СПОСОБ РЕСПИРАТОРНОЙ ПОДДЕРЖКИ ОПЕРАТОРА ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ Российский патент 2003 года по МПК A61M16/12 

Предложенное изобретение относится к медицинской технике, а именно к системам контроля и управления функциональным состоянием оператора.

Известен выбранный в качестве ближайшего аналога способ контроля и управления функциональным и физиологическим состоянием летчика в полете, согласно которому регистрируют текущие значения параметров функционального и физиологического состояния летчика, характеризующих изменение траектории движения ручки управления самолетом, дыхательный процесс с замерами фазы вдох-выдох-пауза, давление кислорода, плетизмооксигемограмму сосудов мочки уха, сравнивают полученные значения с эталонными и при выявлении критического состояния летчика подают сигнал на включение систем воздействия и стимуляции летчика (патент РФ 2170953, кл. МПК G 09 B 9/10, опубл. 20.07.2001 г. БИ 20).

Недостатком данного способа является то, что в нем не предупреждают возникновение критического состояния оператора, а только воздействуют на него, после того как состояние уже стало критическим, что может привести к временной нетрудоспособности и вследствие этого к гибели как самого оператора, так и управляемого им транспортного средства.

Технической задачей предложенного изобретения является повышение уровня обеспечения жизнедеятельности оператора, а также повышение надежности способа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе респираторной поддержки оператора во время работы, заключающемся в том, что в нем регистрируют текущие значения изменения траектории движения ручки управления транспортным средством, дыхательный процесс с замерами фазы вдох-выдох-пауза, давление кислорода в подмасочном пространстве, плетизмооксигемограмму сосудов мочки уха, изменения траектории движения ручки управления двигателем, положения педалей, определяют абсолютные величины скоростей перемещения ручки управления транспортным средством, ручки управления двигателем, педалей, формируют дыхательную смесь путем перемешивания кислорода, азота, закиси азота, воздуха, углекислого газа, причем содержание кислорода, азота, закиси азота в дыхательной смеси и влажность дыхательной смеси регулируют в прямой зависимости, а воздуха и углекислого газа в обратной от абсолютных величин скоростей перемещений ручки управления транспортным средством, ручки управления двигателем, педалей, полученную дыхательную смесь вдувают в дыхательные пути оператора под перемежающимся положительным давлением с контролем вентиляции по уровню содержания углекислого газа в артериальной крови.

Предложенное изобретение поясняется при помощи схемы, на которой представлена схема устройства респираторной поддержки оператора во время работы.

На чертеже приняты следующие обозначения:
- источники кислорода 1, азота 2, закиси азота 3, воздуха 4, углекислого газа 5, в качестве источников могут быть использованы баллоны со сжатым газом;
- элементы, регулирующие расход газов 6, 7, 8, 9 и 10, в их качестве могут быть использованы в виде пропорциональные электропневматические регуляторы;
- смеситель 11;
- измерители расхода газов 12;
- измеритель расхода дыхательной смеси 13;
- увлажнитель 14;
- дыхательная маска 15;
- блок анализа и управления 16;
- измеритель перемещений ручки управления транспортным средством 17, в качестве измерителей 17, 18, 19 могут быть использованы реостаты, оптические датчики или систем видеонаблюдения;
- измеритель перемещений ручки управления двигателем 18;
- измеритель перемещений педалей 19;
- датчик плетизмооксигемограммы 20 (например, сосудов мочки уха);
- смонтированный в дыхательной маске датчик давления 21;
- датчик давления 22;
- трубопровод 23.

Устройство работает следующим образом.

На протяжении движения датчики давления 21 и 22 передают на блок анализа и управления 16 (входные сигналы от всех измерителей и выходные сигналы на элементы, регулирующие расход газов 6, 7, 8, 9 и 10 представляют собой аналоговые или цифровые сигналы в зависимости от технических требований предъявляемых к конкретным условиям эксплуатации) информацию о давлениях в подмасочном пространстве и в кабине транспортного средства. Блок анализа и управления 16 осуществляет управление параметрами газового потока в зависимости от разности показаний датчиков давления 21 и 22. Формирование потока дыхательной смеси осуществляется при получении отрицательной разности показаний датчиков 21 и 22 (процесс вдоха). Прекращение подачи дыхательной смеси должно происходить при получении положительной разности показаний датчиков 21 и 22 (процесс выдоха), то есть в момент выравнивания внутрикабинного давления и давления под маской. Окончание выдоха характеризуется нулевой разностью показаний датчиков 21 и 22. Измеритель расхода 13 контролирует дыхательный процесс оператора, по его сигналам блок анализа и управления 16 определяет фазу вдох-выдох-пауза. Если в течение некоторого промежутка времени, который предварительно вводится в запоминающее устройство блока анализа и управления 16, не произойдет попытка вдоха, то подача дыхательной смеси продолжится в соответствии с фазой вдох-выдох-пауза, заранее определенной по показаниям измерителя расхода 13. Увлажнитель 14 производит подогрев и увлажнение газовой смеси до параметров, обеспечивающих минимум энергетических затрат человеческого организма на подогрев и увлажнение вдыхаемой смеси.

Во время прямолинейного движения датчик плетизмооксигемограммы сосудов мочки уха 20 передает информацию о содержании в крови оператора углекислого газа на блок анализа и управления 16, где поступающие данные анализируются методом сравнения с предельными величинами. Если содержание углекислого газа выходит за рамки предельных значений, то блок анализа и управления 16 формирует и передает на элементы регулирующие расход газов 6, 7, 8 сигнал об увеличении/уменьшении подачи в трубопровод 23 кислорода, азота и закиси азота, а также на элементы 9 и 10 об уменьшении/увеличении подачи в трубопровод 23 воздуха и углекислого газа в зависимости от того, увеличено или уменьшено содержание углекислого газа в артериальной крови оператора.

