Барокамера медицинская гипобарическая

 

Изобретение относится к области медицинской техники. Предложена медицинская барокамера, снабженная кондиционером воздуха с теплообменным аппаратом, расположенным в верхней средней части лечебного салона на линии подачи вентиляционного воздуха. Теплообменный аппарат включает корпус, обеспечивающий направленное распределение воздуха, внутри которого расположены теплообменники. Внутренний объем корпуса соединен с лечебным салоном дополнительным воздуховодом с размещенными в нем последовательно обратным клапаном и вентилятором. На линии подачи вентиляционного воздуха установлен распределительный клапан, соединяющий ее как непосредственно с лечебным салоном, так и с лечебным салоном через теплообменный аппарат. Технический результат - повышение комфортности барокамеры. 2 ил.

Изобретение относится к области медицинской техники и может найти широкое применение в медицинской практике.

Для лечения некоторых заболеваний аллергического происхождения (бронхиальная астма, нейродермиты и т. д.) в медицине используются медицинские гипобарическаие барокамеры [1, 2].

В известных барокамерах во время лечебного сеанса давление воздуха внутри лечебного салона понижается до 450...500 мм рт.ст. Пациентов выдерживают при пониженном давлении в течение 1...3,5 ч, затем давление плавно повышается до атмосферного значения, салон разгерметизируется, пациенты выходят.

Наиболее близкой к заявляемой является барокамера [3], имеющая герметичный корпус, средства регулирования параметров среды, в том числе системы откачки и вентиляции воздуха, систему диагностики и контроля за состоянием пациентов. Одним из недостатков таких барокамер является отсутствие возможности регулирования температуры воздуха в лечебном салоне барокамеры. Как известно, комфортной считается температура окружающего воздуха в пределах 18. . .22^oС, однако в барокамере температура может опускаться до 12...15^oС в холодный период времени и подниматься до 25...26^oС в жаркий. Кроме того, при понижении давления воздуха температура в лечебном салоне может дополнительно понижаться, а при повышении давления - увеличиваться на 6...^oС, что обусловлено физическими закономерностями расширения и сжатия газа. Поэтому пациенты испытывают дополнительно нагрузки, что снижает эффективность лечения. К тому же повышаются требования к исходному состоянию здоровья и выносливости пациентов.

Предложение указанного недостатка достигается введением в конструкцию медицинской барокамеры устройства теплового кондиционирования воздуха в лечебном салоне.

Известны конструкции медицинских установок [4], в которых забор вентиляционного воздуха осуществляется из специального помещения, в котором установлен кондиционер, регулирующий температуру воздушной среды. Однако эффективность такого решения весьма низка, т.к. при движении вентиляционного воздуха через воздуховод, соединяющий это помещение с объемом лечебного салона, температура его практически восстанавливается, несмотря на применяемые меры теплоизоляции воздуховода. Максимальная степень влияния на температуру воздуха в салоне в этом случае не превышает 1,5...2^oС.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции барокамеры медицинской гипобарической, в которой обеспечивается регулирование температуры воздуха, заполняющего лечебный салон, в пределах, обеспечивающих комфортные условия для пациентов.

Поставленная задача решается тем, что барокамера медицинская гипобарическая, включающая герметичный корпус с лечебным салоном, устройства входа и выхода пациентов, устройства защиты от недопустимых перепадов давления, средства регулирования параметров среды, в том числе систему откачки и вентиляции лечебного салона, снабжена кондиционером воздуха, теплообменный аппарат которого расположен в верхней средней части лечебного салона на линии подачи вентиляционного воздуха и включает обеспечивающий направленное распределение воздуха корпус, внутри которого установлены теплообменники, а внутренний объем корпуса соединен с лечебным салоном дополнительным воздуховодом с размещенными в нем последовательно обратным клапаном и вентилятором, кроме того, на линии подачи вентиляционного воздуха установлен распределительный клапан, соединяющий ее как непосредственно с лечебным салоном, так и с лечебным салоном через теплообменный аппарат, причем максимальная тепловая мощность кондиционера воздуха составляет значение: g=(4,7nΔt+2,3 V_o/τ) ккал/ч, где n - количество пациентов в лечебном салоне; Δt = |t_вх-t_вых| - степень изменения температуры вентиляционного воздуха на входе и выходе из теплообменного аппарата, ^oС; t_вх - температура воздуха на входе в теплообменный аппарат, ^oС; t_вых - температура воздуха на выходе из теплообменного аппарата, ^oС; V_o - свободный объем лечебного салона, м³; τ - минимальная длительность изменения давления воздуха в лечебном салоне, ч; а необходимая производительность вентилятора составляет Q_v=(0,003... 0,01)V_o м^з/ч.

Теплообменный аппарат, включающий теплообменники, заключенные в корпус, расположенный в верхней части лечебного салона на линии напуска в салон вентиляционного воздуха, изменяет его температуру и обеспечивает равномерное его распределение по всему объему лечебного салона через отверстия на периферии боковых стенок корпуса.

