Микроклиматическая камера Советский патент 1992 года по МПК A61G11/00 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для газовой терапии новорожденных и детей в условиях регулируемого микроклимата. Различные конструкции микроклиматических камер широко известны.

Известна, например, микроклиматическая камера, содержащая корпус с ложем, спирометр, адсорбер, а также систему автоматического поддержания параметров дыхательной смеси, пневматически соединенную со спирометром и полостью корпуса, выполненного в виде вертикальной стойки, на которой укреплены герметизирую ющая кольцевая прокладка и направляющие подвижного цилиндра, открытого со стороны кольцевой прокладки и закрытого

со стороны противоположной, причем система автоматического поддержания параметров дыхательной смеси выполнена в виде последовательно соединенных увлажнителя, дюзного дозатора, регулируемых источников тепла и холода, сигнализаторов отключений параметров дыхательной смеси от заданных значений, а подвижный цилиндр выполнен из прозрачного ударопрочного материала с малой теплопроводностью. .

Известное устройство обладает значительной сложностью и низкой точностью Поддержания заданного значения относительной влажности газовой смеси, что связано с отсутствием автомати.чоского регулирования относительной влажности и

влиянием на параметры смеси характеристик смеси до момента влагообработки.

Наиболее близким к устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является микроклиматическая камера, содержащая раму, открываемую камеру, подушку, баллон для сжатого газа, контрольное и терапевтическое оборудование, систему циркуляционных газовых каналов с размещенными в них нагревателями и увлажнителем, а также капсулу, размещенную в камере, причем циркуляционный канал, сопряженный с вентиляционным отверстием капсулы, снабжен регулятором циркулирующего потока газа через увлажнитель, а капсула снабжена нагревателем, расположенным под подушкой и оборудованием для контроля нагрева,

недостатком известного устройства является низкая точность поддержания заданного значения параметров газовой смеси, что связано с отсутствием автоматического регулирования относительной влажности. Кроме того, известное устройство обладает достаточной инерционностью и большим временем подготовки к работе. Этот недостаток связан с необходимостью длительного первоначального прогрева воздуха и систем увлажнения при включении устройства.

Целью изобретения является повышение точности поддержания заданных параметров Глазовой смеси и уменьшение времени подготовки устройства к работе.

Цель достигается тем, что микроклиматическая камера, содержащая открываемую камеру, баллон для сжатого газа, контрольное оборудование, систему газовых каналов с размещенными в ней первым нагревателем и первым увлажнителем, первый датчик температуры, установленный на входе в открываемую камеру, второй нагреватель и блок управления, содержит также вентилятор, второй увлажнитель, причем увлажнители выполнены в виде воздуховодов с размещенными в нижней части и обогреваемыми соответственно вторым и третьим нагревателями поддонами с водой, во втором увлажнителе установлены форсуночные устройства с забором воды из поддона и второй датчик температуры, а линия сжатого газа подключена к форсуночным устройствам через эжектор, размещенный в газовом канале, выходы первого и второго датчиков температуры подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, первый, второй и третий нагреватели подключены соответственно к первому, второму и третьему . выходам блока управления.

Цель достигается также тем, что блок управления содержит регулятор температуры, вход которого подключен к первому входу блока, а выход к первому выходу блокд, и регулятор относительной влажности воздуха, первый и второй входы которого подключены к первому и второму входам блока, а выход через усилитель мощности подключен к второму выходу блока и через дифференциатор к третьему выходу блока.

Цель может достигаться также и тем. что блок управления содержит первый и второй регуляторы температуры и реле времени, причем вход первого регулятора температуры соединен с первым входом блока, выход первого регулятора температуры соединен с первым выходом блока, вход второго регулятора температуры подключен к второму входу блока, а выход - к второму выходу блока и к первой клемме обмотки реле времени, вторая клемма которой подключена к первой шине питания, вторая шина питания подключена через замыкающий контакт реле времени.к первой клемме его обмотки, а через размыкающий контакт к выдержкой времени на размыкание - к третьему выходу блока.

Использование форсуночных устройств, нагревателей, поддонов, регуляторов температуры и влажности, как и других указанных выше элементов широко известно как в различных конструкциях микроклиматических камер, так и в различных кондиционерах и других устройствах для обработки воздуха.

