УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ РЕСПИРАТОРОВ И АППАРАТОВ ИВЛ

Полезная модель (ПМ) относится к измерительной технике и может быть использована для проверки респираторов и аппаратов ИВЛ, применяемых в атмосфере непригодной для дыхания, например, в горноспасательных частях, газоспасательной службы, пожарных командах и т.д.
В настоящее время в РФ, ближнем зарубежье (Украина и др.), дальнем зарубежье применяется ограниченное количество типов респираторов: в РФ это отечественные респираторы последнего поколения Урал-10 и Урал-10М, на Украине -Р30, в Европе - в основном - Drager PSS BG4.
Принцип действия и узлы вышеуказанных респираторов очень похожи между собой, а вот устройства проверки и контроля разняться.
Так для проверки респираторов Р-30 применяется «Индикатор проверки респираторов типа ИР», который включает в себя контрольное устройство стрелочного типа на базе тягонапоромера, пневмосистему с клапанной коробкой, ручной сильфонный насос и узел подключения, см. Гладков Ю.А., Крохалев Б.Г. «Горноспасательное дело в шахтах и рудниках», М, ООО «Полимедиа», 2002 г, стр. 2002.
Однако данный индикатор (начало выпуска 1980 г. Украина) позволяет проверять герметичность только в одной точке - риска в конце зоны «Г», что требует точной установки стрелки контрольного устройства перед началом проверки.
Ручной сильфонный насос не обеспечивает равномерного потока воздуха и производительности 10 дм3/мин в соответствии с новыми требованиями норм пожарной безопасности (НПБ-164-2001 г.) МЧС России, что не позволяет контролировать работу легочного автомата при этом расходе.
При проверке герметичности требуется одновременно наблюдать за движением стрелки контрольного устройства и показаниями дополнительного секундомера, что не обеспечивает автоматической связи двух параметров: выдержки времени и изменение давления.
Известен прибор для проверки аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ), работающий по методу вдувания воздушной смеси в легкие и отсасывания ее из них контрольный прибор КП-3М, см. книгу «Учебник подземного горноспасателя» том 1, Новокузнецк 2004 г. 330 стр. , автор Горбатов В.А., Мячин В.В, и другие.
Контрольный прибор КП-3м представляет собой два сообщающихся сосуда, наполненных до половины водой. Верхняя часть внутреннего сосуда закрыта и сообщается с аппаратом ИВЛ. При работе аппарата уровни воды в сосудах перемещаются, увеличивая сопротивление потоку вдуваемого и отсасываемого воздуха пропорционально введенному его объему.
Недостатки:
наличие воды,
необходимость нескольких измерений >10,
ручной пересчет показаний,
неопределенное измерение времени вдоха-выдоха,
большая погрешность измерения давления,
достаточная архаичность,
Для проверки немецких респираторов типа «Drager PSS В04»применяется установка для проверки дыхательных аппаратов со сжатым кислородом «Drager RZ 7000» в компактном футляре-чемоданчике - специально разработанная для проверки дыхательных аппаратов с замкнутым контуром (ССВА). После включения устройство автоматически регулирует смещение датчиков. Панель управления четко разделена на области контроля потока и контроля давления, что обеспечивает интуитивно понятную и простую работу с прибором. В центре панели находится встроенный дисплей, который показывает поток или давление. Показания дисплея можно переключать между измерительными областями, нажимая кнопку под дисплеем. Если нажать и удерживать эту кнопку более длительное время, то регулируется смещение датчиков. Поток измеряется в единицах лит/мин, а для давления можно выбрать мбар, или гПа, причем испытание производится с помощью удобного ручного насоса с цифровым представлением результатов на жидкокристаллическом дисплее.
При всех достоинствах немецкого испытательного устройства, оно полностью не отвечает вышеперечисленным критериям, так как измеряет всего 2 параметра, а допускаемая относительная погрешность измерения расхода воздуха ±5%.
Общей проблемой проверочных устройств всех типов респираторов является достижение максимальной автоматизации, т.е. сведения к минимуму (в идеале к нулю) ручных настроек, также и дополнительные опции, например, проверка аппаратов искусственной вентиляции легких (ИВЛ), которые также входят в оснащение горноспасательных и пожарных частей. Также могут входить и другие опции.