Соединение корпуса теплообменного аппарата с объемом леченого салона дополнительным воздуховодом, снабженным обратным клапаном и вентилятором, обеспечивает возможность притока дополнительного потока воздуха, в результате появляется возможность увеличения теплообмена, т.к. улучшается показатель теплосъема в теплообменном аппарате.

Максимальная тепловая мощность теплообменного аппарата зависит от потока вентиляционного воздуха, связанного с количеством пациентов в лечебном салоне, предельного изменения его температуры, объема лечебного салона, скорости изменения воздуха в салоне.

Производительность вентилятора, установленного в дополнительном воздуховоде, обеспечивающем дополнительную циркуляцию вентиляционного воздуха, рассчитывается из условия увеличения коэффициента теплопередачи в теплообменном аппарате в 1,5...2 раза.

Все это направлено на обеспечение качественной вентиляции лечебного салона и поддержания в нем стабильной температуры воздуха.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в создании максимально благоприятных условий для пациентов во время лечебного сеанса и повышения эффективности самого лечения, снижении требований к исходному состоянию здоровья и выносливости пациентов.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана схема лечебного салона барокамеры, на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Медицинская гипобарическая барокамера включает горизонтальный герметичный корпус 1 с устройством входа и выхода пациентов 2. Пациенты во время лечебного сеанса размещаются в креслах 3.

Барокамера снабжена кондиционером воздуха. В его состав входит теплообменный аппарат, размещенный в верхней средней части корпуса 1 лечебного салона.

Теплообменный аппарат расположен на линии подачи вентиляционного воздуха и включает корпус 4, выполняющий функции направления потока воздуха к охлажденным (нагретым) поверхностям теплообменников 5 и равномерного распределения охлажденного или подогретого воздуха в объеме лечебного салона: сверху вниз (направление движения воздуха показано на схеме фиг.1).

Эти функции обеспечиваются следующими конструктивными особенностями корпуса 4 теплообменного аппарата. Корпус 4 представляет коробчатую конструкцию, выполненную по форме поверхности лечебного салона. Внутри корпуса 4 размещены теплообменники 5: нагревающий и охлаждающий. Внутри корпуса 4 по ходу вентиляционного воздуха расположены перегородки (на чертеже не показаны), организующие движение воздуха около поверхностей теплообменников 5. Внутри теплообменников 5 циркулируют теплоносители, которые могут содержать хладон 12, хладон 22 - для контура охлаждения, горячую воду (пар) - для контура нагрева (контур нагрева может быть выполнен электрическим и т.п.).

Нагретый или охлажденный вентиляционный воздух через равномерно распределенные периферийные отверстия в боковых стенках корпуса 4 теплообменного аппарата истекает в объем лечебного салона.

Теплообменный аппарат изолирован от корпуса лечебного салона и внешней среды теплоизолирующей перегородкой 6.

Внутренняя полость корпуса 4 соединена через дополнительный воздуховод 7 с лечебным салоном. В воздуховоде 7 последовательно установлены обратный клапан 8 и вентилятор 9.

Трубопровод напуска вентиляционного воздуха с клапаном 10 и распределительным клапаном 11 подключен к корпусу 4 теплообменного аппарата. Причем распределительный клапан 11 через магистраль 12 соединен непосредственно с лечебны салоном, а через магистраль 13 - с корпусом 4.

Откачка барокамеры во время лечебного сеанса производится через трубопровод в нижней части корпуса лечебного салона с клапаном 14.

Для измерения температуры в салоне служит датчик температуры 15.

Таким образом, внутри лечебного салона циркулирует вентиляционный воздух, попадающий в него как непосредственно из вентиляционной магистрали через распределительный клапан 11, минуя теплообменный аппарат, так и через теплообменный аппарат из отверстий корпуса 4. Кроме того, при работе вентилятора 9 под действием напора набегающего потока воздуха обратный клапан 8 открывается, обеспечивая циркуляцию воздуха из лечебного салона по воздуховоду 7 в теплообменный аппарат и вместе с потоком вентиляционного воздуха - вновь в полость лечебного салона.

Оператор, управляющий лечебным процессом, в зависимости от показаний датчика температуры 15 устанавливает и поддерживает значение температуры в лечебном салоне на оптимальном уровне 20...20^oС, регулируя распределение потока вентиляционного воздуха клапаном 11 и включая соответственно нагревающий или охлаждающий элементы теплообменного аппарата. Кроме того, при понижении (повышении) давления воздуха в салоне оператор включает дополнительно вентилятор 9, увеличивая теплосъем с теплообменников 5 и тем самым компенсируя изменение температуры в салоне, связанное с изменением давления воздуха.

Такая конструкция барокамеры обеспечивает равномерную циркуляцию вентиляционного воздуха во всем объеме лечебного салона.

Требуемая тепловая мощность кондиционера зависит от общего потока вентиляционного воздуха, т.е. количества пациентов в салоне n, требуемого изменения его температуры Δt, от общего количества воздуха в салоне, пропорционального его внутреннему объему V_o, а также скорости изменения давления воздуха в салоне, определенном длительностью периода τ.

Для эффективного поддержания заданного температурного режима тепловая мощность теплообменного аппарата должна составлять: g=(4,7nΔt+2,3 V_o/τ) ккал/ч,
где n - количество пациентов в лечебном салоне;
Δt = |t_вх-t_вых| - степень изменения температуры вентиляционного воздуха на входе и выходе из теплообменного аппарата (по модулю), ^oС;
t_вх - температура воздуха на входе в теплообменный аппарат, ^oС;
t_вых - температура воздуха на выходе из теплообменного аппарата,
V_o - свободный объем лечебного салона, м³;
τ - минимальная длительность изменения (повышения, понижения) давления воздуха в лечебном салоне, час;
Необходимая производительность вентилятора должна находиться в пределах: Q_v=(0,003...0,01) V_o м³/ч.

Работа теплообменного аппарата во время лечебного сеанса осуществляется следующим образом.

Перед началом сеанса при подготовке гипобарокамеры включаются агрегаты, обеспечивающие захолаживание (подогрев) теплообменников 5 в зависимости от окружающей температуры. Во время сеанса оператор следит за температурой воздуха в салоне и регулирует с помощью распределительного клапана 11, распределяя необходимым образом поток вентиляционного воздуха непосредственно в лечебный салон и через теплообменный аппарат.

Если температура окружающего воздуха повышена, задействуются охлаждающие элементы. В зависимости показаний датчика 15 оператор клапаном 11 достигает такого распределения вентиляционного потока, при котором температура в салоне определяется в пределах 20...22^oС.

Если температура окружающего воздуха понижена, то задействуются нагревающие элементы теплообменников 5.

В начале и конце сеанса с началом изменения давления кожуха в салоне включается вентилятор 9 и поступающий в воздуховод 7 воздух, преодолевая сопротивление пружины обратного клапана 8, открывает его и начинает циркулировать через теплообменный аппарат, при этом увеличивается показатель теплоотдачи и повышается эффективность действия теплообменного устройства. При этом снимается тепло, выделенное при сжатии, уходящее при расширении воздуха.

При достижении заданного значения давления в лечебном салоне вентилятор 9 включают.

По окончании лечебного сеанса подача теплоносителя в теплообменники 5 прекращается. Давление воздуха в салоне сравнивается с атмосферным, устройство выхода 2 открывается, пациенты покидают салон.

Источники информации
1. Метод адаптации к периодической гипобарической гипоксии в терапии и профилактике. Методические рекомендации Минздрав РСФСР, М., 1989 г.

2. Лечение больных бронхиальной астмой в барокамере пониженного давления (гипобаротерапия). Методические рекомендации Минздрава СССР, М., 1991 г.

3. Патент РФ 2139024, кл. А 61 G 10/02, 1999 г., БИ 28.

4. Ф.З.Меерсон, В.П. Твердохлеб и др. Адаптация к периодической гипоксии в терапии и профилактике. - М.: Наука, 1989 г.

Формула изобретения

Барокамера медицинская гипобарическая, включающая герметичный корпус с лечебным салоном, устройства входа и выхода пациентов, устройства защиты от недопустимых перепадов давлений, средства регулирования параметров среды, в том числе систему откачки и вентиляции лечебного салона, отличающаяся тем, что она снабжена кондиционером воздуха, теплообменный аппарат которого расположен в верхней средней части лечебного салона на линии подачи вентиляционного воздуха и включает обеспечивающий направленное распределение воздуха корпус, внутри которого установлены теплообменники, а внутренний объем корпуса соединен с лечебным салоном дополнительным воздуховодом с размещенными в нем последовательно обратным клапаном и вентилятором, кроме того, на линии подачи вентиляционного воздуха установлен распределительный клапан, соединяющий ее как непосредственно с лечебным салоном, так и с лечебным салоном через теплообменный аппарат, причем максимальная тепловая мощность кондиционера составляет
q=(4,7nΔt+2,3 V_o/τ)ккал/ч,
где n - количество пациентов в лечебном салоне;
Δt= [t_вx - t_выx] - степень изменения температуры вентиляционного воздуха на входе и выходе из теплообменного аппарата (по модулю),^oС;
t_вx - температура воздуха на входе в теплообменный аппарат,^oС;
t_выx- температура воздуха на выходе из теплообменного аппарата,^oС;
V_o - свободный объем лечебного салона, м³;
τ - минимальная длительность изменения давления воздуха (повышения, понижения) в лечебном салоне, ч;
а необходимая производительность вентилятора составляет Q_v=(0,003... 0,01)V_o м³/ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2