Портативное переносное устройство подогрева вдыхаемого воздуха (варианты) - RU2783303C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к индивидуальным дыхательным устройствам, предназначенным для защиты органов дыхания от холода, а также для лечения и профилактики различных заболеваний, связанных, в частности с органами дыхания человека.

Механические аппараты подогрева вдыхаемого воздуха формируют поток воздуха, чтобы обеспечивать поддержку дыхания пациента в виде назначенной терапии. Эту терапию применяют посредством различных устройств взаимодействия, которые присоединены к пациенту в виде, например носовой маски, полнолицевой маски и пр.

Повышение температуры - это защитная реакция организма. В это время возрастает скорость биохимических реакций - при повышении температуры всего на 1 градус (с 36,6 до 37,6) эта скорость увеличивается в 10 раз. Быстрее образуются защитные антитела, быстрее утилизируются продукты обмена веществ, и тем самым человеческий организм более эффективно борется с нарушениями, вызвавшими повышение температуры. Так как чаще всего повышение температуры вызывается какой-либо инфекцией, по своей эволюционно-биологической сущности этот процесс следует рассматривать как меру защиты от инфекционных возбудителей.

В связи с этим целью предложенного изобретения является обеспечение и поддержание той температуры вдыхаемого воздуха на портативном переносном устройстве подогрева вдыхаемого воздуха, которая является оптимальной при определенных обстоятельствах в период обострения заболеваний, в пределах разумных величин, не подвергающих риску осложнений (как правило 35,5-39,5 градусов).

Из уровня техники известен патент RU 2753030 С1, 11.08.2021, раскрывающий защитную маску с теплообменником, содержащую лицевую часть с клапаном вдоха и клапаном выдоха, выполненную с возможностью плотного прилегания к лицу пользователя и закрывающую нос и рот пользователя, узел фиксации маски на голове в виде лямок, фильтрующий элемент, шлем, где шлем является теплообменником и выполнен трехслойным с, как минимум, двумя полостями, образованными между слоями: для вдыхаемого воздуха и для выдыхаемого воздуха, полость вдыхаемого воздуха имеет, как минимум, одно отверстие для вдоха и выполнена с возможностью прогрева воздуха от естественной температуры головы человека и от температуры выдыхаемого воздуха, полость выдыхаемого воздуха имеет, как минимум, одно отверстие для выдоха, полости имеют также, как минимум, по одному отверстию, в которые установлены трубки вдоха и выдоха, соединенные соответственно с клапанами вдоха и выдоха, отверстие вдоха оснащено фильтром.

Недостатком данного решения является невозможность контролировать, задавать и корректировать температуру подачи воздуха, невозможность корректировать воздушный состав и невозможность точной регулировки температуры во времени.

Из уровня техники известен патент, выбранный в качестве прототипа RU 199823 U1, 21.09.2020, раскрывающий устройство для лечения и профилактики вирусных заболеваний, включающее в себя баллон с кислородо-гелиевой смесью, снабженный редуктором, соединенный с маской соединительной трубкой через нагревательный элемент, снабженный защитным кожухом и способный обеспечить температуру газового потока до 120°С и небулайзер.

Недостатком данного решения является невозможность контролировать, задавать и корректировать температуру подачи воздуха, невозможность корректировать воздушный состав и невозможность точной регулировки температуры во времени.

В основу данного изобретения поставлена задача разработать конструкцию портативного переносного устройства подогрева вдыхаемого воздуха, устраняющую указанные недостатки известных устройств, и обеспечивающую подогрев вдыхаемого воздуха, корректировку температуры и состава воздушной смеси в режиме реального времени.

Техническим результатом является обеспечение точности подогрева воздуха и состава воздушной смеси портативным переносным устройством в режиме реального времени.

Данный технический результат по первому варианту достигается тем, что портативное переносное устройство подогрева вдыхаемого воздуха включает контроллер, содержащий блок управления температурой, скоростью вращения вентилятора и подачей кислорода, воздушный трубопровод с входным и выходным отверстием, включающий нагревательный элемент, а также вентилятор для нагнетания воздуха, размещенный на конце его входного отверстия, трубку подачи кислорода, размещенную в нижней части воздушного трубопровода, а также датчик температуры вдыхаемого воздуха, размещенный сверху воздушного трубопровода после нагревательного элемента, а также маску, закрепленную на конце выходного отверстия воздушного трубопровода, включающую отверстие подачи вдыхаемого воздуха и по меньшей мере одно отверстие выдыхаемого воздуха.

Данный технический результат по второму варианту достигается тем, что портативное переносное устройство подогрева вдыхаемого воздуха включает контроллер, содержащий блок управления температурой и подачей кислорода, воздушный трубопровод с входным и выходным отверстием, и нагревательным элементом, трубку подачи кислорода, размещенную в нижней части воздушного трубопровода, а также датчик температуры вдыхаемого воздуха, размещенный сверху воздушного трубопровода после нагревательного элемента, а также маску, закрепленную на конце выходного отверстия воздушного трубопровода, включающую клапан вдоха и клапан выдоха.