Достаточно широко и довольно успешно применяется контрольный прибор УКП-5, см. также книгу «Учебник подземного горноспасателя» том 1.
С помощью этого прибора в собранных респираторах проверяют:
герметичность воздуховодной системы при избыточном и вакуумметрическом давлении;
постоянную подачу кислорода редуктором;
давление, при котором срабатывает избыточный клапан;
вакуумметрическое давление, при котором срабатывает легочный автомат;
вакуумметрическое давление, при котором легочный автомат обеспечивает заданную подачу кислорода;
подачу кислорода аварийным клапаном;
работоспособность и герметичность слюноудаляющего насоса.
Для определения параметров проверяемого респиратора в качестве котрольно-измерительных приборов использованы манометр-реометр и расходомер.
Поток газа в приборе создается энергией сжатого кислорода при помощи эжектирования. Система, создающая поток, состоит из баллона с вентилем, кислородного манометра, трубки манометра, редуктора, эжектора и крана эжектора. Недостатки:
большие ГМХ,
большая погрешность измерения до 10%,
проверяются только отечественные респираторы,
требуется дополнительно баллон с кислородом,
сложность при освоении в эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является патент РФ на полезную модель №126605
«УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ РЕСПИРАТОРОВ» со следующей формулой «Универсальное устройство проверки респираторов», содержащее микроконтроллер, панель управления, жидкокристаллический дисплей, насос и датчики расхода и давления, отличающееся тем, что в него введены переходник, блок реле, блок звуковой сигнализации и светодиоды со следующими соединениями: микроконтроллер через первый управляющий выход соединен с обмоткой возбуждения насоса, вторым управляющим выходом - с блоком реле, первым сигнальным выходом - с жидкокристаллическим дисплеем, вторым сигнальным выходом - с блоком звуковой сигнализации, первым управляющим входом с выходом панели управления, первым и вторым информационными входами - с выходом датчика расхода и датчика давления соответственно; выход насоса через магистрали М1-М4 и датчики расхода, давления и переходник соединен с входом/выходом респиратора.
При всех своих достоинствах в процессе длительной эксплуатации выявились следующие недостатки:
необходимо расширение типов проверяемых аппаратов ИВЛ, в том числе для маленьких детей и даже новорожденных, а также аппаратов ИВЛ для применения в чрезвычайных ситуациях, в том числе непосредственно на поле боя и подобных ситуациях.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей и оптимизации процесса проверки за счет:
возможности проверки наиболее распространенных типов респираторов, применяемых в РФ, в том числе зарубежных, по настоящее время;
еще более полной автоматизации процесса проверок;
введение дополнительных опций: проверки аппаратов ИВЛ различных типов, применяемых при реанимации;
расширенного программного обеспечения, модернизируемого под новые задачи.
Технический результат достигается за счет: универсальное устройство проверки респираторов и аппаратов ИВЛ, характеризующееся тем, что содержит микроконтроллер со специальным программным обеспечением, панель управления, жидкокристаллический дисплей, насос, компрессор и датчики расхода и давления, блок переходников, блок реле, блок звуковой сигнализации и светодиоды со следующими соединениями: микроконтроллер через первый управляющий выход соединен с обмоткой возбуждения насоса, вторым управляющим выходом с блоком реле, третьим управляющим выходом - со входом компрессора, выход которого соединен с блоком переходников, первым сигнальным выходом с жидкокристаллическим дисплеем, вторым сигнальным выходом - с блоком звуковой сигнализации, первым управляющим входом - с выходом панели управления, первым и вторым информационными входами - с выходом датчика расхода и датчика давления соответственно, третьим информационным входом с аппаратом искусственной вентиляции легких через блок переходников; выход насоса через магистрали M1-М4 и датчики расхода, давления и переходник соединен с выходами респиратора и аппарата искусственной вентиляции легких.
На чертеже изображена структурно-электрическая схема устройства, на которой показано:
1 - микроконтроллер (МС);
2 - панель управления (УП) (кнопки, тумблеры и пр.);
3 - жидкокристаллический цифровой индикатор (ЖКИ);
4 - светодиоды дополнительной сигнализации;
5 - насос;
6 - датчик расхода;
7 - датчик давления;
8 - переходник;
9 - респиратор или аппарат ИВЛ;
10 - блок питания;
11 - аккумулятор;
12 - блок реле, тумблеров и других переключателей;
13 - блок звуковой сигнализации (УНЧ+динамический громкоговоритель);
14 - газовоздушный тракт с однонаправленной шиной M1 и двунаправленными шинами М2, М3 и М4, также информационные и управляющие шины;
15 - компрессор
16 - собственно устройство.
