ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2004 года по МПК A62B7/08 

Изобретение относится к устройствам для поддержания жизни человека в непригодной для дыхания газовой среде или в воде, в частности к изолирующим противогазам и аквалангам.

Из широко известных устройств указанного назначения выделим дыхательные аппараты (ДА), каждый из которых содержит источник газообразного кислорода в виде регенеративного патрона с химически связанным кислородом, дыхательный мешок, дыхательную маску и элементы газораспределения (шланги, клапаны и пр.), соединенные с возможностью обеспечения циклов “вдох-выдох”. Многообразие конструктивного исполнения ДА указанного типа весьма велико. Однако, поскольку суть изобретения применима практически к любому ДА с регенеративным патроном, ДА в указанном составе можно принять в качестве обобщенного аналога и, вместе с тем, прототипа к изобретению. В подтверждение этого рассмотрим два устройства, описанные в /1/, /2/.

ДА /1/ содержит регенеративный патрон с химически связанным кислородом; дыхательный мешок с клапаном избыточного давления; воздуховод, соединяющий выход регенеративного патрона с дыхательным мешком; клапанную коробку с клапанами выдоха и вдоха, соединенными соответственно со входом регенеративного патрона и дыхательным мешком; дыхательную маску, соединенную шлангом с клапанной коробкой.

Работает ДА /1/ следующим образом. После вдоха атмосферного воздуха и наложения на лицо человека маски следует выдох газа из легких. Это оказывается возможным благодаря тому, что возникающее в маске, шланге и клапанной коробке повышенное давление приводит к открытию клапана выдоха (клапан вдоха закрыт). Выдыхаемый газ передается в регенеративный патрон, вступает там во взаимодействие с кислородобразующим веществом и по воздуховоду вместе с вновь образовавшимся газообразным кислородом переносится в дыхательный мешок, соответственно увеличивающийся в объеме. При возможном увеличении давления газа в дыхательном мешке выше расчетного (например, из-за слишком интенсивного выделения кислорода в регенеративном патроне) срабатывает клапан избыточного давления. В фазе вдоха давление в маске, шланге и клапанной коробке уменьшается, клапан выдоха закрывается, клапан вдоха открывается и обогащенный кислородом газ из дыхательного мешка через клапанную коробку и шланг поступает в легкие. В последующих циклах “вдох-выдох” изложенный порядок действий ДА повторяется.

ДА /2/ отличается от ДА /1/ лишь тем, что выдыхаемый газ поступает в регенеративный патрон не непосредственно, а через улавливатель избыточной влаги, выполненный в виде камеры с выступающим снизу патрубком, причем верхняя часть камеры соединена с выходом клапана выдоха, а нижняя часть патрубка - с регенеративным патроном. Водяной пар в выдыхаемом газе, попадая в камеру улавливателя, конденсируется на ее стенках и в патрубок, соединенный с патроном, газ поступает “осушенным”. Качество работы регенеративного патрона повышается.

К недостаткам известных ДА описанного типа можно отнести сравнительно небольшое время Т защитного действия, определяемое количеством кислородгенерирующего реагента в регенеративном патроне приемлемых габаритов.

Задачей изобретения является создание ДА с увеличенным значением Т.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в существенном (предположительно - многократном) увеличении времени Т защитного действия ДА при том же количестве реагента в регенеративных патронах. При исходном значении Т количество кислородгенерирующего реагента в регенеративном патроне может быть соответственно уменьшено.

Указанный технический результат достигается тем, что дыхательный аппарат, содержащий источник газообразного кислорода в виде регенеративного патрона с химически связанным кислородом, дыхательный мешок, дыхательную маску и элементы газораспределения, соединенные с возможностью обеспечения циклов “вдох-выдох”, дополнен регулятором интенсивности генерации и/или расхода газообразного кислорода в соответствии с потребностями эндогенно-дышащего человека.

Эндогенным называется дыхание с пониженным потреблением кислорода атмосферного воздуха за счет развития механизма выработки молекул кислорода непосредственно в легких человека. К такому же типу дыхания можно отнести дыхание в среде выдыхаемого газа с малой “подпиткой” атмосферным воздухом или газообразным кислородом от иного источника, т.е. в среде с относительно малой концентрацией кислорода и высокой - углекислого газа. Эндогенное дыхание и дыхательная тренировка для его развития известным способом являются весьма эффективными способами оздоровления людей /3, 4/, поскольку “пробуждают” в организме человека механизм выработки молекул кислорода самими клетками этого организма подобно тому, как это происходит, по-видимому, в организмах китов и дельфинов, способных длительное время находиться под водой. Доказано, например, /4/, что после нескольких месяцев ежедневных кратковременных тренировок для развития эндогенного дыхания потребление кислорода атмосферного воздуха у людей в состоянии покоя уменьшается до 10-15% от средней нормы потребления нетренированного организма, а при умеренной ходьбе - до 7-10%. Таким образом, кажущееся на первый взгляд абсурдным предложение о создании дыхательного аппарата с дыханием выдыхаемым газом при малой “подпитке” газообразным кислородом, генерируемым регенеративным патроном, имеет фундаментальное научное и практическое обоснование.