Устройство дополнительно включает датчик температуры тела, выполненный с возможностью его закрепления на теле человека, взаимодействующий с контроллером для передачи температуры тела.

Датчик температуры тела и датчик температуры вдыхаемого воздуха взаимодействуют с контроллером по беспроводной связи.

Нагревательный элемент выполнен в виде спирали, проходящей вокруг воздушного трубопровода.

Контроллер выполнен с возможностью проведения его калибровки.

Калибровка контроллера осуществляется при каждом его включении.

Калибровка контроллера осуществляется по временному реле.

Контроллер выполнен с возможностью задания корректирующих температурных данных.

Далее, предложенное изобретение будет подробно рассмотрено с учетом иллюстрации, где на фиг. 1, 2 представлены варианты выполнения портативного переносного устройства подогрева вдыхаемого воздуха, где поз:

1 - контроллер;

2 - блок управления;

3 - трубка подачи кислорода;

4 - воздушный трубопровод;

5 - входное отверстие;

6 - выходное отверстие;

7 - нагревательный элемент;

8 - вентилятор;

9 - датчик температуры вдыхаемого воздуха;

10 - маска;

11 - отверстие подачи вдыхаемого воздуха;

12 - клапан выдоха;

13 - отверстие выдыхаемого воздуха;

14 - клапан вдоха;

Портативное переносное устройство подогрева вдыхаемого воздуха является устройством, обеспечивающим его использование при перемещении, в движении, то есть является мобильным устройством. Предпочтительно, устройство питается от автономных источников электрического питания (на чертеже не показаны), например аккумулятора, различных типов элементов питания и пр., однако опционально может иметь и сетевой кабель, для подключения к розетке.

Портативное переносное устройство подогрева вдыхаемого воздуха включает контроллер 1, содержащий блок управления 2 температурой, скоростью вращения вентилятора (по первому варианту) и составом воздушной смеси. Блок управления 2 включает, как правило, дисплей и органы управления, задающие режим работы контроллера 1 и контролирующие эти параметры. Контроллер 1 считывает показания температурного датчика 9 в режиме реального времени.

Воздушный трубопровод 4 выполнен в виде трубы, выполненной преимущественно из материала, способного изгибаться и менять форму при воздействии на нее. Воздушный трубопровод 4 включает входное 5 и выходное 6 отверстие. Воздушный трубопровод 4 также включает нагревательный элемент 7, выполненный в виде спирали, проходящей вокруг воздушного трубопровода 4 снаружи и/или внутри его. Нагревательный элемент 7 может иметь и другое выполнение, например в виде нагревательных пластин.

По первому варианту, на конце входного отверстия 5 воздушного трубопровода 4 установлен вентилятор 8 для нагнетания воздуха в упомянутый трубопровод 4. По второму варианту, воздух по трубопроводу поступает естественным образом при вдыхании человека (самотеком).

Воздушный трубопровод 4 также содержит трубку 3 подачи кислорода, размещенную в нижней части воздушного трубопровода 4, под нагревательным элементом 7. Через данную трубку 3 подключается кислородный баллон с автоматическим клапаном, управляемым контроллером 1 для регулировки подачи кислорода.

Датчик температуры 9 вдыхаемого воздуха размещен сверху воздушного трубопровода 4 после нагревательного элемента 7. Датчик температуры 9 в режиме реального времени мониторит температуру поступающего воздуха.

Как вариант, датчик 9 может быть размещен снаружи, а чувствительный элемент (термистор/термощуп и пр.) размещен внутри воздушного трубопровода 4. Данный датчик 9 получает информацию о температуре подаваемого воздуха, что обеспечивает ее более точную регулировку контроллером 1.

Устройство дополнительно может включать датчик температуры тела (не обозначен на фиг.), выполненный с возможностью его закрепления на теле человека. Данный датчик взаимодействует с контроллером 1 для передачи температуры тела человека и корректировки температуры нагрева воздуха в зависимости от температуры тела человека. Датчик температуры тела, выполненный с возможностью его закрепления на теле человека, например в области подмышечных впадин или других частях тела любым способом, например посредством хомута, ленты-липучки, клеевой поверхности и пр.

Датчик температуры вдыхаемого воздуха 9 и датчик температуры тела человека могут быть как проводными, так и беспроводными, например WI-FI, ИК (инфрокрасный), Bluetooth, GPS и другие технологии/протоколы передачи данных. Данные датчики контролируют и считывают температуру тела человека и температуру вдыхаемого воздуха в режиме реального времени.

Датчик температуры вдыхаемого воздуха 9 и датчик температуры тела человека (при его наличии) связаны с температурным контроллером 1 и передают на него данные о температурных параметрах. Функция контроллера 1 заключается в приеме сигнала от датчиков, обработке полученной информации и отправке сигнала на блок управления 2 контроллера 1, для корректировок температурных параметров в режиме реального времени.

Данные температурного контроллера 1, предпочтительно корректируются на основании обоих датчиков, однако в предпочтительном варианте, корректировка параметров температуры осуществляется по датчику температуры вдыхаемого воздуха 9.

