ПРОБООТБОРНИК

Полезная модель относится к охране труда, промышленной санитарии, и предназначено для отбора проб в естественных условиях трудовой деятельности, на рабочих местах при пылевом загрязнении окружающей среды. Полезная модель может быть использована при разработке, оптимизации и аттестации пробоотборников, для профилактики профессиональных заболеваний, в частности, пневмокониозов, а также для разработки режимов труда, оптимизирующих психофизиологическую нагрузку на кардиореспираторную систему человека в условиях запыленности рабочих мест.
Известно автономное устройство для определения весовым методом содержания пыли на рабочем месте, в том числе в непосредственной близости от носа и рта человека, а именно - фильтровый индивидуальный пробоотборник (аспиратор), содержащий фильтр и насос, всасывающий воздух, скорость которого исследователь субъективно выбирает вручную в диапазоне 1,0÷2,1 л/мин. один раз перед началом измерений посредством переменного резистора - см. «Индивидуальный аспиратор АР-2», рекламный проспект ПНР - аналог. Также известны аналогичные устройства с более широкими пределами регулировки, находящимися в диапазоне 5 мл/мин. ÷5,0 л/мин. - см. пат. US №4 292574, H02P 7/29, п. 29.09.1981, пробоотборники серии «Apex» фирмы «Casella cel» - см. проспект «Apex personal sampling pump», «Casella cel» - аналог.
Недостатком аналогов является то, что они обладают ограниченной достоверностью результатов, поскольку не учитывают динамику респираторных параметров обследуемого, в том числе вариабельность за рабочую смену структуры и глубины дыхательных актов, а именно, частоты (ЧД), глубины (ДО) и минутного объема (МОД) дыхания. Они обеспечивают усредненную, например, за рабочую смену, оценку запыленности окружающей среды в рабочей зоне, и зависят от субъективно выбранной исследователем постоянной скорости прохождения воздуха через фильтр пробоотборника.
Известен пробоотборник, содержащий фильтр, компрессор с изменяемой скоростью всасывания воздуха, устройство управления изменением скорости компрессора, управляющее устройство, соединенное со входом устройства управления изменением скорости компрессора. Управляющее устройство выполнено в виде безмасочного датчика параметров внешнего дыхания человека на основе тетраполярного импедансного пневмографа, который регистрирует респираторные параметры человека во время выполняемой им работы - см. а.с. СССР №733648, A61B 5/08, п. 17.05.80 - прототип. У такого датчика отсутствует психофизиологическая нагрузка и сопротивление дыханию, характерное для масочного датчика, например, крыльчатого. Это обеспечивает сохранение неискаженной структуры кардиореспираторных показателей: частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты (ЧД) и глубины (ДО) свободного нестесненного дыхания обследуемого, вследствие чего обеспечивается объективность, достоверность и точность измерения этих показателей. Таким образом, управление скоростью всасывания воздуха происходит в соответствии со скоростью, частотой и глубиной дыхания конкретного обследуемого.
Недостатком пробоотборника является сложность процедуры использования тетраполярного импедансного пневмографа, прежде всего из-за требований качественной фиксации электродов на теле человека, а также индивидуальной для каждого обследуемого спирометрической калибровки импедансного пневмографа. В случае нарушения контакта хотя бы одного из 4-х электродов вследствие активных телодвижений обследуемого, т.е. обычной ситуации при исследованиях в течение рабочей смены, неизбежен перерыв или даже срыв этих исследований, а также отвлечение обследуемого от выполняемой работы. Это снижает надежность использования пробоотборника и требует осуществления практически непрерывного контроля исследователем за ходом экспериментов. С другой стороны, существуют ситуации, при которых, во первых, работа человека достаточно монотонная, во вторых, практически отсутствуют пылевые выбросы на рабочем месте, в третьих, работник ограничен в перемещении, например, при работе на конвейере. При этом кардиореспираторные показатели обследуемого относительно предсказуемые на протяжении определенных временных отрезков. В таком случае использование прототипа неоправданно усложняет процедуру исследований из-за применения вышеотмеченного управляющего устройства в виде импедансного пневмографа. Кроме того, имеются определенные квалификационные требования к исследователю как гигиенисту, физиологу, а иногда и технику одновременно, в условиях высокой психологической нагрузки исследователя и обследуемого. Поэтому использование прототипа может уменьшить надежность и оперативность исследований, а также ограничить их временные и функциональные возможности.
Задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение психологической нагрузки на исследователя и обследуемого, увеличение надежности, расширение функциональных возможностей и оперативности использования пробоотборника.
Для решения поставленной задачи предлагается полезная модель пробоотборника.
1. Пробоотборник, содержащий фильтр, компрессор с изменяемой скоростью всасывания воздуха, устройство управления скоростью компрессора, управляющее устройство, соединенное со входом устройства управления скоростью компрессора, отличающийся тем, что в качестве управляющего устройства используют генератор переменного электрического сигнала.