Неизвестнь1м в конструкциях микроклиматических камер, а также иного оборудования с влажностной обработкой воздуха, является одновременное использование двух увлажнителей последовательно включенных по тракту влагообработки воздуха, причем первый из увлажнителей обеспечивает увлажнение за счет испарения влаги с поверхности воды, залитой в поддон, а второй- за счет распыления влаги, забираемой из поддона. Одновременное использование данных признаков совместно с блоком управления позволяет получить положительный эффект, не равный сумме эффектов от отдельных составляющих, а именно, помимо влагообработки (эффект от отдельных составляющих) обеспечить автоматическое регулирование влажности с .высокой степенью точности и уменьшить время для подготовки камеры к работе при простоте технической реализации устройства.

Наличие дополнительного положительного эффекта доказывается следующим. При регулировании относительнойвлажно сти воздуха и газовых смесей используются

различные автоматические регуляторы, основанные на разл}4чных принципах измерения относительной влажности. Все известные методы измерения относительной влажности требуют создания достаточно сложных регуляторов. Одним из наиболее простых по конструктивному исполнению и наиболее известным является так называемый психрометрический метод измерения относительной влажности. В этом случае относительная влажность определяется как некоторая функция от разности температур сухого и мокрого термометров. Однако для работы таких регуляторов необходимы специальные сложные устройства для обеспечения постоянного смачивания, мокрого термометра, Mto значительно у.сложняет конструкцию. В предлагаемой конструкции один увлажнитель (с увлажнением за счет испарения) используется для регулирования содержания влаги в газовой смеси, а второй (с увлажением за счет распыления)-для измерения значения относительной влажности и ускорения процесса подготовки камеры к работе. Это обеспечивается за счет того, что в процессе распыления влаги температура воды в поддоне соответствующего увлажнителя становится равной температуре мокрого термометра. Это позволяет одновременно с эффективным увлажнением за счет двух работающих камер обеспечить простое технически без специальных увлажняющих устройств измерение соответственно и регулирование относительной влажности. Поскольку процесс влагообработки и нагрева воздуха в любом случае процесс инерционный и инерционность процесса определяется расходом газовой смеси, массой нагреваемых элементов и т.д., то использование нагревателя в поддоне Форсуночной камеры позволяет при его использовании на начальном этапе разогрева камеры интенсифицировать процесс нагрева и уменьшить время подготовки камеры к работе. По отношению к прототипу это обеспечивает повышение точности управления, уменьшение времени подготовки камеры, а по отношению к иным известным устройствам, в том числе кондиционирования, позволяет значительно упростить конструкцию аналогичных устройств.

Таким образом, одновременное использование двух разнотипных увлажнителей совместноС блоком управления, обеспечивающим заданный алгоритм функционирования увлажнителей, является существенным отличительным признаком предлагаемого устройства.;

Нафиг.1 представлена структурная схема микроклиматической камеры, на фиг.2 и 3 - принципиальные схемы выполнения блока управления, варианты. Микроклиматическая камера содержит

входной фильтр 1, входную камеру 2 с вентилятором 3 и электронагревателем 4 воздуха, переходной патрубок 5, воздуховод 6 с расположенными внизу поддонами 7 и 8,

выходной фильтр 9 и выходной патрубок 10, соединенный с открываемой камерой 11. Камера содержит также трубопровод 12 прдачи сжатого газа от баллона или другого источника (на фиг.1 не показан), соединенный через эжектор 13 с форсунками 14. Забор воды из поддона 8 для форсунок И осуществляется через трубку 15. Залив воды в поддоны осуществляется с помощью горловины 16, причем перегородка 17 между

поддонами снабжена обратным клапаном 18. В воздуховоде 6 и патрубке 10 установлены датчики 19 и 20 температуры, подключенные к блоку 21 управления с помощью которого осуществляется управление

вентилятором 3, электронагревателем 4, а также установленными в поддонах электронагревателями 22 и 23.

Блок 21 управления содержит (фиг.2) регулятор 24 температуры, регулятор 25 относительной влажности, дифференциатор 26, усилитель 27 мощности и переключатель 28.

