ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВДЫХАНИЯ КИСЛОРОДА И ТВЕРДЫЙ ИСТОЧНИК КИСЛОРОДА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В НЕМ
PORTABLE DEVICE FOR OXYGEN INHALATION AND SOLID OXYGEN SOURCE FOR USE THEREIN

Группа изобретений относится к малогабаритным портативным устройствам для вдыхания кислорода, предназначенным для использования в качестве профилактического средства или средства для оказания первой помощи в условиях периодической недостаточности кислорода, а также в качестве полезной для здоровья альтернативы традиционных сигарет.
Последнее десятилетие наблюдается неуклонное снижение количества атмосферного кислорода, особенно на территориях мегаполисов и крупных промышленных городов. Этот фактор дает основание говорить об экологической гипоксии, как об одной из причин ранней смертности, повышения онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний, сердечной и легочной недостаточности.
В условиях повышенной гипоксии и усиленной физической нагрузки многие испытывают вестибулярные расстройства (головокружение, тошноту), боли в сердце функционального характера, хроническую усталость, одышку. Избежать подобных нарушений можно при вдыхании чистого или медицинского кислорода.
Из уровня техники широко известны устройства для вдыхания кислорода, представляющие собой заполненные кислородом баллоны с крышкой-маской и клапаном.
Подобные устройства обладают рядом недостатков. Во-первых, они являются одноразовыми, поскольку баллоны невозможно дозаправить. Во-вторых, они не обладают необходимыми эстетическими и эргономическими свойствами (привлекающий внимание окружающих внешний вид устройства, значительные габариты), что затрудняет их использование в повседневной жизни. В-третьих, баллоны невозможно использовать как альтернативу традиционных сигарет для замены отрицательного «рефлекса курильщика» на положительный. В-четвертых, использование и ношение баллонов небезопасно, поскольку они находятся под давлением кислорода.
Из уровня техники также известно портативное устройства для вдыхания кислорода, содержащее цилиндрический корпус с крышкой, заполненный медицинским кислородом, узел клапана, переключатель управления. Корпус с крышкой устройства выполнены имитирующими форму и внешний вид курительного изделия, например, сигареты (CN 2302017, МПК А61М 15/06, опубл. 30.12.1998).
Данное устройство обладает необходимыми эстетическими свойствами и небольшим размером, однако так же неудобно при повседневном использовании, поскольку требует постоянной дозаправки или перезаправки кислородом, которую не всегда возможно осуществить оперативно при отсутствии вблизи заправочного устройства.
Задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, является разработка усовершенствованного малогабаритного портативного устройства для вдыхания кислорода для бытового использования, лишенного недостатков вышеуказанных аналогов, и твердого источника кислорода, предназначенного для использования в нем, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.
Технический результат заявленной группы изобретений заключается в повышении эргономичности и безопасности портативного устройства для вдыхания кислорода при одновременном обеспечении оптимальной производительности устройства для достижения положительного эффекта при его использовании.
Повышение эргономичности устройства обусловлено совершенствованием конструкции устройства, упрощением перезаправки и эксплуатации устройства в повседневной жизни, обеспечением автономности работы устройства. Повышение безопасности устройства обеспечено отсутствием давления кислорода в корпусе устройства в процессе хранения. Оптимальная производительность устройства заключается в генерировании устройством необходимого количества кислорода за короткий промежуток времени (около 1 л/мин в течение 3-4 минут) для обеспечения организма человека кислородом в условиях экологической гипоксии, вывода из состояний, обусловленных гипоксией любой формы происхождения и проявления, за счет оксигенации крови после 2-3 вдохов кислорода.
Технический результат достигается за счет того, что портативное устройство для вдыхания кислорода состоит из корпуса с выходным отверстием для кислорода, кислородогенерирующего картриджа на основе твердого источника кислорода, и автономного источника электропитания.
Целесообразно, чтобы кислородогенерирующий картридж был выполнен с твердым источником кислорода, по меньшей мере одним фильтром и нагревательным элементом.
Целесообразно, чтобы по меньшей мере один фильтр был химическим.
Целесообразно, чтобы нагревательный элемент был размещен на противоположной от выходного отверстия стороне картриджа и был электрически соединен с автономным источником электропитания.
Целесообразно, чтобы твердый источник кислорода был выполнен цилиндрической формы, при этом его длина составляла не более 150 мм, а диаметр - не более 15 мм, предпочтительно, чтобы длина составляла около 110 мм, а диаметр - около 10 мм.
Целесообразно, чтобы твердый источник кислорода представлял собой гранулированную массу с размерами гранул от 0,6 до 2 мм, уплотненную в картридже.
Целесообразно, чтобы твердый источник кислорода был выполнен из веществ из группы хлоратов или перхлоратов щелочных металлов. Предпочтительно, чтобы твердый источник кислорода был выполнен на основе хлората натрия, оксида кобальта и перекиси бария.
Целесообразно, чтобы корпус был снабжен мундштуком. Целесообразно, чтобы корпус был в виде трубчатого тела.
Целесообразно, чтобы корпус устройства и корпус кислородогенерирующего картриджа были выполнены из металла и/или композиционного материала.
Целесообразно, чтобы устройство было снабжено теплоизоляционным слоем и/или теплоизоляционными элементами. При этом теплоизоляционный слой может быть расположен между твердым источником кислорода и внутренней поверхностью корпуса кислородогенерирующего картриджа и/или на внешней поверхности корпуса кислородогенерирующего картриджа.
Целесообразно, чтобы устройство содержало средство для создания управляющего воздействия для активизации нагревательного элемента, в частности пусковой элемент для активизации нагревательного элемента.
Из уровня техники известно использование твердого источника кислорода в генераторах кислорода, применяемых в аварийных и чрезвычайных ситуациях в средствах защиты органов дыхания (Патент РФ №2147551, МПК С01В 13/02, опубл. 20.04.2000). Однако данные генераторы направлены на длительную работу и выработку большого количества кислорода, имеют значительные габаритные размеры и не предназначены для бытового использования в малогабаритных портативных устройствах для вдыхания кислорода.
Технический результат достигается также за счет того, что твердый источник кислорода для портативного устройства для вдыхания кислорода представляет собой уплотненную в цилиндрическую форму гранулированную массу из кислородовыделяющих компонентов, при этом длина его составляет не более 150 мм, а диаметр - не более 15 мм. Предпочтительно, чтобы длина его составляла около 110 мм, а диаметр - около 10 мм.
Целесообразно, чтобы гранулированная масса имела в составе гранулы размером от 0,5 до 3 мм, предпочтительно от 0,6 до 2 мм.
Целесообразно, чтобы в качестве кислородовыделяющих компонентов были использованы вещества из группы хлоратов или перхлоратов щелочных металлов, предпочтительно - хлорат натрия, оксид кобальта и перекись бария.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 представляет собой вид предпочтительного варианта исполнения портативного устройства для вдыхания кислорода.
Фиг. 2 представляет собой вид предпочтительного варианта исполнения портативного устройства для вдыхания кислорода в продольном разрезе.
В предпочтительном варианте исполнения портативное малогабаритное устройство для вдыхания кислорода состоит из корпуса 1, сменного кислородогенерирующего картриджа 2, выполненного на основе твердого источника кислорода, по меньшей мере одного фильтра и нагревательного элемента 3, и автономного источника электропитания, электрически соединенного с нагревательным элементом 3, а также средства для создания управляющего воздействия для активизации нагревательного элемента 3, в частности пусковой элемент 4 для активизации нагревательного элемента 3 от источника электропитания.
Нагревательный элемент 3 установлен с одного торца твердого источника кислорода (с противоположной от выходного отверстия 5 стороны) в кислородогенерирующем картридже 2 и может быть выполнен в виде спирали из нихромовой проволоки. Со стороны выходного отверстия 5 установлен по меньшей мере фильтр для очистки кислорода от вредных примесей. В одном из вариантов исполнения может быть использован химический фильтр. Также в устройстве может использоваться механический фильтр и увлажнитель.
Корпус 1 в целом выполнен из металлического и/или композиционного материала в виде трубчатого тела с мундштуком 6. Вторая часть 7 корпуса, в которой расположен кислородогенерирующий картридж 2, может быть выполнена со сквозными отверстиями 8 для охлаждения картриджа.
За счет использования твердого источника кислорода в кислородогенерирующем картридже 2 могут быть обеспечены небольшие размеры устройства. Длина корпуса 1 может составлять около 252 мм и менее, при этом длина слоя твердого источника кислорода в кислородогенерирующем картридже 2 может составлять около 110 мм и менее при длине картриджа около 145 мм и менее. Диаметр корпуса 1 может составлять около 22 мм и менее, а диаметр твердого источника кислорода в кислородогенерирующем картридже 2 может составлять около 10 мм и менее при диаметре картриджа около 10,5 мм и менее.
Твердый источник кислорода может быть выполнен из веществ из группы хлоратов или перхлоратов щелочных металлов. В предпочтительном варианте исполнения твердый источник кислорода выполнен на основе хлората натрия, оксида кобальта и перекиси бария.
Твердый источник кислорода изготавливается следующим образом: синтезируются компоненты (в предпочтительном варианте исполнения используются хлорат натрия, оксид кобальта и перекись бария), готовятся смеси компонентов, из которых затем прессуются брикеты в форме таблеток. Готовые брикеты дробятся с отсевом целевой фракции (предпочтительно, 0,6-2,0 мм). Так получаются несколько составов, которые затем последовательно загружаются в картридж 2 с виброукладкой. По длине картриджа 2 располагаются слои с разным содержанием компонентов, чтобы обеспечить устойчивость процесса горения и его надежное инициирование.
В других вариантах исполнения устройства твердый источник кислорода может быть также выполнен в виде брикета или таблеток.
Использование твердого источника кислорода позволяет обеспечить минимальные размеры устройства при одновременном обеспечении оптимальной производительность устройства для достижения положительного эффекта при его использовании.
Источник электропитания расположен в первой концевой части 9 корпуса, а кислородогенерирующий картридж 2 - во второй противоположной части 7 корпуса. Соединение кислородогенерирующего картриджа 2 и второй части 7 корпуса с источником электропитания в первой части 9 корпуса может быть осуществлено посредством быстроразъемного соединения совмещенного с одно- или двухконтактным разъемом. Автономный источник электропитания может представлять собой аккумуляторную батарею, например, литий-ионную, никелевую, щелочную или другую.
Между твердым источником кислорода и внутренней поверхностью корпуса кислородогенерирующего картриджа 2 и/или на внешней поверхности корпуса может быть выполнен теплоизоляционный слой.
Устройство также может включать ароматизатор.
В частном варианте исполнения портативное устройство для вдыхания кислорода представляет собой кислородную сигарету.
Устройство работает следующим образом.
Пользователь воздействует на пусковой элемент 4 устройства для активизации нагревательного элемента 3 от источника электропитания. Твердый источник кислорода в кислородогенерирующем картридже 2 приводится в действие посредством теплового импульса от нагревательного элемента 3. После инициирования процесс генерации кислорода проходит в режиме самораспространения тепловой волны по частично газифицирующейся твердой среде насыпной плотности. Для снижения концентрации в кислороде вредных для дыхания примесей выделяемый кислород фильтруется через фильтр и вдыхается через мундштук 6 пользователем.
Картридж 2 генерирует не менее 2 литров кислорода при температуре не более 20°С в течение не более 4 минут.
Короткий срок генерирования устройством кислорода позволяет исключить поступление в организм избытка кислорода, как при непосредственном вдыхании его из устройства, так и выбросе его в окружающую среду. При производительности устройства кислорода примерно 1,2-1,5 л/мин, что превышает минутное потребление кислорода легкими (0,7-1,0 л/мин), нужно учитывать также дробность поступления его в организм при периодических затяжках. Так уже после 2-3 вдохов чистого кислорода оксигенация в легких увеличивается в 1,5-2 раза при экологической, бытовой, возрастной, профессиональной гипоксии.
Кислород оказывает антигипоксический и успокаивающий эффект, он может быть очень полезен и при эмоциональной разгрузке. В условиях часто неблагоприятной экологической обстановки с высокой задымленностью и загрязненностью атмосферного воздуха, дыхание кислородом оказывает лечебно-профилактическое действие на органы дыхания и способствует улучшению общего самочувствия человека. Кроме того, большое количество курящих людей в мире испытывает не только никотиновую, но и рефлекторную зависимость от сигарет, которая не позволяет избавиться от привычки. При использовании портативного устройства для вдыхания кислорода, в особенности с использованием ароматизатора, имитирующего как запах никотина, так и другие, многие смогут заменить вредную привычку на полезную.
Устройство может использоваться в клубах, на дискотеках, в учебных заведениях, спортивных залах, транспорте, офисах и других закрытых помещениях, в высокогорных путешествиях и прочих бытовых ситуациях.