Способ регулирования гипоксии при атмосферном давлении в камере

 

Г.З. Асиньяров с ", i

Красноярский государственный универ тат (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ППТОКСИИ ПРИ АТМОСФЕРНОИ

ДАВЛЕНИИ В КАМЕРЕ

Изобретение относится к медицинс- кой технике.

Известен способ регулирования гипоксии при атмосферном давлении в камере, который заключается в пропускании через камеру с потребителем кислорода потока газовой смеси с пониженным содержанием кислорода (1).

Однако в исследованиях адаптивных реакций организма на недостаток кислорода, необходимо длительное воздействие гипоксии (до месяца и более).

Лишь после такого воздействия проявляются многие адаптивные реакции.

Известный способ избавляет от перепада давлений, устраняет связанные с ннм трудности технологии создания условий гипоксии и слежения за физиологическим состоянием животных в камере, но применение его пе рационально для длительных эксперпментон и недопустимо для строго количественных исследований, Например, для поддержания гипоксии на уровне 10 об.X О в камере, в которой находится потребитель кислорода, и скорость потребления кислорода составляет л в минуту, необходимо подавать газовую смесь азота с кнслорщ.ом, содержащую 10,э об.Ж О со скоростью около 12 м /ч. Расчет интенсивности потока газовой смеси проводится по формуле.

-100 а <0- 10 о Ь, М„= „= — сЩ /ц

<о,5-

01 0 гдето — интенсивность подачи газовой

1$, смеси в камеру (л/ч);

R0 - интенсивность потребления

1..С. кислорода в камере (л/ч1 I концентрация кислорода в подаваемой газовой смеси 1,об.7);

01

X — концентрация кислорода в

О камере (об.?) .

При заданных выше условиях эксперимента, снижение потока газовой смеси в 2 раза (6 м/ч) или при увеличейии потребления кислорода в камере ь 2 раза, приведен к падению концентрации кислорода в камере íà I об.Ж по отношению к концентрации кислорода в пода,ваемой газовой смеси, т.е. установится на уровне .9, 5 об. 7 О, Обычно, интенсивность потребления кислорода в камере(Rg )заранее неиз9. вестна, поэтому неизвестно и на каком уровне установится действительная концентрация кислорода. Следовательно, метод протока гипоксической смесью не позволяет строго поддерживать ypot вень гипоксии.

Целью изобретения является повы;шение экономичности и точности регу1 лирования гипоксии.

Указ анная цель достигается тем, что при осуществлении способа регулирования гипоксии при атмосферном давлении в камере, заключающегося в пропускании через камеру с потребителем кислорода, потока газовой смеси с пониженным содержанием кислорода, в качестве газовой смеси используют атмосферный воздух подаваемый со скоростью согласно формуле (4оо-х ) о о к-хо

Х где7 Х- скорость подачи воздуха (л/ч); скорость потребления кис1 лорода в камере, л/ч", )(0 — концентрация кислорода

g в камере (об.i-);

07

К вЂ” 20,93 — концентрация кислорода в атмосферном воздухе (об. Х), При этом газовую среду в камере постоянно перемешивают.

Способ осуществляют следующим образом.

В проточную гипоксическую камеру, с находящимся там потребителем кислорода, подается атмосферный воздух с интенсивностью соответствующей скорости потребления кислорода в камере. Необходимая интенсивность потока воздуха предварительно вычисляется по формуле

R0 (100-Х,) )

Д

Вх К- Х0 где7рХ- интенсивность потока воздуха, л/ч, 88938

4, — скорость потребления кисло— рода в камере, л/ч;

)(p>- регулируемьп уровень кислорода в камере, об.7.;

K — 20, 9 3 — содержание ки сло рода в атмосферном воздухе,об.X.

Содержание кислорода в камере (об, Е 0 ) регистрируется газоанализатором. Разовая смесь перемешивалась

tO вентилятором, поскольку воздух содержит больше кислорода, чем гипоксическая смесь в камере, и одностороннее поступление воздуха в камеру через входное отверстие может привести

ts к градиенту кислорода в камере. Интенсивность потока воздуха в камеру подбирается таким образом, чтобы концентрация кислорода в камере изменялась минимально. Поскольку скорость потребления кислорода в камере может существенно изменяться, необходимо изменять интенсивность поступления воздуха, постоянно достигая равновесия по кислороду в камере.

Поступление воздуха в камеру приводит к незначительному увеличению общего давления в камере, благодаря которому, обедненная кислородом газовая смесь выходит из камеры через выходное отверстие или через небольшие щели. Для поддержания равновесия по кислороду, в камере необходимо, чтобы разница между количеством поступающего в камеру с воздухом кислорода и количеством выходящего из камеры с гипокси35 ческой смесью кислорода была равна количеству потребленного кислорода в камере.

Исходное пониженное содержание

40 кислорода в камере создается подачей в камеру газообразного азота. Расход азота пропорционален объему используемой камеры. После достижения требуемого уровня кислорода(Хд )подача азота прекращается, и регуляция уровня

45 кислорода в камере осуществляется изменением скорости потока воздуха.

