофрированную трубку (при наличии), картридж, дыхательный мешок. Дополнительно имитатор дыхательного аппарата оснащен устройством нагрева дыхательной смеси, устройством моделирования сопротивления дыханию, устройством моделирования состава дыхательной смеси для обеспечения условий дыхания (температура дыхательной смеси, сопротивление дыханию, объемная доля диоксида углерода в дыхательной смеси), аналогичные условиям дыхания в реальном изолирующем дыхательном аппарате выбранного типа. Эти устройства позволяют воспроизводить различные режимы эксплуатации в течение времени работы, установленного в технической документации на изолирующий дыхательный аппарат.A simulator of a breathing apparatus (Fig. 1) externally repeats the design of a real insulating breathing apparatus for which a training course is being conducted, and includes the front part (in the form of a mouthpiece with a nose clip, mask or hood), a corrugated tube (if any), a cartridge, breathing bag. In addition, the breathing apparatus simulator is equipped with a respiratory mixture heating device, a breathing resistance modeling device, a breathing mixture modeling device for providing breathing conditions (respiratory mixture temperature, breathing resistance, volume fraction of carbon dioxide in the breathing mixture) similar to breathing conditions in a real insulating breathing apparatus of the selected type. These devices allow you to play various operating modes during the operating time specified in the technical documentation for the insulating breathing apparatus.
В гофрированной трубке 1 (фиг.2), соединяющей лицевую часть с картриджем 2, расположено устройства нагрева дыхательной смеси, представляющее собой нагревательный элемент 3, обеспечивающий изменение температуры дыхательной смеси в зависимости от нагрева проволоки, определяемого силой протекающего по ней тока, которая регулируется исполнительным устройством подсистемы расчета и моделирования параметров дыхательной смеси. Нагревательный элемент 3 выполнен из нихромовой проволоки диаметром 1 мм и длиной 500 мм, свернутой в виде спирали, обеспечивает изменение температуры дыхательной смеси от 30 до 60°С, что соответствует условиям дыхания в изолирующих дыхательных аппаратах.In the corrugated tube 1 (Fig. 2), connecting the front part with the
В картридже 2 расположено устройство моделирования сопротивления дыханию 4 и устройство моделирования состава дыхательной смеси 5, в котором газовоздушные тракты разделяются. Тракт выдоха соединен с дыхательным мешком 6. До разделения трактов между гофрированной трубкой 1 и устройством моделирования сопротивления дыханию 4 смонтирован датчик для регистрации пневмотахограмм.In
Устройство моделирования сопротивления дыханию 4 представляет собой задвижку, управляемую шаговым или линейным двигателем, управляемым подсистемой расчета и моделирования параметров дыхательной смеси.The breathing
Устройство моделирования состава дыхательной смеси (фиг.3) состоит из цилиндрической обечайки 7 с двумя отверстиями 8, к которым подсоединяются тракты вдоха и выдоха. Через полость обечайки проходит вал 9 шагового двигателя 10, на котором крепится клапан 11. С помощью клапана 11, который управляется подсистемой расчета и моделирования параметров дыхательной смеси, изменяются проходные сечения отверстий 8, соединенных с трактами вдоха и выдоха, что регулирует соотношение газовых объемов, поступающих из атмосферы с объемной долей диоксида углерода около 0,03% и из дыхательного мешка с объемной долей диоксида углерода около 4%. Это позволяет обеспечивать заданную объемную долю диоксида углерода в дыхательной смеси при вдохе в интервале от 0,03 до 4%.The device for modeling the composition of the respiratory mixture (figure 3) consists of a cylindrical shell 7 with two
В имитаторе дыхательного аппарата также находятся датчики, обеспечивающие регистрацию параметров дыхательной смеси, и исполнительные механизмы, управляющие ее параметрами, соединенные с подсистемами расчета и моделирования параметров дыхательной смеси, оценки состояния обучаемого и формируемых им пневмотахограмм.The simulator of the breathing apparatus also contains sensors that provide registration of the parameters of the respiratory mixture, and actuators that control its parameters, connected to subsystems for calculating and modeling the parameters of the respiratory mixture, assessing the condition of the student and the pneumotachograms formed by him.
Подсистема расчета и моделирования параметров дыхательной смеси состоит из процессора, обеспечивающего расчет необходимых значений управляющих воздействий, устройства нагрева дыхательной смеси, устройства моделирования сопротивления дыханию и устройства моделирования составом дыхательной смеси. В подсистему расчета и моделирования параметров дыхательной смеси введены программы управления, соответствующие изменениям параметров дыхательной смеси при использовании персоналом изолирующих дыхательных аппаратов, зависящие от типа и конструкции дыхательного аппарата, физической нагрузки и физиологических характеристик обучаемого. Это позволяет имитировать условия эксплуатации реальных изолирующих дыхательных аппаратов с химически связанным и со сжатым кислородом. Например, если человек при обучении правилам включения в самоспасатель неправильно выполнил необходимые действия, то клапан 11 по команде перекрывает проходное сечение, что делает дыхание крайне затруднительным или невозможным. Результаты моделирования визуализируются в виде графических зависимостей и 3D-модели дыхательного аппарата с указанием на ней основных целевых процессов, протекающих в изолирующем дыхательном аппарате.The subsystem for calculating and modeling the parameters of the respiratory mixture consists of a processor that provides the calculation of the necessary values of control actions, a device for heating the respiratory mixture, a device for modeling breathing resistance, and a device for modeling the composition of the respiratory mixture. Management programs are introduced into the subsystem for calculating and modeling the parameters of the respiratory mixture, which correspond to changes in the parameters of the respiratory mixture when personnel use isolating breathing apparatus, depending on the type and design of the breathing apparatus, physical activity and physiological characteristics of the student. This allows you to simulate the operating conditions of real insulating breathing apparatus with chemically bonded and compressed oxygen. For example, if a person, when learning the rules of inclusion in the self-rescuer, performed the necessary actions incorrectly, then the valve 11 closes the passage section upon a command, which makes breathing extremely difficult or impossible. The simulation results are visualized in the form of graphical dependencies and a 3D model of the breathing apparatus, indicating on it the main target processes in the insulating breathing apparatus.
Подсистема оценки физического состояния обучаемого и формируемых им пневмотахограмм состоит из датчиков, регистрирующих физическое состояние обучаемого, датчиков артериального давления, частоты пульса, температуры, закрепляемых на обучаемом, датчик регистрации пневмотахограмм смонтированных в имитаторе дыхательного аппарата для регистрации, газоанализатора, обеспечивающего анализ состава дыхательной смеси, процессора, обеспечивающего анализ полученных данных.The subsystem for assessing the physical condition of the learner and the pneumotachograms formed by him consists of sensors recording the physical condition of the learner, blood pressure sensors, heart rate, temperature fixed on the learner, a registration sensor for pneumotachograms mounted in the simulator of the breathing apparatus for recording, a gas analyzer that provides analysis of the composition of the respiratory mixture, a processor that provides analysis of the received data.
Подсистема расчета физических нагрузок и визуального представления пространства состоит из процессора, обеспечивающего вычисление сцен пространства, панорамного экрана или очков виртуальной реальности для его реалистичного отображения, аудиосистемы, устройства взаимодействия с пользователем (мышь, джойстик, беговая дорожка). Подсистема обеспечивает демонстрацию динамически изменяющегося ландшафта, моделирует перемещение и поведение пользователя. Ландшафт может изменяться автоматически, согласно определенному заранее сконфигурированному сценарию или интерактивно в зависимости от действий обучаемого пользователя. Например, подсистема может показывать скорость передвижения обучаемого пользователя по виртуальному пространству, время его передвижения с установившейся скоростью, На основе этих данных определяется физическая нагрузка обучаемого, которая передается подсистеме расчета и моделирования параметров дыхательной смеси для воспроизведения условий дыхания, создаваемых изолирующим дыхательным аппаратом.The subsystem for calculating physical loads and visual presentation of space consists of a processor that provides calculation of space scenes, a panoramic screen or virtual reality glasses for its realistic display, an audio system, a user interaction device (mouse, joystick, treadmill). The subsystem provides a demonstration of a dynamically changing landscape, simulates the movement and user behavior. The landscape can be changed automatically, according to a specific pre-configured scenario or interactively depending on the actions of the trained user. For example, a subsystem can show the speed of movement of a trained user in virtual space, the time of his movement with a steady speed.On the basis of these data, the physical load of the student is determined, which is transmitted to the subsystem for calculating and modeling the parameters of the respiratory mixture to reproduce the breathing conditions created by the insulating breathing apparatus.
Каждая подсистема универсального тренажера представляет собой отдельную программно-аппаратную систему, оснащенную контроллером управления целевыми характеристиками блока. Аппаратно подсистемы связаны между собой в вычислительную сеть кольцевой топологии, функционирующую под управлением стека протоколов TCP/IP.Each subsystem of the universal simulator is a separate hardware-software system equipped with a controller for controlling the target characteristics of the unit. The hardware subsystems are interconnected into a computer network of ring topology, which operates under the control of the TCP / IP protocol stack.
Универсальный тренажер функционирует следующим образом. Подсистема расчета физических нагрузок и визуального представления пространства согласно заданию демонстрирует динамически изменяющийся ландшафт. Обучаемый начинает движение в виртуальном пространстве, надев, включившись в имитатор дыхательного аппарата.Universal simulator operates as follows. The subsystem for calculating physical loads and visual representation of space according to the assignment demonstrates a dynamically changing landscape. The learner begins to move in virtual space, putting on, joining in a simulator of the breathing apparatus.
Выдыхаемая пользователем газовая смесь поступает через лицевую часть и гофрированную трубку 1 в картридж 2, проходя через устройство моделирования сопротивлению дыханию 4, и устройство моделирования состава дыхательной смеси 5 и поступает в дыхательный мешок 6. Из него через клапан избыточного давления 12 частично удаляется в атмосферу. На стадии выдоха дыхательная смесь отбирается на газовый анализ через патрубок 13. Моделирование работы дыхательного мешка 6 дополнительно осуществляется за счет удаления соответствующего количества дыхательной смеси в атмосферу через патрубок 13.The gas mixture exhaled by the user enters through the front part and the
При вдохе газовая смесь поступает из атмосферы и из дыхательного мешка в устройство моделирования состава газовой дыхательной смеси 5. Подсистема расчета и моделирования параметров дыхательной смеси управляет устройством моделирования состава дыхательной смеси 5, которое посредством клапана 11 изменяет проходные сечения отверстий 8, соединенных с трактами вдоха и выдоха и регулирует соотношение газовых объемов, обеспечивая заданную объемную долю диоксида углерода. Далее дыхательная смесь поступает в устройство моделирования сопротивления дыханию 4, управляемое подсистемами расчета физических нагрузок и визуального представления пространства и расчета и моделирования параметров дыхательной смеси. Затем дыхательная смесь, проходя через гофрированную трубку 1, нагревается до температуры, соответствующей температуре дыхательной смеси при заданных нагрузках, вычисляемой подсистемой расчеты физических нагрузок и визуального представления пространства и подсистемой расчета и моделирования параметров дыхательной смеси. Готовая дыхательная смесь поступает через лицевую часть пользователю на вдох.When inhaling, the gas mixture enters from the atmosphere and from the breathing bag into the device for modeling the composition of the gas
Операции по расчету управляющих воздействий для моделирования параметров дыхательной смеси, физической нагрузки, соответствующей передвижению в виртуальном пространстве, анализу физического состояния обучаемого, визуализации результатов расчетов, выполняются параллельно с основными. Распараллеливание вычислений осуществляется из соображений оптимизации баланса вычислительной нагрузки, приходящейся на временные интервалы стадий вдоха и выдоха.The operations for calculating the control actions for modeling the parameters of the respiratory mixture, physical activity corresponding to movement in the virtual space, analysis of the student’s physical condition, visualization of the calculation results are performed in parallel with the main ones. Parallelization of calculations is carried out for reasons of optimizing the balance of computational load per time intervals of the stages of inspiration and expiration.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131717/12A RU2597574C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Universal trainer, simulating operation of person in self-contained breathing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131717/12A RU2597574C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Universal trainer, simulating operation of person in self-contained breathing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013131717A RU2013131717A (en) | 2015-01-20 |
| RU2597574C2 true RU2597574C2 (en) | 2016-09-10 |
Family
ID=53280596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131717/12A RU2597574C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Universal trainer, simulating operation of person in self-contained breathing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2597574C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729083C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-08-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coefficient of sucking insulating breathing apparatus on chemically bound oxygen |