Шины питания электрических и электронных частей устройства условно не показаны, также как и связи переключающих элементов от блока реле 12. Устройство имеет следующие соединения:
микроконтроллер 1 через первый управляющий выход соединен с обмоткой возбуждения насоса 5, вторым управляющим выходом с блоком реле 12, третьим управляющим выходом с компрессором 15, первым сигнальным выходом с жидкокристаллическим дисплеем 3 и двухцветным светодиодом 4, вторым сигнальным выходом - с блоком звуковой сигнализации 13, первым управляющим входом - с выходом панели управления 2, первым и вторым информационными входами - с выходами датчика расхода 6 и датчика давления 7 соответственно, третьим информационным входом с блоком переходников; выход насоса 5 через магистрали M1-М4 и датчики расхода 6, давления 7 и переходник 8 соединен с входом/выходом респиратора 9.
Устройство проверки респираторов позволяет проверить при почти любом подключенном типе респиратора следующие параметры:
состояние герметичности воздуходувной системы при избыточном и вакуумметрическом давлении;
наличие нормированной постоянной подачи кислорода редуктором;
открытие избыточного клапана;
подачу кислорода аварийным клапаном;
срабатывание избыточного клапана;
срабатывание клапана легочного автомата;
работоспособность и герметичность слюноудаляющего насоса;
измерение максимального и минимального давления вдоха;
измерение времени вдоха и выдоха;
измерение времени действия устройства в режиме ИВЛ;
измерение давления разряжения ингаляционного устройства;
измерение производительности ингаляционного устройства;
идентификация проверяющего (вводится личный его №) и время проверки;
запись всех проверяемых данных (результаты проверки) или в ОЗУ MCI или во внешнюю память (ФЛЭШ).
Проверка производится по технологической карте.
Устройство работает в двух режимах: режим проверки респиратора и режим проверки аппаратов ИВЛ. Устройство подключается к сети ~ 220 В/50 Гц. При подключении автоматически проходит тест-контроль электро-электронной части устройства, после чего устройство готово к работе (при положительном результате тест-контроля) при этом на ЖК-индикаторе 3 загорается сигнал «Готовность», дублируемый звуковым сигналом.
Затем оператор при помощи кнопок на панели управления 2 выставляет текущее время на ЖК-индикаторе 3, свой личный номер и номер проверяемого респиратора.
Режим проверки респиратора. К переходнику 8 подключается респиратор 9, перед этим на блоке управления 2 нажимается соответствующая выбранному проверяемому типу респиратора кнопка. Нажимается кнопка «ПУСК» на панели управления 2.
Устройство может быть выполнено в автоматическом и полуавтоматическом режимах, при последнем переключения и соединения выполняются оператором вручную (шина «режим переключения»).
МС1 в автоматическом режиме через блок реле 12 производит необходимые переключения и соединения, соответствующие технологической карте, внесенной в ПЗУ МС 1, и назначает режимы проверок. Оператор может остановить автоматический режим и перейти в ручной режим (полностью или частично), контролируя результаты проверок по ЖК-индикатору 3 согласно технологической карте.
Двухцветный светодиод 4 (зеленого и красного цветов) сигнализируют о нормальном значении параметров (зеленый цвет) и отклонении от заданных параметров выше допустимых (красный цвет), при этом дополнительно включается звуковая сигнализация 12.
При проверке аппарата ИВЛ на герметичность насос 5 отключается и включается компрессор 15, который создает повышенное давление воздуха-до 1000 мм.вод.ст., поступающее на вход аппарата ИВЛ через соответствующий переходник.
Применение предлагаемого устройства позволит проверять все применяемые респираторы в России и Евразии, что позволит сберечь достаточное количество средств за счет унификации проверочной аппаратуры, обучения проверяющего персонала и пр.
Таким образом, данное устройство полностью соответствует основному экономическому постулату - «стоимость-эффективность».