Осушитель проб выдыхаемого воздуха

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для осушения воздуха при его подготовке к газоанализу. Осушитель содержит канал отбора воздуха, который связан с каналом отвода влаги и располагаемым в нем фильтром влаги, охладительный элемент, контактирующий со стенкой канала отбора воздуха, и нагревательный элемент, с поверхностью которого контактирует часть фильтра влаги, выведенная из канала отвода влаги. В качестве нагревательного и охладительного элементов осушителя применяется элемент Пельтье, рабочие поверхности которого являются охладительным и нагревательным элементами осушителя. Технический результат заключается в увеличении срока эксплуатации за счет уменьшения влаги в фильтре. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к вспомогательным устройствам, используемым в газоанализаторах выдыхаемого воздуха, более конкретно к устройствам для осушения выдыхаемого воздуха от влаги.

Известно устройство для осушения выдыхаемого воздуха [1]. Оно содержит канал отбора воздуха, внутри которого располагается фильтр влаги. Благодаря поглощению влаги фильтром снижается концентрация влаги на выходе канала отбора воздуха. Недостатком устройства [1] является необходимость замены фильтра влаги после нескольких исследований выдыхаемых проб.

Наиболее близким к заявляемому является осушитель [2], содержащий канал отбора воздуха, фильтр влаги и канал отвода влаги. На выходе канала отвода влаги осушителя [2] имеется накопитель, в котором собирается влага. Благодаря накопителю влаги увеличивается срок использования осушителя до необходимой замены фильтра. Однако как и при эксплуатации устройства [1] требуется менять фильтр. Кроме того, требуется опорожнять накопитель влаги. На практике осушитель [2] используется однократно до скопления влаги в накопителе, после чего осушитель повторно не используется. Это удорожает применение осушителя для газоанализатора.

Целью изобретения является уменьшение влаги в фильтре осушителя, остающейся после каждого исследования с дыхательными пробами, а также увеличение эксплуатационного срока службы осушителя до требуемой замены фильтра.

Поставленные цели достигаются тем, что в конструкцию осушителя проб выдыхаемого воздуха, содержащего канал отбора воздуха, который связан с каналом отвода влаги и располагаемым в нем фильтром влаги, внесен охладительный элемент, контактирующий со стенкой канала отбора воздуха, и внесен нагревательный элемент, с поверхностью которого контактирует часть фильтра влаги, выведенная из канала отвода влаги.

В одном из предпочтительных вариантов исполнения осушителя используется элемент Пельтье, рабочие поверхности которого являются соответственно охладительным и нагревательным элементами осушителя.

В другой, предпочтительной конструкции осушителя проб выдыхаемого воздуха внутренняя стенка канала отбора воздуха выполнена в виде теплового радиатора.

Еще в одной конструкции осушителя проб выдыхаемого воздуха канал отвода влаги выполнен из теплоизолирующего материала.

Еще в одном варианте в осушителе проб выдыхаемого воздуха фильтр влаги выполнен из пористого и/или волокнистого материала, повышающего поглощение влаги.

В процессе патентных исследований не выявлено технических решений с признаками, сходными по признакам, отличающим заявляемое решение от прототипа. Поэтому предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен осушитель проб выдыхаемого воздуха.

Осушитель проб выдыхаемого воздуха содержит канал 1 отбора воздуха, связанный с располагаемым в канале 2 отвода влаги фильтром 3 влаги, охладительный элемент 4, контактирующий со стенкой канала 1 отбора воздуха, нагревательный элемент 5, с поверхностью которого контактирует часть фильтра 3 влаги, выведенная из канала 2 отвода влаги.

Осушитель проб выдыхаемого воздуха действует следующим образом. Отбор воздуха в канале 1 отбора воздуха осушителя является принудительным, так как в канале 1 создается направленное движение воздуха от его входа к выходу. Это происходит либо за счет кинетической энергии выдыхаемого потока (на фиг.1 направление движения выдыхаемого потока изображено стрелками), либо за счет работы компрессора газоанализатора, создающего разрежение воздуха на выходе осушителя анализируемого газа, поступающего в измерительную зону газоанализатора (не показаны). Выдыхаемый воздух, проходя по каналу 1 отбора воздуха, охлаждается охладительным элементом 4, контактирующим со стенками входной части канала 1 (на чертеже охладительный элемент 4 обозначен знаком «-»). За счет этого на стенках канала 1 отбора воздуха возникают условия конденсации паров из выдыхаемого воздуха, проходящего по каналу. Конденсация паров обусловлена разностью температур теплого, выдыхаемого воздуха и воздуха, охлажденного у стенки канала 1 отбора. Образующийся конденсат влаги, смешиваясь с потоком воздуха, подходит к фильтру 3 влаги, перегораживающему канал 1 отбора, и разделяется в нем на осушенный выходной поток и отфильтрованную влагу. Вследствие своей пористо-волокнистой структуры, за счет капиллярного явления влага поглощается фильтром 3 влаги и перераспределяется во всем его объеме. Перераспределение влаги в фильтре 3 приводит к тому, что она по каналу отвода влаги отводится в зону контакта фильтра 3 с нагревательным элементом 5, наружу осушителя. Нагрев фильтра 3 влаги в зоне контакта с нагревательным элементом 5 приводит к испарению влаги из фильтра в окружающее пространство.

