Устройство для моделирования терморегуляции и газообмена человека

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 723574 09 В 23/28 1)5 ЕТЕНИЯ ОРСКО ВИДЕТЕЛЬ К Известны устройс процессы терморегуля организме человека. Однако моделиро морегуляции и газооб без учета взаимосвязатва, моделирующие ции и газообмена в ание процесса терена осуществляется ных изменений темГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(71) Донецкий научный центр гигиены труда и профилактики травматизма, Донецкий отдел Опытно-конструкторского бюро Киевского научно-исследовател ьского института гигиены труда и профзаболеваний и Донецкий медицинский институт(56) Авторское свидетельство СССР К. 454101, кл. 6 06 С 7/56, 1975,Авторское свидетельство СССР М. 507893, кл, О 09 В 23/28, 1976.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ И ГАЗООБМЕНА ЧЕЛОВЕКА(57) Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для моделирования и изучения терморегуляции и газообмена человека при взаимосвязанном изменении температуры вдыхаемой смеси и уровня рабочего газообмена. Цель изобреИзобретение относится к медицинской технике и предназначено для моделирования и изучения процессов терморегуляции и газообмена в организме человека. тения - повышение достоверности в организме человека путем обеспечения зависимого изменения температуры вдыхаемой смеси и уровня рабочего газообмена, Устройство содержит заполненный водой сосуд с крышкой, воздушный контур с циркуляционным вентилятором, горелкой имитатора основного газообмена, датчики температуры сред, концентрации углекислого газа, расхода воздуха и контрольно-измерительную аппаратуру. Новым в устройстве являются генератор вдыхаемой смеси, включающий вентилятор притока вдыхаемой смеси, управляемые нагревательный и охлаждающий элементы, смеси- тельная камера, блок сравнения, датчики температуры вдыхаемой смеси и уровня ра- Я бочего газообмена, регулятор рабочего газообмена и связи между ними. Датчик регистрирует изменение температуры вды- С хаемой смеси, При этом блок сравнения подает сигнал, изменяющий уровень рабочего Б газообмена. В другом случае при изменении уровня рабочего газообмена изменяется температура вдыхаемой смеси, 3 ил. пературы вдыхаемои смеси и уровня рабочего газообмена,1Наиболее близким к предлагаемому ламаииЪ ляется тепловой манекен человека, содержащий заполненный водой сосуд с пористой стеклянной крышкой, установленный с возможностью вертикального перемещения на электромагнитных опорах, внутри которого расположен воздушный контур с циркуляционным вентилятором, воздушный контур сообщен с атмосферой имитатором легких иснабжен горелками имитатора газообмена, заключенными в установленных внутри сосуда камерах основного и рабочего газообмена, пульсационный насос, а также датчики температуры сред, концентрации углекислого газа, расхода воздуха и контрольно-измерительную аппаратуру.Однако данное устройство не позволяет моделировать процессы терморегуляции и газообмена в организме человека при зависимом изменении температуры вдыхаемой смеси и уровня рабочего газообмена, соответствующих различным производственным условиям, что значительно снижает достоверность имитации,Целью изобретения является повышение достоверности моделирования процессов терморегуляции и газообмена в организме человека.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее заполненный водой сосуд с пористой стеклянной крышкой, установленной с возможностью вертикального перемещения на электромагнитных опорах, расположенный внутри сосуда воздушный контур с циркуляционным вентилятором, воздушный контур сообщен с атмосферой имитатором легких и снабжен горелкой имитатора рабочего газообмена и горелкой имитатора основного газообмена, заключенным в установленных внутри сосуда камерах основного и рабочего газообмена, пульсационный насос для изменения уровня воды в сообщенном с камерой основного газообмена нижнем патрубке имитатора легких и датчики температуры, концентрации углекислого газа и расхода воздуха, соответственно установленные в сосуде, воздушном контуре и имитаторе легких и выходами связанные с входами контрольно-измерительных блоков, введены генератор вдыхаемой смеси, включающий вентилятор притока вдыхаемой смеси и управляемые нагревательный и охлаждающий элементы, смесительная камера, блок сравнения, датчик температуры вдыхаемой смеси, расположенный на входе имитатора легких, датчик уровня рабочего газообмена, расположенный внутри камеры рабочего газообмена, и регулятор рабочего газообмена, при этом выход генератора вдыхаемой смеси соединен с входами смесительной камеры, выход которой соединен с входом имитатора легких, выходы датчика уровня рабочего газообмена и датчика температуры вдыхаемой смеси соединены с входами блока сравнения, выходы которого соединены с входами регулятора рабочего газообмена, связанного с горелкой имитатора рабочего газообмена, и управляемыми вхо уровня рабочего газообмена в соответствии с изменениями температуры вдыхаемой 55. смеси, второй - в поддержании температуры вдыхаемой смеси в соответствии с изменениями уровней рабочего газообмена.Режим 1, При изменении температурывдыхаемой смеси, поступающей в имитатор2 легких, сигнал Ет, измеренный дополни 1015 20 3035 4045 50 дами нагревательного и охлаждающего элементов генератора вдыхаемой смеси,На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - схема, поясняющая работу блока сравнения; на фиг. 3 - то же, пример выполнения.