Устройство также содержит маску 10, закрепленную на конце выходного отверстия 6, трубопровода 4. Маска по первому варианту (с принудительной подачей воздушной смеси вентилятором8) включает отверстие подачи вдыхаемого воздуха 11, и по меньшей мере одно отверстие 13 для выдыхаемого воздуха. Предпочтительно, выполнять два отверстия 13 для выдыхаемого воздуха. Воздушная смесь поступает по трубопроводу 4 через отверстие подачи вдыхаемого воздуха 11 в маску 10, излишний/выдыхаемый воздух выходит через отверстие(я) 13 для выдыхаемого воздуха.

Маска по второму варианту (с естественной подачей воздуха при вдыхании) включает клапан вдоха 14 и клапан выдоха 12. Воздушная смесь поступает по трубопроводу 4 через клапан вдоха14 в маску 10, выдыхаемый воздух выходит через клапан выдоха 12.

Предпочтительно, чтобы контроллер 1 был выполнен с возможностью проведения его калибровки. Калибровка контроллера 1 осуществляется, например, при каждом его включении или по временному реле, например один раз в сутки. Калибровка контроллера 1 исключит неточности полученных данных, связанных, например, с изменением температуры в помещении, скорости ветра на улице или иных факторах, влияющих на точность параметров. При этом предпочтительно, чтобы контроллер 1 был выполнен с возможностью задания корректирующих температурных данных, способных поднимать или опускать температуру относительно полученных данных от датчиков.

Принцип работы первого варианта устройства (Пример 1) следующий:

Пользователь надевает маску 10.

На блоке управления 2 контроллера 1 задаются температура подачи воздуха, скорость вращения вентилятора 8 и количество подаваемого кислорода.

Контроллер 1 передает сигнал на блок управления 2 для включения нагревательного элемента 7 и обеспечения подогрева воздуха внутри воздушного трубопровода 4.

Контроллер 1 передает сигнал на вентилятор, регулируя скорость его вращения, на автоматический клапан кислородного баллона, а также на нагревательные элементы 7.

Подогретый до заданной температуры воздух, а также определенное количество кислорода подается принудительно вентилятором 8 в маску 10.

Пользователь вдыхает подогретый до заданной температуры воздух, обогащенный, при необходимости, кислородом.

При изменении температуры подаваемого воздуха (например, при понижении температуры окружающей среды) температурный датчик 9 передает эти данные на контроллер 1 и осуществляется корректировка нагрева воздуха в режиме реального времени.

Выдыхаемый воздух выводится через отверстие(я) выдоха.

Цикл повторяется.

Принцип работы второго варианта устройства (Пример 2) следующий:

Пользователь надевает маску 10.

На блоке управления 2 контроллера 1 задаются температура подачи воздуха и количество подаваемого кислорода.

Контроллер 1 передает сигнал на блок управления 2 для включения нагревательного элемента 7 и обеспечения подогрева воздуха внутри воздушного трубопровода 4.

Контроллер 1 передает сигнал на автоматический клапан кислородного баллона, а также на нагревательные элементы 7.

Подогретый до заданной температуры воздух, а также определенное количество кислорода подаются естественным путем в маску 10.

Пользователь вдыхает подогретый до заданной температуры воздух, обогащенный, при необходимости, кислородом.

При изменении температуры подаваемого воздуха (например, при понижении температуры окружающей среды) температурный датчик 9 передает эти данные на контроллер 1 и осуществляется корректировка нагрева воздуха в режиме реального времени.

Выдыхаемый воздух выводится через клапан выдоха.

Наличие в данном устройстве температурных датчиков, контроллера с блоком управления, взаимодействующие между собой обеспечивает повышение точности подогрева воздуха и состава воздушной смеси портативным переносным устройством в режиме реального времени, что является жизненно важным при определенных ситуациях/заболеваниях.

Реферат

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к вариантам портативного переносного устройства подогрева вдыхаемого воздуха. В первом варианте устройство включает контроллер, содержащий блок управления температурой, скоростью вращения вентилятора и подачей кислорода. Устройство имеет воздушный трубопровод с входным и выходным отверстиями, включающий нагревательный элемент, а также вентилятор для нагнетания воздуха, размещенный на конце его входного отверстия. Устройство включает трубку подачи кислорода, размещенную в нижней части воздушного трубопровода, а также датчик температуры вдыхаемого воздуха, размещенный сверху воздушного трубопровода после нагревательного элемента. Устройство содержит маску, закрепленную на конце выходного отверстия воздушного трубопровода, включающую отверстие подачи вдыхаемого воздуха и отверстие выдыхаемого воздуха. Во втором варианте устройство включает контроллер, содержащий блок управления температурой и подачей кислорода. Устройство имеет воздушный трубопровод с входным и выходным отверстиями и нагревательным элементом. Устройство содержит трубку подачи кислорода, размещенную в нижней части воздушного трубопровода, а также датчик температуры вдыхаемого воздуха, размещенный сверху воздушного трубопровода после нагревательного элемента. Устройство включает маску, закрепленную на конце выходного отверстия воздушного трубопровода, включающую клапан вдоха и клапан выдоха. Техническим результатом является обеспечение точности подогрева воздуха и состава воздушной смеси портативным переносным устройством в режиме реального времени. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула