Микроклиматическая камера

(19)(11 оз Аб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТСССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г Изобретение относится к медицинской со стороны противоположной, причем систехнике и может быть использовано для га-. тема автоматического поддержания паразовой терапии новорожденных и детей в метров дыхательной смеси выполнена в условиях регулируемого микроклимата. виде последовательно соединенных, увлажРазличные конструкции микроклимати- нителя, дюзного дозатора, регулируемых ческих камер широко известны. источников тепла и холода, сигнализаторовИзвестна, например, микроклиматиче- отключений параметров дыхательной смеси ская камера, содержащая корпус с ложем, от заданных значений, а подвижный циспирометр,.адсорбер, а также систему ав- линдр выполнен из прозрачногоударопрочнотоматического поддержания параметров го материала с малой теплопроводностью. дыхательной смеси, пневматически соединенную со спирометром и полостью корпу- . Известное устройство обладает значиса, выполненного в виде вертикальной тельной сложностью и низкой точностью стойки, на которой укреплены герметизиру- поддержания заданного значения относиющая кольцевая прокладка и направляю- тельной влажности газовой смеси, что свящие подвижного цилиндра, открытого со зано с отсутствием автоматического стороны кольцевой прокладки и закрытого регулирования относительной влажности и(56) Авторское свидетельство СССР М 659150, кл. А 61 6 11/00, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1338777, кл. А 61 0 11/00, 1987.(54) МИКРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ КАМЕРА (57) Изобретение относится к медицинской технике, может быть использовано для газо.вой терапии новорожденных и детеи в условиях регулируемого микроклимата, позволяет повысить точность поддержания заданных параметров газовой смеси и уменьшить время подготовки к работе. В микроклиматическую камеру введен дополнительный нагреватель и датчик температуры, а также второй увлажнитель, содержащий эжектор и форсуночные устройства, Увлажнители выполнены в виде воздуховодов с поддонами с водой, снабженными нагревателями. Линия сжатого газа подключена к.форсуночным устройствам через эжектор, размещенный в газовом канале, выходы датчиков температуры подключены к входам блока управления, выходы которого соединены с нагревателями, В описании изобретения представлены два варианта выполнения блока управления. 2 з.п,ф-лы, 3 иа.влиянием на параметры смеси характери- Цель достигается также тем, что блок стик смеси до момента влагообработки, управления содержит регулятор температуНаиболее близким к устройству по тех- ры, вход которого подключен к первому вхонической сущности и достигаемому эффекту ду блока, а выход к первому выходу блока, и является микроклиматическая камера, со регулятор относительной влажности воэдудержащая раму, открываемую камеру, по- ха, первый и второй входы которого подклюдушку, баллон для сжатого газа, чены к первому и второму входам блока, а контрольное и терапевтическое оборудова- выход через усилитель мощности подклюние, систему циркуляционных газовых кана- чен к второму выходу блока и через диффелов с размещенными в них нагревателями и 10 ренциатор к третьему выходу блока.увлажнителем, а также капсулу, размещен- Цель может достигаться также и тем, что ную в камере, причем циркуляционный ка- блок управления содержит первый и второй нал, сопряженный с вентиляционным регуляторы температуры и реле времени, отверстием капсулы, снабжен регуляторомпричем вход первого регулятора температуциркулирующего потока газа через увлаж ры соединен с первым входом блока, выход нитель, а капсула снабжена нагревателем, первого регулятора температуры соединен расположенным под подушкой и оборудова- с первым выходом блока, вход второго регунием для контроля нагрева. лятора температуры подключен к второмуНедостатком известного устройства яв- входу блока, а выход - . к второму выходу ляется низкая точность поддержания задан блока и к первой клемме обмотки реле вреного значения параметров газовой смеси, мени, вторая клемма которой подключена к что связано с отсутствием автоматического . первойшине питания, вторая шина питания регулирования относительной влажности. подключена через замыкающий контакт реКроме того, известное устройство обладает ле времени.к первой клемме его обмотки, а достаточной инерционностью и большим 25 через размыкающий контакт к выдержкой временем подготовки к работе. Этот недо- времени на размыкание - ктретьему выходу статок связан с необходимостью длительно- блока.го первоначального прогрева воздуха и Использование форсуночных устсистем увлажнения при включении устрой- ройств, нагревателей; поддонов, регулятоства. 30 ров температуры и влажности, как и другихЦелью изобретения является повыше- указанных выше элементов широко известние точности поддержания заданных пара- но как в различных конструкциях микроклиметров газовой смеси и уменьшение матических камер, так и в различных времени подготовки устройства к работе. кондиционерах и других устройствах для обЦель достигается тем, что микроклима работки воздуха.тическая камера, содержащая открываемую Неизвестным в конструкциях микрокликамеру, баллон для сжатого газа, контроль- матических камер, а также иного оборудованое оборудование, систему газовых каналов ния с влажностной обработкой воздуха, с размещенными в ней первым нагревате- является одновременное использование лем и первым увлажнителем, первый датчик 40 двух увлажнителей последовательно вклютемпературы, установленный на входе в от- ченных по тракту влагообработки воздуха, крываемую камеру, второй нагреватель и причем первый из увлажнителей обеспечиблок управления, содержит также вентиля- вает увлажнение за счет испарения влаги с тор, второй увлажнитель, причем увлажни- поверхности воды, залитой в поддон, а втотели выполнены в виде воздуховодов с 45 рой-звсчетраспыления влаги,забираемой размещенными в нижней части и обогрева- из поддона. Одновременное использование емыми соответственно вторым и третьим данных признаков совместно с блоком упнагревателями поддонами с водой, во вто- равления позволяет получить положительром увлажнителе установлены форсуноч- ный эффект, не равный сумме эффектов от ные устройства с забором воды из поддона 50 отдельных составляющих, а именно, помии второй датчик температуры, а линия сжа- мо влагообработки (эффект от отдельных сотого газа подключена к форсуночным уст- ставляющих) обеспечить автоматическое ройствам через эжектор, размещенный в регулирование влажности с,высокой стегазовом канале, выходы первого и второго пеньюточности и уменьшить время для поддатчиков температуры подключены соот готовки камеры к работе при простоте ветственно к первому и второму входам техническойреализацииустройства.блока управления, первый, второй и тре- Наличие дополнительного положительтий нагреватели подключены соответст- ного эффекта доказывается следующим.венно к первому, второму и третьему. При регулировании относительнойвлажно- , выходам блока управления. сти воздуха и газовых смесей используютсяразличные автоматические регуляторы, ос- На фиг.1 представлена структурная схенованные на разлрчных принципах иэмере- мамикроклиматической камеры; на фиг.2 иния относительной влажности. Все 3 - принципиальные схемы выполненияизвестные методы измерения относитель- блока управления, варианты.ной влажности требуют создания.достаточ Микроклиматическая камера содержитно сложных регуляторов, Одним из входной фильтр 1, входную камеру 2 с веннаиболее простых по конструктивному ис- тилятором 3 и электронагревателем 4 воздуполнению и наиболее известным является ха, переходной патрубок 5, воэдуховод 6 стак называемый "психрометрический" ме- расположенными внизу поддонами 7 и 8,тод измерения относительной влажности. В 10 выходной фильтр 9 и выходной патрубок 10,этом случае относительная влажность опре- . соединенный с открываемой камерой 11.деляется как некоторая функция от разно- Камера содержит также трубопровод 12сти температур "сухого" и "мокрого" подачи сжатого газа от баллона или другоготермометров; Однако для работы таких ре- источника (на фиг.1 не показан), соединенгуляторов необходимы специальные слож ный через эжектор 13 с форсунками 14, Заные устройства для обеспечениябор воды из поддона 8 для форсунок 14постоянного смачивания, "мокрого" термо- осуществляется через трубку 15. Залив водыметра,ч 1 означительноусложняетконструк- в поддоны осуществляетси с помощью горцию. В предлагаемой конструкции один ловины 16, причем перегородка 17 междуувлажнитель (с увлажнением за счет испа поддонами снабжена обратным клапаномрения) используется для регулирования 18. В воздуховоде 6 и патрубке 10 установсодержания влаги в газовой смеси, а лены датчики 19 и 20 температуры, подклювторой (с увлажением за счет рас- ченные к блоку 21 управления с помощьюпыления)-для измерениязначенияотноси- которого осуществляется управлениетельной влажНости и ускорения процесса 25 вентилятором 3, электронагревателем 4,подготовки камеры к работе. Это обеспечи-атакже установленными в поддонах электвается за счет того, что в процессе распыле- ронагревателями 22 и 23,.ния влаги температура воды в поддоне, Блок 21 управления содержит(фиг,2) ресоответствующего увлажнителя становится гулятор 24 температуры, регулятор 25 отноравной температуре "мокрого термометра". 30 сительной влажности, дифференциатор 26,.Это позволяет одновременно с эффектив- усилитель 27 мощностии переключатель 28..ным увлажнением за счет двух работающихкамер обеспечить простое технически без Блок 21 управления в частном случаеспециальныхувлажняющихустройствизме-может. содержать(фиг.3) регуляторы 29 и 30рение соответственно и регулирование от температуры, реле 31 времени с контактаминосительной влажности. Поскольку процесс 32 и 33 и переключатель 34.влагообработки и нагрева воздуха в любом В качестве регулятора относительнойслучае процесс инерционный и инерцион-, влажности может быть использован, наприность процесса определяется расходом га- мер, регуляторотносительной влажностизовой смеси, массой нагреваемых 40 (авт.св. СССР М 1062663, 1983).. элементовит,дтоиспользованиенагрева- Работа микроклиматической камерытеля в поддоне форсуночной камеры позво- осуществляется следующим образом, В отляет при его использовании на начальномкрываемую камеру 11. помещается больнойэтапе разогрева камеры интенсифициро- . ребенок.Прииспольэованииблокауправлевать процесс нагрева и уменьшить время 45 ния по схеме (фиг,2) асуществляется вклюподготовкикамерыкработе.Поотношению чение переключателя 28 и напряжениек прототипу это обеспечивает повышение питающей сети поступает на электродвигаточности управления, уменьшение времени тель вентилятора 3 и на регулятор 24 темпе.подготовки камеры, а поотношениюкиным ., ратуры и регулятор относительнойизвестнымустройствам, втомчисле конди влажности 25, обеспечивая тем самым ихционирования, позволяет значительно уп- включение, Поскольку.в начальный моментростить конструкцию аналогичных включения камеры параметры воздуха неустройств.соответствуют заданным, то в необходимыхТаким образом, одновременное исполь- случаях помещение ребенка в камеру 11зование двух разнотипных увлажнителей 55 осуществляется по истечении заданногосовместнос блоком управления, обес- времени после включения переключателяпечивающим заданный алгоритм функ. Регулятор 24 настраивается на заданноеционирования увлажнителей, является . значение температуры приточного воздухасущественным отличительным признаком в открываемой камере 11, которое контропредлагаемого устройства. ; лируется датчиком 20 температуры.55 Регулятор 25 относительной влажности настраивается на заданное значение относительной влажности приточного воздуха, которая контролируется по значениям двух температур - температуры, измеряемой датчиком 20, и температуры, измеряемой датчиком 19. Включается подача сжатого газа по трубопроводу 12 вентилем на баллоне или с помощью иного устройства (на фиг.1 элементы включения сжатого газа не показаны), Воздух помещения через входной фильтр 1 поступает под воздействием тяги вентилятора 3, размещенного во входной камере 2, через нагреватель 4 в переходной патрубок 5, Нагретый воздух из переходного патрубка 5 поступает в воэдуховод 6 с размещенными в нижней части поддонами 7 и 8. В зоне поддона 7 осуществляется увлажнение воздуха за счет испарения влаги с поверхности воды, находящейся в поддоне 7, причем степень испарения влаги изменяется за счет изменения степени нагрева электронагревателя 22.Увлажненный воздух поступает в зону поддона 8, где увлажняется за счет распыления .влаги форсунками 14. Распыление влаги осуществляется под воздействием сжатого газа, поступающего по трубопроводу 12 через эжектор 13. За счет наличия эжектора 13 осуществляется предварительный подсос воздуха иэ первой части воэдуховода 6, что позволяет при изменении степени эжектирования регулировать соотношение газа и воздуха и обеспечить некоторое усреднение характеристик воздуха во второй части воздуховода. Насыщенный влагой воздух поступает через выходной фильтр 9 и через патрубок 10 в открываемую камеру 11. В случае отклонения температуры воздуха от заданного значения, что контролируется датчиком 20 температуры от блока 21 управления поступает соответствующий сигнал (с выхода регулятора 24) на вход электронагревателя 4, поддерживая заданное значение температуры. В первоначальный момент включения микроклиматической камеры, когда происходит достаточный интенсивный процесс изменения относительной влажности, напряжение с выхода регулятора 25 относительной . влажности поступает, через усилитель 27 мощности на вход электронагревателя 22 и через дифференциатор (дифференцирующий усилитель мощности) 26 на вход электронагревателя 23. Поэтому в первоначальный момент происхОдит интенсивный нагрев воздуха как за счет работы электронагревателя 4 на входе воздуха, так и за счет нагрева воздуха подогретой водой с помощью нагревателя 23, При приближении 5 10 15 20 25 30 35 40 50 относительной влажности к заданному значению влияние электронагревателя 23 уменьшаетоя и значение относительной влажности поддерживается за счет изменения степени нагрева электронагревателя 22, При этом температура воды в поддоне 8 приобретает значение, близкое к температуре "мокрого" термометра, что позволяет достаточно обеспечить поддержание заданного значения относительной влажности.При использовании блока управления по схеме (фиг.3) работа микроклиматической камеры происходит аналогично со следующими отличиями в алгоритме работы блока управления. В соответствии с психрометрической таблицей определяется температура "влажного" термометра. при заданном значении относительной влажности и на данное значение осуществляется уставка регулятора 30 температуры. Работа переключателя 34 и регулятора 29 температуры происходит аналогично работе соответствующих элементов блока управления по схеме фиг.2. В качестве регулятора 30 температуры используется двухпозиционный регулятор температуры, например, типа ПТР-00 или аналогичного типа. В начальный момент включения блока 21 управления на выходе регулятора 30 появляется постоянный сигнал до момента достижения относительной влажности воздуха заданного значения. При этом напряжение поступает на нагреватель 22, обеспечивающий заданное испарение влаги в поддоне 7, и на нагреватель 23 через контакт 32 реле 31, обмотка которого встает на самопитание через контакт 33, При этом нагреватель 23 обеспечивает дополнительный нагрев воздуха и влаги в поддоне 8, что обеспечивает ускорение процессов подготовки воздуха и, в целом, камеру к работе, По истечении заданного времени дополнительного прогрева нагревателем 23, последний отключается и работа осуществляется только при периодическом включении нагревателя 22 (для регулирования относительной влажности) и нагревателя 4 (для регулирования температуры приточного воздуха).Подлив воды в поддоны 7 и 8 при работе камеры осуществляется через горловину 16 при распределении воды между поддонами . через обратный клапан 18, препятствующий перетоку нагретой воды в поддоне 7 в поддон 8. При нербходимости в воду могут быть введены специальные лекарственные добавки, поступающие затем в воздух с помощью распыления или через испарениесовместно с водой,Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения обеспечивается высокая точность поддержания заданных параметров газовой смеси (температуры и влажности) при простоте технической реализации устройства.Использование микроклиматической камеры предполагается в различных учреждениях здравоохранения.Формул а изобретен ия 1. Микроклиматическая камера,. содержащая открываемую камеру, контрольное оборудование, баллон для сжатого газа, связанный с системой газовых каналов с размещенными в ней первым нагревателем, первым увлажнителем и вентилятором, первый датчик температуры,. установленный на входе в открываемую камеру, второй нагреватель и блок управления, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения точности поддержания. заданных параметров газовой смеси и уменьшения времени подготовки устройства к работе, в нее введены третий нагреватель, второй датчик температуры, второй увлажнитель с форсуночными устройствами и эжектором, причем увлажнители выполнены в виде воэдуховодов с размещенными в нижней части с воэможностью обогрева вторым и третьим нагревате. лями поддонами с водой, форсуночные устройства с забором воды из поддона и второй датчик температуры, установлены во втором увлажнителе, линия сжатого газа подключена к форсуночным устройствам через эжектор, размещенный в газовом канале, выходы первого и второго датчиков температуры подключены соответственно кпервому и второму входам блока управле 5 ния, а первый, второй и третий нагревателиподключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока управления,2, Камера по п.1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что блок управления содержит регуля 1.0 тор температуры, вход которого подключенк первому входу блока, а выход к первомувыходу блока, и регулятор относительнойвлажности воздуха, первый и второй входыкоторого подключены к первому и второму15 входам блока, а выход через усилитель мощности к второму выходу блока и через дифференциатор к третьему выходу блока.ЗКамера по и 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что блок управления содержит первый20 и второй регуляторы температуры и релевремени, причем вход первого регуляторатемпературы соединен с первым входомблока, выход первого регулятора температуры соединен с первым выходом блока, вход25,второго регулятора температуры подключенк второму входу блока, а выход - к второму. выходу блока и к первой клемме обмоткиреле времени, вторая клемма которой подключена к первой шине питания, вторая ши 30 на питания подключена через замыкающийконтакт реле времени к первой клемме егообмотки, а через размыкающий контакт свыдержкой времени на размыкание - ктретьему выходу блока,351711884 хред М.Моргентал Корректор А.Осауленко актор Н.Сильнягин КНТ ССС ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 зводственно-и.Заказ 484 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035. Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб 4/5