Пример. Человек выдыхает воздух через входное отверстие канала 1 отбора воздуха заявляемого осушителя проб воздуха. За счет акта выдоха в канале 1 отбора воздуха создается воздушный поток, направленный к выходу канала 1 отбора воздуха. Выходящий поток воздуха из канала 1 направлен на вход газоанализатора (не показан). Температурный режим осушителя создается работой охладительного 4 и нагревательного 5 элементов, выполненных на основе элемента Пельтье. В качестве элемента Пельтье используется, например, производимый фирмой «Kryotherm» [3] модуль термоэлемента ТВ-17-0,6-1,5, который позволяет при соответствующем токе через элемент поддерживать разность температур до уровня 69°С между рабочими поверхностями элемента. Охлаждаемая поверхность 4 термоэлемента (на чертеже отмечена знаком «-») осушителя охлаждает воздух на входе канала 1 отбора воздуха. За счет разницы температур теплого, выдыхаемого воздуха и охлажденного воздуха в канале 1 отбора воздуха на его стенках конденсируются пары влаги. Образуемый конденсат влаги, перемешиваясь с потоком воздуха, подходит к фильтру 3 влаги. Вследствие своей пористо-волокнистой структуры, за счет капиллярного явления влага поглощается фильтром 3 влаги и перераспределяется во всем объеме фильтра 3 влаги. Фильтр 3 находится в канале 1 отбора, преграждая движение потока воздуха в канале 1, и часть фильтра 3 выведена наружу из канала 1 отбора. Перераспределение влаги в фильтре 3 приводит к тому, что она через канал 2 отвода влаги отводится в зону контакта фильтра 3 с нагревательной поверхностью 5 элемента Пельтье, наружу осушителя. Нагрев влаги в зоне контакта фильтра 3 с нагревательной поверхностью 5 элемента Пельтье приводит к испарению влаги в окружающее пространство. За счет этого испарения происходит некоторое охлаждение нагревательной поверхности элемента Пельтье. Это приводит при постоянном токе через элемент Пельтье к дополнительному охлаждению его охлаждаемой поверхности и дополнительному улучшению условия для конденсации паров в канале 1 отбора воздуха. Выполнение внутренней стенки канала 1 отбора воздуха в виде теплового радиатора также повышает эффективность охлаждения выдыхаемого воздуха на входе канала 1 отбора воздуха осушителя и соответственно улучшает условия конденсации воздуха в канале отбора воздуха. Выдыхаемый воздух, прошедший по каналу 1 отбора воздуха и через фильтр влаги к выходу канала 1 отбора, не содержит влаги, так как конденсат влаги отфильтрован фильтром 3.

Таким образом, поставленные изобретением задачи решены, а именно: уменьшение объема влаги в фильтре осушителя, остающейся после каждого исследования с дыхательными пробами, осуществляется за счет испарительного удаления влаги из фильтра. Также за счет удаления влаги из фильтра в процессе работы осушителя увеличивается эксплуатационный срок службы фильтра до требуемой замены.

Источники информации.

1. Шурыгин И.А. Мониторинг дыхания. Пульсооксиметрия. Капнография. Оксиметрия. Бином-Невский диалект, 2000 г.

2. D-fend water traps. Рекламная информация продукции, предлагаемой Datex-Ohmeda, и полученная по Интернет: http://www.Datex-Engstrom.com/products.supplies_d-fend.htm.

3. Прикладная физика. Термоэлектрические модули и устройства на их основе. Учебное пособие. Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики, Санкт-Петербург, 2003 г.

1. Осушитель проб выдыхаемого воздуха, содержащий канал отбора воздуха, который связан с каналом отвода влаги и располагаемым в нем фильтром влаги, отличающийся тем, что в осушитель введены охладительный и нагревательный элементы, при этом охладительный элемент контактирует со стенкой канала отбора воздуха, а поверхность нагревательного элемента контактирует с частью фильтра влаги, выведенной из канала отвода влаги.

2. Осушитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве охладительного и нагревательного элементов использованы рабочие поверхности элемента Пельтье.

3. Осушитель по п.1, отличающийся тем, что канал отвода влаги выполнен из теплоизолирующего материала, а фильтр влаги выполнен пористым и/или волокнистым.