Устройство содержит сосуд 1, заполненный водой, в котором заключен имитатор 2 легких, сообщенный с атмосферой верхним патрубком З,и воздушный контур 4, оборудованный циркуляционным вентилятором5, горелкой 6 имитатора основного газообмена, установленной внутри сосуда камеры 7, и горелкой 8 имитатора рабочего газообмена. Пористая стеклянная крышка 9 установлена на электромагнитных опорах 10. Устройство оборудовано датчиками 11, 12 и 13 температуры сред, концентрации углекислого газа и расхода воздуха, соответственно установленными в сосуде, воздушном контуре 4 и имитаторе 2 легких, пульсационным насосом 14, обеспечивающим изменение уровня воды в сообщенном с камерой 7 нижнем патрубке 15 имитатора легких, арматурой 16 и контрольно-измерительной аппаратурой 17, Генератор 18 вдыхаемой смеси, оборудованный вентилятором 19 притока вдыхаемой смеси, нагревательным 20 и охлаждающим 21 элементами, включен на входе смесительной камеры 22, которая подключена к входу имитатора 2 легких, Датчики температуры вдыхаемой смеси 23 иуровня рабочего газообмена 24 подключенык блоку 25 сравнения, выходы которого соединены с входами регулятора 26 рабочего газообмена, связанного с горелкой 8 рабочего газообмена, и управляемыми входами нагревательного 20 и охлаждающего 21 элементов генератора 18 вдыхаемой смеси.Схема, поясняющая работу блока 25 сравнения, приведенная на фиг. 2, содержит элемент А сравнения, усилитель В мощности, двигатель С,управляющий диафрагмой горелки рабочего газообмена, и диафрагму О горелки рабочего газообмена, образующую регулятор 26 рабочего газообмена,Схема, приведенная на фиг. 3, содержит элементы сравнения Р и выбора полярности 6, усилители мощности нагревательного Н и охлаждающего Л элементов.Устройство работает в двух режимах. Первый режим заключается в поддержании1723574 5 10 15 20 паратора напряжения 55 тельно введенным датчиком 23 температуры вдыхаемой смеси, попадает на один из входов элемента А сравнения, на второй вход которого подается эталонный сигнал Ет эт. Возникающий сигнал Ь Ет поступает на усилитель В мощности и двигатель С, управляющий диафрагмой О горелки рабочего газообмена, через которую поступает газовая смесь для сжигания в горелке 8 рабочего газообмена.Режим 2. При изменении уровня рабочего газообмена сигнал Ерг от дополнительно введенного датчика 24 рабочего газообмена поступает на один из входов элемента Р сравнения, на второй вход которого подается сигнал эталонного рабочего газообмена Ерг эт. Возникающий сигнал Ь Ерг поступает на вход элемента 6 выбора полярности, выполненного на основе комВ случае уменьшения или увеличения уровня рабочего газообмена соответствующий сигнал поступает на один из двух усилителей Н и 3 мощности и далее на нагревательный 20 или охлаждающий 21 элемент. При этом происходит изменение температуры вдыхаемой смеси.Использование изобретения обеспечивает подачу в устройство вдыхаемой смеси с заданной температурой и позволяет при изменении температуры вдыхаемой смеси автоматически изменять уровень рабочего газообмена, а при изменении уровня рабочего газообмена автоматически изменять температуру вдыхаемой смеси, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить достоверность моделирования процессов терморегуляции и газообмена в организме человека. Устройство может быть использовано при моделировании терморегуляции и газообмена человека в условиях горячего производства, в том числе на предприятиях металлургической, металлообрабатывающей, угольной, горнорудной, машиностроительной и химической промышленности, в районах с жарким климатом, а также в условиях охлаждающего микроклимата некоторых производств и климатических районов Арктики й Антарктиды, а также при проведении испытаний средств индивидуальной защиты, изучении термоадаптации и тепловой устойчивости организма человека. 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Устройство для моделирования терморегуляции и газообмена человека, содержащее заполненный водой сосуд с пористой стеклянной крышкой, установленной с возможностью вертикального перемещения на электромагнитных опорах, расположенный внутри сосуда воздушный контур с циркуляционным вентилятором, воздушный контур сообщен с атмосферой имитатором легких и снабжен горелкой имитатора рабочего газо- обмена и горелкой имитатора основного газообмена, заключенными в установленных внутри сосуда камерах основного и рабочего газообмена, пульсационный насос для изменения уровня воды в сообщенном с камерой основного газообмена нижнем патрубке имитатора легких и датчики температуры, концентрации углекислого газа и расхода воздуха, соответственно установленные в сосуде, воздушном контуре и имитаторе легких и выходами связанные с. входами контрольно-измерительных блоков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности моделирования процессов терморегуляции и газообмена в организме человека путем обеспечения зависимого изменения температуры вдыхаемой смеси и уровня рабочего газообмена, соответствующих различным производственным условиям, в него введены генератор вдыхаемой смеси, включающий вентилятор притока вдыхаемой смеси и управляемые нагревательный и охлаждающий элементы, смесительная камера, блок сравнения, датчик температуры вдыхаемой смеси, расположенный на входе имитатора легких, датчик уровня рабочего газообмена, расположенный внутри камеры рабочего газообмена, и регулятор рабочего газообмена, при этом выход генератора вдыхаемой смеси соединен с входом смесительной камеры, выход которого соединен с входом имитатора легких, выходы датчика уровня рабочего газообмена и датчика температуры вдыхаемой смеси соединены с входами блока сравнения, выходы которого соединены с входами регулятора рабочего газообмена, связанного с горелкой имитатора рабочего газообмена., и управляемыми входами нагревательного и охлаждающего элементов генератора вдыхаемой смеси.. Демчи аказ 1065 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1