Если оператор начинает выполнять какой либо маневр (например, набор или снижение высоты), измерители перемещений ручки управления транспортным средством 17, ручки управления двигателем 18, педалей 19 регистрируют и передают на блок анализа и управления 16 сигналы о перемещении ручек управления транспортным средством и двигателем, педалей. Блок анализа и управления 16 по поступившим от измерителей перемещений 17, 18, 19 сигналам определяет величины перемещений, а по ним и скоростей ручек управления транспортным средством и двигателем, педалей. После чего блок анализа и управления 16 выдает команды элементам, регулирующим расход кислорода 6, азота 7, закиси азота 8, а также увлажнителю 14 об увеличении давления подачи кислорода, азота, закиси азота и увеличении влажности дыхательной смеси прямо пропорционально величинам перемещений, полученным в результате обработки сигналов от измерителей перемещений 17, 18, 19, что приведет к увеличению скорости подачи оператору дыхательной смеси и увеличению концентрации кислорода, азота и закиси азота в этой смеси.

Содержание кислорода в дыхательной смеси возрастает в связи с увеличением энергозатрат оператора (в зависимости от режимов управления транспортным средством энергозатраты оператора могут возрасти от 1,5 до 3 раз). Закись азота подается периодически кратковременно в микродозах для увеличения аэробной способности организма оператора на фоне возросших энергозатрат. Изменение абсолютного количества кислорода и азота обусловлено процессом легочной вентиляции, на одних режимах управления транспортным средством содержание кислорода в дыхательной смеси выше содержания азота, на других ниже. Также блок анализа и управления 16 выдает команду элементам, регулирующим расход воздуха 9 и углекислого газа 10 о снижении давления подачи воздуха на величину, прямо пропорциональную абсолютным величинам скоростей перемещений ручек управления транспортным средством и двигателем, педалей. Вместе с тем датчик плетизмооксигемограммы 20 передает информацию о содержании в крови оператора углекислого газа на блок анализа и управления 16.

Если содержание в крови оператора углекислого газа отклоняется от предельно допустимых значений, то коэффициенты пропорциональности увеличения давления подачи кислорода и снижения давления подачи воздуха и углекислого газа изменяются в зависимости от того, концентрацию какого газа в дыхательной смеси нужно увеличить, а какого уменьшить. После того как транспортное средство будет возвращено к прямолинейному движению, состав газовой смеси будет постепенно возвращен к доманевренному варианту. По мере снятия нагрузок, воздействующих на организм оператора, содержание углекислого газа в дыхательной смеси должно возрастать для регулирования сосудистого тонуса.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет оперативно выявлять начало воздействия на организм оператора транспортного средства факторов различных перегрузок и формировать необходимую по химическому составу дыхательную смесь, подаваемую оператору, что значительно повышает уровень обеспечения жизнедеятельности оператора. За счет этого повышается надежность сохранения нормальной работоспособности оператора под воздействием перегрузок, что в свою очередь приведет к сохранению как здоровья оператора, так и управляемого им транспортного средства.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам контроля и управления функциональным состоянием оператора. Согласно способу респираторной поддержки оператора во время работы регистрируют текущие значения изменения траектории движения ручки управления транспортным средством, дыхательный процесс с замерами фазы вдох-выдох-пауза, давление кислорода в подмасочном пространстве, плетизмооксигемограмму сосудов мочки уха, изменения траектории движения ручки управления двигателем, положения педалей. Определяют абсолютные величины скоростей перемещения ручки управления транспортным средством, ручки управления двигателем, педалей, формируют дыхательную смесь путем перемешивания кислорода, азота, закиси азота, воздуха, углекислого газа. Содержание кислорода, азота, закиси азота в дыхательной смеси и влажность дыхательной смеси регулируют в прямой зависимости, а воздуха и углекислого газа в обратной от абсолютных величин скоростей перемещений ручки управления транспортным средством, ручки управления двигателем, педалей, полученную дыхательную смесь вдувают в дыхательные пути оператора под перемежающимся положительным давлением с контролем вентиляции по уровню содержания углекислого газа в артериальной крови. Технический результат заключается в повышении надежности и повышении уровня обеспечения жизнедеятельности оператора. 1 ил.

Способ респираторной поддержки оператора во время работы, заключающийся в том, что в нем регистрируют текущие значения изменения траектории движения ручки управления транспортным средством, дыхательный процесс с замерами фазы вдох-выдох-пауза, давление кислорода в подмасочном пространстве, плетизмооксигемограмму сосудов мочки уха, отличающийся тем, что в нем регистрируют текущие значения изменения траектории движения ручки управления двигателем, положения педалей, определяют абсолютные величины скоростей перемещения ручки управления транспортным средством, ручки управления двигателем, педалей, формируют дыхательную смесь путем перемешивания кислорода, азота, закиси азота, воздуха, углекислого газа, причем содержание кислорода, азота, закиси азота в дыхательной смеси и влажность дыхательной смеси регулируют в прямой зависимости, а воздуха и углекислого газа в обратной от абсолютных величин скоростей перемещений ручки управления транспортным средством, ручки управления двигателем, педалей, полученную дыхательную смесь вдувают в дыхательные пути оператора под перемежающимся положительным давлением с контролем вентиляции по уровню содержания углекислого газа в артериальной крови.