Блок 21 управления в частном случае может .содержать (фиг.З) регуляторы 29 и 30 температуры, реле 31 времени с контактами 32 и 33 и переключатель 34.

В качестве регулятора относительной влажности может быть использован, например, регулятор относительной влажности (авт.св. СССР Ms 1062663, 1983).

Работа микроклиматической камеры осуществляется следующим образом. В открываемую камеру 11 помещается больной ребенок. При использовании блока управления по схеме (фиг.2) осуществляется включение переключателя 28 и напряжение питающей сети поступает на электродвигатель вентилятора 3 и на регулятор 24температуры и регулятор относительной влажности 25, обеспечивая тем самым их включение. Поскольку.в начальный момент включения камеры параметры воздуха не соответствуют заданным, то в необходимых случаях помещение ребенка в камеру 11 осуществляется по истечении заданного времени после включения переключателя 8. Регулятор 24 настраивается на заданное значение температуры приточного воздуха в открываемой камере 11, которое контролируется датчиком 20 температуры.

Регулятор 25 относительной влажности настраивается на заданное значение относительной влажности приточного воздуха, которая контролируется пи значениям двух температур - температуры, измеряемой датчиком 20, и температуры, измеряемой датчиком 19. Включается подача сжатого газа по трубопроводу 12 вентилем на баллоне или с помощью иного устройства (на фиг.1 элементы включения сжатого газа не показаны). Воздух помещения через входной фильтр 1 поступает под воздействием тяги вентилятора 3, размещенного во входной камере 2, через нагреватель 4 в переходной патрубок 5. Нагретый воздух из переходного патрубка 5 поступает в воздуховод 6 с размещенными в нижней части поддонами 7 и 8. В зоне поддона 7 осуществляется увлажнение воздуха за счет испарения влаги с поверхности воды, находящейся в поддоне 7, причем степень испарения влаги изменяется за счет изменения степени нагрева электронагревателя 22.

Увлажненный воздух поступает в зону поддона 8, где увлажняется за счет распыления влаги форсунками 14. Распыление влаги осуществляется под воздействием сжатого газа, поступающего по трубопроводу 12 через эжектор 13. За счет наличия эжектора 13 осуществляется предварительный подсос воздуха из первой, части воздуховода 6, что позволяет при изменении степени эжектирования регулировать соотношение газа и воздуха и обеспечить некоторое усреднение характеристик воздуха во второй части воздуховода. Насыщенный влагой воздух поступает через выходной фильтр 9 и через патрубок 10 в открываемую камеру 11. В случае отклонения температуры воздуха от заданного значения, что контролируется датчиком 20 температуры от блока 21 управления поступает соответствующий сигнал (с выхода регулятора 24) на вход электронагревателя 4, поддерживая заданное значение температуры. В первоначальный момент включения микроклиматической камеры, когда происходит достаточный интенсивный процесс изменения относительной влажности, напряжение с выхода регулятора 25 относительной влажности поступает через усилитель 27 мощности на вход электронагревателя 22 и через дифференциатор (дифференцирующий усилитель мощности) 26 на вход электронагревателя 23. Поэтому в первоначальный момент происходит интенсивный нагрев воздуха как за счет работы электронагревателя 4 на входе воздуха, так и за счет нагрева воздуха подогретой водой с помощью нагревателя 23. При приближении

относительной влажности к заданному значению влияние электронагревателя 23 уменьшается и значение относительной влажности поддерживается за счет изменения степени нагрева электронагревателя 22. При этом температура воды в поддоне 8 приобретает значение, близкое к температуре мокрого термометра, что позволяет достаточно обеспечить поддержание заданного значения относительной влажности.

При использовании блока управления по схеме (фйг.З) работа микроклиматической камеры происходит аналогично со следующими отличиями в алгоритме работы блока управления. В соответствии с психрометрической таблицей определяется температура влажного термометра при заданном значении относительной влажности и на данное значение осуществляется уставка регулятора 30 температуры. Работа переключателя 34 и регулятора 29 температуры происходит аналогично работе соответствующих элементов блока управления по схеме фиг.2. В качестве регулятора 30 температуры используется двухпозйционный регулятор температуры, например, типа ПТР-2-00 или аналогичного типа. В начальный момент включения блока 21 управления на выходе регулятора 30 появляется постоянный сигнал до момента достижения относительной влажности воздуха заданного значения. При этом напряжение поступает на нагреватель 22, обеспечивающий заданное испарение влаги в поддоне 7, и на нагреватель 23 через контакт 32 реле 31, обмотка которого встает на самопитание через контакт 33. При этом нагреватель 23 обеспечивает дополнительный нагрев воздуха и влаги в поддоне 8. что обеспечивает ускорение процессов подготовки воздуха и, в целом, камеру к работе. По истечении заданного времени дополнительного прогрева нагревателем 23, последний отключается и работа осуществляется только при Иериодическом включении нагревателя 22 (для регулирования относительной влажности) и нагревателя 4 (для регулирования температуры приточного воздуха)..

Подлив воды в поддоны 7 и 8 при работе камеры осуществляется через горловину 16 при распределении воды между поддонами через обратный клапан 18, препятствующий перетоку нагретой воды в поддоне 7 в поддон 8. При необходимости в воду могут быть введены специальные лекарственные добавки, поступающие затем в воздух с помощью распыления или через испарение совместно с водой. Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения обеспечивается высокая точность поддержания заданных параметров газовой смеси (температуры и влажности) при простоте технической реализации устройства. Использование микроклиматической камеры предполагается в различных учреждениях здравоохранения. Формула изобретения 1. Микроклиматическая камера, содержащая открываемую камеру, контрольное оборудование, баллон для сжатого газа, связанный с системой газовых каналов с размещенными в ней первым нагревателем, первым увлажнителем и вентилятором, первый датчик температуры, установленный на входе в открываемую камеру, второй нагреватель и блок управления, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности поддержания заданных параметров газовой смеси и уменьшения времени подготовки устройства к работе, в нее введены третий нагреватель, второй датчик температуры, второй увлажнитель с форсуночными устройствами и эжектором, причем увлажнители выполнены в виде воздуховодов с размещенными в нижней части с возможностью обогрева вторым и Третьим нагревателями поддонами с водой, форсуночные устройства с забором воды из поддона и второй датчик температуры, установлены во втором увлажнителе, линия сжатого газа подключена к форсуночным устройствам .// рез эжектор, размещенный в газовом канале, выходы первого и второго датчиков температуры подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, а первый, второй и третий нагреватели подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока управления. 1 Камера по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что блок управления содержит регулятор температуры, вход которого подключен к первому входу блока, а выход к первому выходу блока, и регулятор относительной влажности воздуха, первый и второй входы которого подключены к первому и второму входам блока, а выход через усилитель мощности к второму выходу блока и через дифференциатор к третьему выходу блока. 3. Камера по п.1, о т л и ч а ю ща я с я тем, что блок управления содержит первый и второй регуляторы температуры и реле времени, причем вход первого регулятора температуры соединен с первым входом блока, выход первого регулятора температуры соединен с первым выходом блока, вход второго регулятора температуры подключен к второму входу блока, а выход - к второму выходу блока и к первой клемме обмотки реле времени, вторая клемма которой подключена к первой шине питания, вторая шина питания подключена через замыкающий контакт реле времени к первой клемме его обмотки, а через размыкающий контакт с выдержкой времени на размыкание - к третьему выходу блока.

Изобретение относится к медицинской технике, может быть использовано для газовой терапии новорожденных и детей в условиях регулируемого микроклимата, позволяет повысить точность поддержания заданных параметров газовой смеси и уменьшить время подготовки к работе. В микроклиматическую камеру введен дополнительный нагреватель и датчик температу- р'ы, а также второй увлажнитель, содержащий эжектор и форсуночные устройства. Увлажнители выполнены в виде воздуховодов с поддонами с водой, снабженными нагревателями. Линия сжатого газа подключена к форсуночным устройствам через эжектор, размещенный в газовом канале, выходы датчиков температуры подключены к входам блока управления, выходы которого соединены с нагревателями. В описании изобретения представлены два варианта выполнения блока управления. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.