Суть изобретения рассмотрим по прилагаемому чертежу с примером ДА, где обозначено: 1 - регенеративный патрон с химически связанным кислородом (реагент выделен штриховкой); 2 - дыхательный мешок с клапаном 3 избыточного давления; 4 - воздуховод, соединяющий выход регенеративного патрона с дыхательным мешком; 5 - регулируемый пневмодроссель в воздуховоде 6, включенном параллельно регенеративному патрону; 7 - клапанная коробка с клапаном 8 выдоха, соединенным со входом регенеративного патрона, и клапаном 9 вдоха, соединенным с дыхательным мешком; 10 - шланг, соединяющий клапанную коробку с дыхательной маской, на чертеже не показанной; основные направления газовых потоков на чертеже обозначены стрелками.

ДА с указанными элементами работает следующим образом.

При выдохе газа из легких в шланг 10 возникающее в этом шланге повышенное давление передается клапанной коробке 7. Это приводит к открытию клапана 8 выдоха (клапан 9 вдоха закрыт), выдыхаемый газ передается в регенеративный патрон 1, вступает там во взаимодействие с кислородобразующим веществом и по воздуховоду 4 вместе с вновь образовавшимся газообразным кислородом переносится в дыхательный мешок 2, соответственно увеличивающийся в объеме. В мешок 2 через воздуховод 6 с дросселем 5 попадает часть и самого выдыхаемого газа. При возможном увеличении давления газа в дыхательном мешке выше расчетного (например, из-за слишком интенсивного выделения кислорода в регенеративном патроне) срабатывает клапан 3 избыточного давления. В фазе вдоха давление в шланге 10 и клапанной коробке 7 уменьшается, клапан 8 выдоха закрывается, клапан 9 вдоха открывается и обогащенный кислородом газ из дыхательного мешка через клапанную коробку 7 и шланг 10 поступает в маску и легкие. В последующих циклах “вдох-выдох” наложенный порядок действий ДА повторяется. Подстройка расхода обогащенного кислородом газа из регенеративного патрона под текущий уровень потребности человека-пользователя ДА, адаптированного к эндогенному режиму дыхания, осуществляется путем изменения проходного сечения дросселя 5. Так, увеличение этого сечения приводит к уменьшению сопротивления току выдыхаемого газа по сравнению с сопротивлением регенеративного патрона, к уменьшению тока выдыхаемого газа через этот патрон и к снижению интенсивности генерации газообразного кислорода. Концентрация углекислого газа во вдыхаемом газе при этом увеличивается, достигая в пределе величины порядка 5%, а концентрация кислорода уменьшается (в пределе - до уровня, определяемого интенсивностью генерации кислорода легкими). Время дыхания соответствующим образом тренированного человека в условиях даже полной блокировки тока кислорода из регенеративного патрона может составить десятки минут.

ЛИТЕРАТУРА

1. Респиратор с химически связанным кислородом. Описание изобретения к патенту SU 1789231 (А 62 В 7/08) с приоритетом от 23.01.1993.

2. Водолазный дыхательный аппарат. Описание изобретения к патенту SU 1682261 (В 63 С 11/24); 07.10.1991.

3. В.Ф.Фролов. Эндогенное дыхание - медицина третьего тысячилетия. - Изд. OOO “Динамика”, г. Новосибирск, 2001.

4. В.Ф.Фролов. Способ тренировки дыхательной системы. Описание изобретения к патенту RU 2123865 C1 (А 61 M 16/00), 27.12.1998.

Устройство предназначено для поддержания жизни человека в непригодной для дыхания газовой среде или в воде. Дыхательный аппарат содержит источник газообразного кислорода в виде регенеративного патрона с химически связанным кислородом, дыхательный мешок, дыхательную маску и элементы газораспределения, соединенные с возможностью обеспечения циклов “вдох-выдох”. Аппарат дополнен регулятором интенсивности генерации и/или расхода газообразного кислорода в соответствии с потребностями эндогенно-дышащего человека. Данное устройство позволяет увеличить время пребывания человека в непригодной для дыхания среде. 1 ил.

Дыхательный аппарат, содержащий источник газообразного кислорода в виде регенеративного патрона с химически связанным кислородом, дыхательный мешок, дыхательную маску и элементы газораспределения, соединенные с возможностью обеспечения циклов «вдох-выдох», дополнен регулятором интенсивности генерации и/или расхода газообразного кислорода в соответствии с потребностями эндогенно-дышащего человека.