2 Пробоотборник по п. 1 отличающийся тем, что генератор переменного электрического сигнала выполнен в виде имитатора сигнала спирограммы или ее части;
3. Пробоотборник по п. 1 отличающийся тем, что генератор переменного электрического сигнала выполнен в виде функционального генератора, например, с треугольным выходным сигналом;
4. Пробоотборник по п. 1 отличающийся тем, что генератор переменного электрического сигнала выполнен в виде микроконтроллера.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:
фиг. 1. Блок-схема пробоотборника;
фиг. 2. Эпюры напряжений в основных узлах пробоотборника в случае постоянной амплитуды выходного электрического сигнала управляющего устройства.
На фиг. 1 изображена блок-схема пробоотборника; на фиг. 2 - эпюры напряжений в основных узлах пробоотборника. Пробоотборник содержит воздухозаборник 1, фильтр для осаждения пыли 2, регулируемый компрессор с изменяемой скоростью всасывания воздуха 3, устройство управления скоростью компрессора 4, управляющее устройство 5, соединенное со входом устройства управления скоростью компрессора 4.
вд
Соединенные между собой в соответствии с фиг. 1 блоки: воздухозаборник 1, фильтр для осаждения пыли 2, регулируемый компрессор с изменяемой скоростью 6 всасывания воздуха 3, устройство управления скоростью компрессора 4 составляют стандартный индивидуальный пробоотборник, например вышеотмеченные аналоги «Индивидуальный аспиратор AP-2» или «Apex» фирмы «Casella cel», например, «Apex Standart/Pro». Устройство управления скоростью компрессора 4 представляет собой потенциометрический делитель напряжения в аспираторе AP-2, или коммутатор в виде набора клавиш управления микроконтроллером для «Apex Standart/Pro». Управляющее устройство 5 может быть выполнено в виде генератора переменного электрического сигнала с измененяемыми амплитудно-временными параметрами выходного сигнала, например, на микросхеме функционального генератора XR-2207 фирмы Exar или таймере NE555. Они имеют выходной сигнал в виде синусоиды или треугольника, в том числе с несимметричными нарастанием и спадом 7, которые могут моделировать спирографическую кривую процесса дыхания. К выходу этого генератора подключено устройство управления скоростью компрессора 4 - потенциометрический делитель напряжения, например, резистор или цифровой потенциометр DS3901 фирмы Maxim-Dallas, вместо вышеуказанного делителя напряжения аспиратора AP-2. Такой делитель может быть подключен параллельно электрическим контактам набора клавиш управления микроконтроллером, например, для «Apex Standart/Pro». Кроме того, генератор переменного электрического сигнала может быть выполнен в виде микроконтроллера, например STM32F103, параметры выходных сигналов которого определяются и изменяются программными средствами. Оптимальной формой выходных сигналов управляющего устройства 5 является копия спирограммы практически здорового человека 8, с параметрами, соответствующими умеренным физическим нагрузкам при естественном нестесненном дыхании, характерным для работы на конкретном рабочем месте. Такие параметры известны - см. А.М. Поводатор и др. «Динамическая радиореопневмография в производственных условиях», журн. «Гигиена труда и профессиональные заболевания», 1980, №6, с. 46-47. Моделирование дыхания используют в биомедицинских устройствах, содержащих импедансные пневмографы - см. пат. US №5355894, A61B 5/0205, Oct. 18, 1994. Параметры моделирующего сигнала близки к синусоиде или треугольному сигналу и находятся, аналогично параметрам спирограммы во время работы человека, в диапазоне частот, эквивалентных частоте дыхания (ЧД)≈10÷30 1/мин., при типовой длительности вдоха t≈(30÷40)% от длительности полного дыхательного цикла «вдох - выдох». Амплитуда синтезированного сигнала, имитирующая вдох, т.е. дыхательный объем ДО≈0,÷1 л., регулируется посредством выходных сигналов управляющего устройства 5 плавно, либо задается клавишным набором, например в виде 3÷5, установленных на основе предварительных экспериментов, дискретных значений. Кроме того, вариант моделирующего сигнала может иметь вид той части спирограммы, которая соответствует вдоху, а стадия выдоха при этом отсутствует 9.
Параметры выходного сигнала управляющего устройства 5, постоянные или меняющиеся, в этом случае задает после включения пробоотборника исследователь, с учетом длительности, места и вида работы обследуемого в зоне запыления, но может и самостоятельно осуществлять обследуемый после соответствующего инструктирования, например, при существенных изменениях, возникающих во время рабочего процесса.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение производительности исследований, уменьшение психологической нагрузки и обеспечение комфортных условий для исследователя и обследуемого, увеличение надежности и оперативности исследований при определении пылевой нагрузки на обследуемого, а также их упрощение и удешевление. Устраняются перерывы в исследовании. Появляется возможность осуществления исследований персоналом невысокой квалификации.