Требования к герметичности камеры небольшие: достаточно избежать черезмерной диффузии кислорода в камеру из окружающего воздуха. Незначительные побочные потоки кислорода в камеру, не перекрывающие потребление его не исключают возможности регуляции уровня кислорода при гипоксии, Л р и м е р. В качестве гипоксической камеры использован холодильный шкаф типа XUt-08 М, объемом 0,8 м который оборудован для содержания

888938!

30

50 животных„ Измерение концентрации кислорода в камере производилось автоматическим газоанализатором типа .МН-510á с шириной шкалы от О до

10 об.X О . В правое плечо моста 5 р е гулирующе го (сигнального) у с тр ойства компаратора напряжения (регистрирующего блока газоанализатора) типа КСМ-2-024 подключен воздушньггг компрессор КЛ-2, производительностью to до 80 л/ч, предназначенный для подачи воздуха в камеру. Контакты регулирующего (сигнального) устройства устанавливались в зоне требуемого уровня содержания кислорода по шкале прибора (8-10 об.X О в зависимости от цели эксперимента) .

Перед созданием гипоксии в камеру помещались животные (крысы, мьппи или кролики) . Погружение на исходный уровень гипокеии осуществлялось подачей в камеру через входной штуцер газообразного азота со скоростью 30 л/мин, который испарялся из сосуда Дьюара с жидким азотом, посредством нагревания электрической спиралью. Во время создания гипоксии, гаэоанализатор должен находиться в состоянии "Контроль", когда вся шкала прибора охватывает концентрации кислорода от 0 до

21 об.X. После достижения требуемого уровня концентрации кислорода (например 9,5 об.X 0<), подача азота в камеру прекращалась, и газоанали35 затор переключается в положение

II 1!

Измерение . Одновременно включалась система регуляции уровня кислорода.

В систему регуляции входят регулирующее контактное устройство и комп40 рессор протока воздуха. Производительность компрессора подачи воздуха регистрировалась ротаметром типа

PC-3À. Газовая смесь в камере перемешивается вентилятором, Контакты регулирующего устройства замыкаются, 45 когда указательная стрелка прибора перемещается по шкале левее положения контактов на шкале прибора и размыкаются при перемещении указательной стрелки прибора вправо от контактного устройства, таким образом, в рабочем состоянии, когда содержа.ние кислорода в камере уменьшается ниже заданного регулятором (положе1 нием контактов на шкале) то компрес-.

t сор протока воздуха включается, и газовая смесь в камере начинает обогащаться кислородом, благодаря тому, что в воздухе содержание кислорода вьппе, чем в камере, но после увеличения концентрации кислорода в камере„ достаточного для смещения указатель.ной стрелки вправо, контакты регу лирующего устройства размыкаются, включается компрессор и подача воздуха в камеру прекращается. Это, в свою . очередь, через некоторый промежуток времени снова приводит к снижению когщентрации кислорода, за счет потребления его находящимся в камере потребителем, и опять включается компрессор протока воздуха.

Общий вес потребителя кислорода, находящегося в камере, лимитируется мощностью компрессора протока воздуха. Для регуляции гипоксии в рассматриваемом примере (9,5 об.X О и производительности компрессора 80 л/ч) общий допустигыгг вес потребителя кислорода не должен превышать 6 кг.

Однако производительность компрессора может значительно превышать указанную величину (при этом изменяется лишь частота включения компрессора в процесс регуляции гипоксии) .

Опыты показывают высокую надеж<ность длительного поддержания уров< ня гипоксии предлагаемым способом.

При осуществлении способа не. требуются специальные газовые источники, уровень кислорода в камере может регулироваться автоматически. Экономичность способа поддержания гипоксии позволяет его применение в широких масштабах для тренировки спортсменов, летчиков, газоспасателей, водолазов и т.д. к физическим и психическим нагрузкам в условиях недостатка кислорода. Кроме того, регулируемость уровня кислорода в.гипоксической камере дает возможность проведения строго контролируемых количественно научных экспериментов по исследованию влияния недостатка кислорода любой длительности на организм животных и человека.

Формула изобретения

Способ регулирования гипоксии при атмосферном давлении в камере, заключающийся в пропускании через камеру с потребителем кислорода потока газовой смеси с пониженным содержанием кислорода, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности и точности регулирования гипоксии, в качестве газовой смеси используют атмосферный воздух, подаваемый со скоростью согласно формуле

Р (1ОО- Х, 1

° 11 . вх= к.х о где YqZ — скорость подачи воздуха, (л/ч);

11О - скорость потребления кислоЧ. рода в камере (л/ч);

М0 — концентрация кислорода в

1 камер е (об . Ж).;

888938

К = ?0,93 — концентрация кислорода в атмосферном воздухе (об.7),, Прн этом газовую среду в камере

5 постоянно перемешивают.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Армстронг Г. "Авиационная медицина. М., Иностранная литература, с.32-33.

Заказ 10798/6 Тираж 690

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5

Подписное филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул, Проек гнэ», Составитель Jl. Соловьев

Редактор П. Коссей Техред M. Надь Корректор Л. Бокшан