способ очистки газовой среды в гермообъекте и дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте

Формула изобретения

1. Способ очистки газовой среды в гермообъекте, включающий восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода, подачу на вдох газовой среды из гермообъекта, поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока поглотителем в поглотительном патроне дыхательного аппарата и подачу очищенной газовой среды в гермообъект, отличающийся тем, что подачу газовой среды на вдох производят через буферный объем между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, который составляет 0,2÷0,6 объема вдоха по физиологическим соображениям.

2. Дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте, содержащий лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, которые соединены между собой непосредственно или шлангом, клапан вдоха и клапан выдоха, отличающийся тем, что клапан выдоха установлен на выходе из поглотительного патрона в гермообъект, при этом клапан вдоха подключен к буферному объему между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, а в поглотительном патроне над уровнем поглотителя со стороны подсоединения лицевой части или шланга выполнен свободный объем, составляющий 100÷300 см³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты органов дыхания и может быть использовано для повышения эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте.

Из уровня техники известен способ очистки газовой среды в гермообъекте, включающий восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода, подачу на вдох газовой среды из гермообъекта, поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока поглотителем в поглотительном патроне дыхательного аппарата и подачу очищенной газовой среды в гермообъект (ЕР 0171551 A3, А62В 18/10, 1986). При этом вдох газовой среды из гермообъекте происходит через клапан, размещенный непосредственно на дыхательной маске дыхательного аппарата, откуда через клапан выдоха выдыхаемый газовый поток направляется в поглотительный патрон, что не обеспечивает возможности использования физиологических особенностей организма для повышения эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте.

Кроме того, известен дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте, содержащий лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, которые соединены между собой непосредственно или шлангом, клапан вдоха и клапан выдоха (ЕР 0171551 A3, А62В 18/10, 1986). В данном устройстве клапаны вдоха и выдоха размещены непосредственно на лицевой части - дыхательной маске дыхательного аппарата, что практически исключает попадание выдыхаемой двуокиси углерода в поток вдыхаемой газовой среды, но не обеспечивает возможности использования физиологических особенностей организма для повышения эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте.

Изобретение направлено на создание технического решения, позволяющего использовать физиологические особенности организма членов экипажа гермообъекта, которые осуществляют дыхание через заявляемый дыхательный аппарат, для повышения эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе очистки газовой среды в гермообъекте, включающем восполнение в гермообъекте расходуемого на дыхание кислорода, подачу на вдох газовой среды из гермообъекта, поглощение двуокиси углерода из выдыхаемого газового потока поглотителем в поглотительном патроне дыхательного аппарата и подачу очищенной газовой среды в гермообъект, согласно изобретению, подачу газовой среды на вдох производят через буферный объем между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, который, по физиологическим соображениям, составляет 0,2÷0,6 от объема вдоха в покое.

Также для решения поставленной задачи в дыхательном аппарате для очистки газовой среды в гермообъекте, содержащем лицевую часть и поглотительный патрон с поглотителем двуокиси углерода, которые соединены между собой непосредственно или шлангом, клапан вдоха и клапан выдоха, клапан выдоха установлен на выходе из поглотительного патрона в гермообъект, а клапан вдоха подключен к буферному объему между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, при этом в поглотительном патроне над уровнем поглотителя со стороны подсоединения лицевой части или шланга выполнен свободный объем, составляющий 100÷300 см³.

Наличие буферного объема между поглотителем и лицевой частью дыхательного аппарата, в котором при вдохе находится газовая среда после предыдущего выдоха с повышенным содержанием двуокиси углерода, обусловливает гиперкапническое воздействие на организм использующего дыхательный аппарат члена экипажа, что приводит к непроизвольному увеличению легочной вентиляции в два и более раза и соответственно к увеличению скорости поглощения двуокиси углерода поглотителем при выдохе и повышению эффективности очистки газовой среды в обитаемом гермообъекте. При этом размещение клапана выдоха на выходе из поглотительного патрона в гермообъект дополнительно увеличивает скорость поглощения двуокиси углерода поглотителем в поглотительном патроне.

На чертеже представлен общий вид дыхательного аппарата.

Дыхательный аппарат для очистки газовой среды в гермообъекте 1 содержит лицевую часть 2 и поглотительный патрон 3 с поглотителем 4 двуокиси углерода из числа известных, например, на основе окиси (оксида) лития или цеолиты типа NaX, CaA и др., которые соединены между собой непосредственно (на чертеже не показано) или шлангом 5, клапан 6 выдоха, установленный на выходе из поглотительного патрона 3 в гермообъект 1, и клапан 7 вдоха, который подключен к буферному объему, образованному между поглотителем 4 и лицевой частью 2 дыхательного аппарата и состоящему из объема шланга 5 и свободного объема над поглотителем 4 в поглотительном патроне 3.

Буферный объем определен экспериментальным путем и составляет 0,2÷0,6 от объема вдоха по физиологическим соображениям. При этом установлено, что если буферный объем составляет менее 0,2 от объема вдоха по физиологическим соображениям, то не происходит существенного увеличения концентрации двуокиси углерода на вдохе и слабое гиперкапническое воздействие на организм использующего дыхательный аппарат члена экипажа не приводит к существенному (заметному) увеличению объемной скорости самопроизвольной легочной вентиляции, а при увеличении буферного объема больше, чем в 0,6 раза от объема вдоха по физиологическим соображениям, концентрация двуокиси углерода превышает 3,5%, что может вызывать такие нежелательные явления как головная боль, учащение частоты сердечных сокращений и повышение артериального давления (без снижения работоспособности).

При выполнении дыхательного аппарата без шланга 5 буферный объем определяется свободным объемом в поглотительном патроне 3 над уровнем поглотителя 4 со стороны подсоединения лицевой части 2, который составляет 100÷300 см³ .

Для эффективной очистки газовой среды в гермообъекте 1 и обеспечения работоспособности членов экипажа экспериментально определено, что объем поглотителя должен составлять не менее 0,001 от объема гермообъекта 1.

Изобретение реализуется следующим образом.

При нахождении в обитаемом гермообъекте 1 члены экипажа осуществляют дыхание газовой смесью, преимущественно воздухом, с использованием дыхательного аппарата, в котором выдыхаемый газовый поток очищается от двуокиси углерода, а восполнение в гермообъекте 1 расходуемого на дыхание кислорода производится из любого известного источника, например из кислородного баллона (на чертеже не показано). При этом вдыхаемая газовая смесь поступает из гермообъекта 1 через клапан 7 вдоха в буферный объем, в котором находится газовая смесь (воздух) после предыдущего выдоха с повышенной концентрацией (более 3,5%) двуокиси углерода, обогащенная двуокисью углерода газовая смесь по шлангу 5 направляется к лицевой части 2 (маске или мундштуку) и далее к органам дыхания. Выдыхаемый газовый поток поступает в буферный объем, проходит через слой поглотителя 4 поглотительного патрона 3, где происходит поглощение двуокиси углерода, и очищенная газовая смесь через клапан 6 выдоха поступает в гермообъект 1. В результате гиперкапнического воздействия повышенной концентрации двуокиси углерода на организм использующего дыхательный аппарат члена экипажа происходит непроизвольное увеличение объемной скорости легочной вентиляции, что обусловливает увеличение скорости поглощения двуокиси углерода поглотителем 4 и соответственно повышает эффективность очистки газовой среды в гермообъекте 1.