ГИПОКСИКАТОР Российский патент 1997 года по МПК A61M16/00 

Изобретение относится к медицине и хранению сельхозпродукции и музейных ценностей. Изобретение может быть использовано для создания газовой гипоксической смеси, т. е. смеси с пониженным содержанием кислорода, которая применяется для лечения и профилактики ряда заболеваний, для тренировки спортсменов, а также в качестве газовой среды в хранилищах овощей и фруктов, музейных помещениях и т.п.

Известны устройства для хранения плодов в виде камеры с холодильным агрегатом, увлажнителем и вентиляционными отверстиями, через которые в камеру от баллонного источника газа может подаваться соответствующая среда.

Однако необходимость использования баллонов с газом делает подобные устройства дорогостоящими, неавтономными и создают неудобства для пользователя.

Известна также реанимационная установка, содержащая две камеры давления со средствами впуска дыхательной смеси от независимых источников, измерители давления, увлажнитель, средства поддержания температуры воздуха, соответствующие соединительные патрубки и вентили (см. патент США N 4481938, кл. А 61 Н 31/02, 1984).

Недостатком данной установки также является неавтономность, зависимость от наличия баллонов с газом, а также значительные габариты.

Известна также гипербарическая камера, которая при условии подачи в нее смеси с пониженным содержанием кислорода, может быть использована в качестве гипоксикатора (см. патент США N 4296743, кл. A 61 H 31/02, 1981). Камера включает корпус с патрубками, вентили, таймер, усилитель, увлажнитель, датчик расхода и датчик давления, причем все перечисленные элементы выполнены механическими и единственным источником энергии является давление газа, который подается от смесителя.

Однако и данному устройству присущи те же недостатки, обусловленные использованием баллонных источников газовой смеси: высокие масса и габариты, неавтономность, высокие эксплуатационные расходы.

Наиболее близкой к предложенному устройству является устройство для климатотерапии (см. а.с. СССР N 1526688, кл. A 61 G 10/00, 1989), содержащее источник давления, выполненный в виде основного компрессора, сообщенного с газоразделительным модулем, выполненным в виде последовательно соединенных газоразделительных мембранных модулей с двумя выходами, первый из которых через вентиль, установленный на входе датчика расхода сообщен со средством подачи гипоксической смеси к потребителю.

Однако и данному устройству присущи те же недостатки, высокие масса и габариты, высокие эксплуатационные расходы, низкая эффективность газоразделения.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является создание малогабаритного автономного и недорогого гипоксикатора.

Указанный результат достигается тем, что известный гипоксикатор, содержащий источник давления газоразделительный модуль, вентиль и датчик расхода, снабжен подвижным корпусом с одним входным и двумя выходными патрубками, вакуумным компрессором, воздухозаборник которого сообщен со вторым выходом последнего мембранного модуля, а выход вакуумного компрессора с воздухозаборником основного компрессора, что существенно увеличивает эффективность газоразделения. Указанный результат достигается также особенностями выполнения самого мембранного модуля, который в отличие от известных решений, где элементы газоразделения выполнены в виде полимерных мембран в виде полого волокна, выполнен в виде пакета из газонепроницаемых прокладок, упругих тарельчатых диафрагм и газоразделительных мембран на пористых прокладках.

При этом гипоксикатор может быть снабжен фильтром и/или увлажнителем, установленными между газоразделительным модулем и соответствующим выходным патрубком корпуса.

Рекомендуется гипоксикатор снабжать вентилятором, установленным с возможностью обдува основного и вакуумного компрессоров.

Кроме того датчик расхода гипоксикатора снабжен циферблатом, размещенным на корпусе.

При этом мембранный элемент может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с соответствующими входным и двумя выходными патрубками, один из которых соединен с осевым коллекторным каналом пакета из газонепроницаемых прокладок, упругих тарельчатых диафрагм с профилированным центральным отверстием и газоразделительных мембран закрепленных на пористых прокладках.

Кроме того осевой коллекторный канал может быть выполнен в виде полого опорного цилиндра с боковыми отверстиями.

Рекомендуется выполнять тарельчатые диафрагмы вогнутыми в сторону входного патрубка корпуса мембранного модуля.

Целесообразно также тарельчатые диафрагмы выполнять профилированными с двухсторонними выступами. Кроме того, гипоксикатор может быть снабжен втулками с боковыми фланцами, между которыми размещены тарельчатые диафрагмы соответствующих пакетов.

При этом втулки могут быть выполнены с осевыми двухсторонними выступами, расположенными на их внутренней поверхности.

Целесообразно также выполнить боковые фланцы втулок с кольцевой проточкой для газонепроницаемых прокладок.

Рекомендуется тарельчатые диафрагмы выполнять из полистирола.

Кроме того, пористые прокладки могут быть выполнены из металлокерамики.

При этом газоразделительная мембрана может быть выполнена из поливинилтриметилсилана.

Рекомендуется также корпус мембранного модуля выполнять из стеклопластика.

Кроме того средство для подсоединения гипоксикатора к потребителю может быть выполнено в виде маски.

На фиг. 1 и 2 представлены функциональные схемы двух вариантов гипоксикатора, используемых для медицинских целей и для хранения сельхозпродукции соответственно; на фиг.3 разрез мембранного модуля; на фиг.4,5 втулка (вид сбоку и поперечный разрез).

Показанный на фиг. 1 гипоксикатор содержит последовательно соединенные компрессор 1, газоразделительный модуль 2, фильтр 3, вентиль 4 и датчик расхода 5. Элементы 1 5 вместе с вентилятором 6 могут быть установлены в подвижном корпусе 7 с входным патрубком 8, выходным кислородным патрубком 9 и выходным азотным патрубком 10.

В представленном на фиг.2 устройстве газоразделительный модуль выполнен в виде двух мембранных модулей 11, 12. На выходе модуля 12 включен увлажнитель 13. Гипоксикатор содержит также компрессор 14 и вакуумный компрессор 15, воздухозаборник которого соединен с кислородным патрубком модуля 12 (вторым выходным патрубком последнего мембранного модуля). Выходной патрубок 16 может быть подключен к камере 17.

Мембранный модуль (фиг.3) размещен в цилиндрическом корпусе 18 с основаниями 19, 20, входным патрубком 21 и выходными 22, 23. Последний патрубок является продолжением коллекторного канала пакета, расположенного в полости корпуса 18 соосно с ним. Указанный пакет может удерживаться опорным цилиндром 24 с отверстиями в месте расположения пористых прокладок или втулками 24. Пакет образован газонепроницаемыми прокладками 25, втулками 26, на которых установлены упругие тарельчатые диафрагмы 27 и пористыми прокладками 28, на поверхности которых расположены газоразделительные мембраны (не показаны).

Втулки 26 имеют вид кольца с фланцами 29 и внутренними двусторонними выступами 30. На фланцах 29 выполнена кольцевая проточка 31.

Выходной патрубок 10 (фиг.1) может быть подключен к маске 32.

На фиг.2 показано также, что выходное давление компрессора 14 равно Р1, а процедуры указывают содержание азота в смеси.

Особенностью предлагаемого гипоксикатора является то, что элементы гипоксикатора расположены в подвижном корпусе, а использование вакуумного компрессора и соединения его с кислородным выходом последнего мембранного модуля, а также использование мембранного модуля в виде пакета из газонепроницаемых прокладок и газоразделительных мембран, а также использование датчика расхода 5, который градуируется вместе с компрессором и газоразделительным модулем, позволяет существенно повысить эффективность газоразделения, снизить массу, габариты и стоимость устройства.

Фильтр 3 и увлажнитель 13 может быть установлен на выходе датчика расхода 5.

Диафрагмы 27 представляют собой тарелки с круглым центральным отверстием и прилежащими к нему отдельными равномерно расположенными периферийными отверстиями для прохода воздуха возможно ближе к оси тарелки. Диафрагмы 27 могут быть также выполнены с одним центральным отверстием сложной формы, например, в виде окружности с выступами или впадинами, по форме напоминающими цветок ромашки. Двусторонние выступы (на чертеже не показаны) равномерно располагаются по поверхности диафрагмы 27.

Указанные выше материалы для изготовления элементов модуля являются оптимальными для достижения вышеназванного результата, но могут быть заменены аналогичными. Например, вместо полистирола можно использовать полихлорвинил или резину, вместо металлокерамики пенопласт или полиуретан, а мембраны изготавливать из полисилоксанариалата или полиметилпентета. Разумеется в составе гипоксикатора может быть использован в иной мембранный газоразделительный модуль из числа известных (см. напр. патент Франции N 9006316, кл. B 01 D 46/54, 1990). Однако применение вышеописанного модуля предпочтительно, так как обеспечивает высокую степень разделения, высокую производительность устройства в целом, а также позволяет наиболее точно связывать состав смеси с расходом газа.

Как явствует из изложенного (фиг.1-5) газоразделительный модуль представляет собой один или несколько соединенных последовательно мембранных модулей. Гипоксикатор работает следующим образом. Компрессор 1 (14) всасывает воздух через патрубок 8 и подает его в полость газоразделительного модуля 2 через патрубок 21 мембранного модуля 11 под давлением Р1, превышающим атмосферное давление. По мере прохождения воздуха через отверстия диафрагм 27 и над прокладками 28, кислород проникает через газоразделительные мембраны в коллекторный канал и воздух, обогащенный кислородом через патрубок 23 мембранного модуля 11 поступает на выходной патрубок 9 корпуса гипоксикатора, а обогащенный азотом воздух поступает через выходной патрубок 22 модуля 11 на входной патрубок 21 мембранного модуля 12. По мере прохождения газовой смеси через газоразделительные элементы модуля 12 происходит дальнейшее ее газоразделение подобно тому, как это происходит в модуле 11, только коллекторный канал модуля 12, через выходной патрубок 23 модуля 12 соединен с воздухозаборником вакуумного компрессора 15, выход которого соединен с воздухозаборником основного компрессора 14. Газовая смесь еще больше обогащенная азотом через фильтр 3 и/или увлажнитель 13 из патрубка 22 модуля 12 подается в маску 32 или камеру 17. При этом упругость диафрагм 27 и их форма способствует ламинарному прохождению смеси газов через полость корпуса 18 и одновременно позволяет модулю 1 выдерживать перегрузки при подключении компрессора 1 (14). Этому же способствует форма втулок 26, фиксирующих диафрагмы 27 в пакете.

При проведении испытаний гипоксикатора концентрация азота на выходе газоразделительного мембранного модуля 12 достигала 98% Изменение состава выходной смеси гипоксикатора обеспечивается уменьшением выходного давления компрессора 1 (14) и контролируется датчиком 5.

Таким образом, предлагаемый гипоксикатор может с успехом быть использован в медицине и спортивной медицине, в сельском хозяйстве и других областях, поскольку является недорогим и компактным источником обогащенного и обедненного кислородом воздуха.

Использование: для лечения и профилактики заболеваний, тренировки спортсменов, хранения сельскохозяйственной продукции и музейных экспонатов. Сущность изобретения: гипоксикатор содержит газоразделительный модуль, состоящий из последовательно соединенных мембранных модулей, двух компрессоров, один из которых подсоединен к газоразделительному модулю, а второй - к воздухозабойнику указанного компрессора и к выходу последнего мембранного модуля. Газоразделительный модуль, компрессоры, вентиль и датчик расхода размещен в корпусе, входной патрубок которого сообщен с воздухозаборником основного компрессора, а второй выходной патрубок одним концом соединен со средством, подсоединения к потребителю, а другим - через вентиль и датчик расхода - с первым выходом последнего мембранного модуля. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гипоксикатор, содержащий источник давления, выполненный в виде основного компрессора, сообщенного с газоразделительным модулем, выполненным в виде последовательно соединенных мембранных модулей с двумя выходами, первый из которых через вентиль, установленный на входе датчика расхода, сообщен с вторым выходом последнего мембранного модуля, а вывод вакуумного компрессора
с воздухозаборником основного компрессора, при этом оба компрессора, газоразделительный модуль, вентиль и датчик расхода размещены в корпусе, входной патрубок которого сообщен с воздухозаборником основного компрессора, один из выходных патрубков корпуса с вторым выходом первого мембранного модуля, а второй выходной патрубок одним концом соединен со средством подсоединения к потребителю, а другим через вентиль и датчик расхода с первым выходом последнего мембранного модуля. 2. Гипоксикатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен фильтром и/или увлажнителем, установленными между газоразделительным модулем и соответствующим выходным патрубком корпуса. 3. Гипоксикатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен вентилятором, установленным с возможностью обдува основного и вакуумного компрессоров. 4. Гипоксикатор по пп.1 3, отличающийся тем, что датчик расхода гипоксикатора снабжен циферблатом, размещенным на корпусе. 5. Гипоксикатор по пп. 1 4, отличающийся тем, что мембранный модуль выполнен в виде цилиндрического корпуса с входным и двумя выходными патрубками, первый из которых соединен с осевым коллекторным каналом пакета из газонепроницаемых прокладок, упругих тарельчатых диафрагм с профилированным центральным отверстием и газоразделительных мембран, закрепленных на пористых прокладках. 6. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что осевой коллекторный канал выполнен в виде полого опорного цилиндра с боковыми отверстиями. 7. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что тарельчатые диафрагмы выполнены вогнутыми в сторону входного патрубка корпуса мембранного модуля. 8. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что тарельчатые диафрагмы выполнены профилированными с двусторонними выступами. 9. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что он снабжен втулками с боковыми фланцами, между которыми размещены тарельчатые диафрагмы соответствующих пакетов. 10. Гипоксикатор по п.9, отличающийся тем, что втулки выполнены с осевыми двусторонними выступами, расположенными на их внутренней поверхности. 11. Гипоксикатор по п. 9, отличающийся тем, что боковые фланцы втулок выполнены с кольцевой проточкой для газонепроницаемых прокладок. 12. Гипоксикатор по п. 5, отличающийся тем, что тарельчатые диафрагмы выполнены из полистирола. 13. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что пористые прокладки выполнены из металлокерамики. 14. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что газоразделительная мембрана выполнена из поливинилтриметилсилана. 15. Гипоксикатор по п.5, отличающийся тем, что корпус мембранного модуля выполнен из стеклопластика. 16. Гипоксикатор по пп. 1 15, отличающийся тем, что средство для подсоединения к потребителю выполнено в виде маски.