| RU2767723C1 (en) * | 2021-02-12 | 2022-03-18 | Акционерное общество "СУЭК-Кузбасс" | Use of digital twins in an automated system for virtual training of the user to work in the mine, an automated system for virtual training of the user to work in the mine and a method for virtual training of the user to work in the mine |
| RU214159U1 (en) * | 2022-08-01 | 2022-10-13 | Андрей Дмитриевич Романов | A simulator that simulates the breathing of a person in a means of personal respiratory protection |
| WO2024030047A1 (en) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | Андрей Дмитриевич РОМАНОВ | Human breathing simulator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325364A (en) * | 1978-01-10 | 1982-04-20 | Coal Industry (Patents) Limited | Training breathing apparatus |
| RU67452U1 (en) * | 2007-07-12 | 2007-10-27 | Сергей Яковлевич Барбулев | RESPIRATORY TEST STAND |
| US8353706B2 (en) * | 2007-01-19 | 2013-01-15 | Ocenco, Inc. | Breathing apparatus simulator |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131717/12A patent/RU2597574C2/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325364A (en) * | 1978-01-10 | 1982-04-20 | Coal Industry (Patents) Limited | Training breathing apparatus |
| US8353706B2 (en) * | 2007-01-19 | 2013-01-15 | Ocenco, Inc. | Breathing apparatus simulator |
| RU67452U1 (en) * | 2007-07-12 | 2007-10-27 | Сергей Яковлевич Барбулев | RESPIRATORY TEST STAND |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729083C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-08-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coefficient of sucking insulating breathing apparatus on chemically bound oxygen |
| RU2767723C1 (en) * | 2021-02-12 | 2022-03-18 | Акционерное общество "СУЭК-Кузбасс" | Use of digital twins in an automated system for virtual training of the user to work in the mine, an automated system for virtual training of the user to work in the mine and a method for virtual training of the user to work in the mine |
| RU214159U1 (en) * | 2022-08-01 | 2022-10-13 | Андрей Дмитриевич Романов | A simulator that simulates the breathing of a person in a means of personal respiratory protection |
| WO2024030047A1 (en) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | Андрей Дмитриевич РОМАНОВ | Human breathing simulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013131717A (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Design and implementation of fire safety education system on campus based on virtual reality technology | |
| Boada et al. | Using a serious game to complement CPR instruction in a nurse faculty | |
| JPS63502053A (en) | Training equipment for lifesaving techniques in emergencies | |
| RU2597574C2 (en) | Universal trainer, simulating operation of person in self-contained breathing apparatus | |
| Mossel et al. | VROnSite: Towards immersive training of first responder squad leaders in untethered virtual reality | |
| Morales-Mere et al. | Mixed Reality System for Education and Innovation in Prehospital Interventions at Peruvian Fire Department | |
| US20160175623A1 (en) | Hypoxia recovery system for mask off hypoxia training | |
| Boada et al. | 30: 2: A game designed to promote the cardiopulmonary resuscitation protocol | |
| Vardi et al. | Simulation-based training of medical teams to manage chemical warfare casualties | |
| Mohajervatan et al. | The efficacy of operational first aid training course in preschool children | |
| US20200168125A1 (en) | Expiratory breathing simulator device and method | |
| Karaca et al. | Comparison of the airway access skills of prehospital staff in moving and stationary ambulance simulation: a randomized crossover study | |
| Edwards et al. | Computer-and web-based simulators and virtual environments | |
| Lange et al. | Breath: A game to motivate the compliance of postoperative breathing exercises | |
| Rahouti et al. | An immersive serious game for firefighting and evacuation training in healthcare facilities | |
| CA3212102A1 (en) | System for training in cbrn risks and threats | |
| Luu et al. | Development of a mannequin for simulation-based trials involving respiratory viral spread during respiratory arrest and cardiopulmonary arrest scenarios | |
| Al-Za'areer et al. | Assessing the Effectiveness of Using Simulation on Nursing Students’ Education and Competencies about Cardiopulmonary Resuscitation | |
| RU214159U1 (en) | A simulator that simulates the breathing of a person in a means of personal respiratory protection | |
| RU2813903C1 (en) | Method and complex of devices for training breathing technique in personal respiratory protection equipment | |
| Rodriquez Jr et al. | Advancing mechanical ventilation management through simulation | |
| RU2559929C1 (en) | General-purpose automated system of forming and evaluating professional medical skills | |
| WO2024030047A1 (en) | Human breathing simulator | |
| Takeuchi et al. | Interactive simulation system for artificial ventilation on the internet: virtual ventilator | |
| US20200327825A1 (en) | Thorax and manikin for cardiopulmonary resuscitation with delivery of gaseous co2 |