устройство для озонотерапии

Формула изобретения

Устройство для озонотерапии, содержащее озонатор воздуха, источник рабочего напряжения озонатора и вентилятор, отличающееся тем, что в него введены перемножитель кодов, генератор синхроимпульсов, цифроаналоговый преобразователь код частота следования импульсов и цифроаналоговый преобразователь код длительность импульсов, причем вход включения источника рабочего напряжения озонатора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя код длительность импульсов, кодовый вход которого связан с шиной кода калибровки устройства, а запускающий вход с выходом цифроаналогового преобразователя код частота следования импульсов, связанного своим кодовым входом с выходом перемножителя кодов, первый и второй входы которого соединены соответственно с шиной кода требуемой концентрации озона в воздухе помещения и с шиной кода объема помещения, а вход тактирования каждого цифроаналогового преобразователя подключен к выходу генератора синхроимпульсов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в клинической практике для лечения озоном. В последние годы установлено положительное влияние озонотерапии на состояние больных с различными заболеваниями: острой дыхательной недостаточностью, постгеморрагической анемией, инфекционным эндокардитом, перитонитом, гепатитом, гнойными процессами мягких тканей, сепсисом, герпесом и т.д. (Озон в биологии и медицине. Первая Всероссийская научно-практическая конференция. Нижегородский мединститут, 1992 год).

Известны различные устройства, обеспечивающие озонацию воздуха, основанные на применении высоковольтного разрядника, на котором образуется коронный разряд (А.А.Александров и др. а.с. СССР N 936925, кл. A 61M 15/02) или тлеющий разряд (заявка N 2085510, Франция, кл. A 61L 9/00).

Недостатком этих устройств является то, что они создают неконтролируемые концентрации озона в воздухе помещений, что исключает их применение в терапевтической практике, где требуется обеспечение вполне определенных значений концентрации.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является взятая в качестве прототипа бактерицидная установка, в частности, для больничных помещений (заявка N 2187359, Франция, кл. A 61L 9/00), содержащая озонатор, источник рабочего напряжения озонатора и вентилятор.

Недостатком устройства-прототипа является отсутствие возможности получать требуемую концентрацию озона, учитывая при этом реальный объем помещения, что препятствует его использованию для целей озонотерапии в лечебно-профилактических учреждениях. Причиной указанного недостатка является фиксированная производительность прототипа по озону. Поэтому в помещениях различного объема устройство-прототип будет создавать различные концентрации озона в воздухе.

Заявляемое изобретение направлено на достижение следующего технического результата: получение требуемой концентрации озона в воздухе помещения произвольного объема при каждом сеансе озонотерапии.

Задача точного дозирования озона возникает, например, при комплексном лечении больных с гипоксическими состояниями различного генеза, так как озон оказывает благоприятное влияние на кислородтранспортную функцию крови, активизирует антиоксидантные механизмы, стабилизирует состояние клеточных мембран только в терапевтических концентрациях (А.В.Иванова, С.В.Шлык, Н.С.Мищенко под ред. В.П.Терентьева. Озонотерапия в комплексном лечении ишемической болезни сердца. Ростов-на-Дону, 1993).

Кроме того, подобная задача возникает при необходимости повышения неспецифической резистентности организма к действию неблагоприятных факторов (Труд и здоровье текстильщиц. Сборник научных трудов. Иваново. 1989).

Требуемый диапазон регулирования концентрации озона в воздухе помещения, который может потребоваться в озонотерапии, лежит в пределах от нескольких микрограммов в кубическом метре воздуха (мкг/м³), что соответствует естественному природному фону озона в воздухе, до 100 мкг/м³, что соответствует предельно допустимой концентрации (ПДК), выше которой возможно токсическое действие озона на организм человека (В.Лейте. Определение загрязнений воздуха в атмосфере и на рабочем месте. Л. Химия, Лен. отделение. 1980, стр. 336).

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство, содержащее озонатор воздуха, источник рабочего напряжения озонатора и вентилятор, введены перемножитель кодов, генератор синхроимпульсов, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) код частота следования импульсов и ЦАП код - длительность импульсов. Вход включения источника рабочего напряжения озонатора соединен с выходом ЦАП код длительность импульсов, кодовый вход которого связан с шиной кода калибровки устройства, а запускающий вход с выходом ЦАП код частота следования импульсов, связанного своим кодовым входом с выходом перемножителя кодов, первый и второй входы которого соединены соответственно с шиной кода требуемой концентрации озона в воздухе помещения и с шиной кода объема помещения. Вход тактирования каждого ЦАП подключен к выходу генератора синхроимпульсов.

Такое выполнение устройства обеспечивает получение указанного выше технического результата.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где представлена функциональная схема устройства для озонотерапии, и фиг.2, где представлены эпюры напряжений в точках схемы: а на выходе генератора синхроимпульсов; б на выходе ЦАП код частота следования импульсов; в на выходе ЦАП код длительность импульсов.

Устройство, представленное на фиг.1, содержит перемножитель 1 кодов, первый вход которого связан с шиной 2 кода требуемой концентрации (C_тр) озона в воздухе помещения, а второй его вход с шиной 3 кода реального объема (V_р) этого помещения. Значение V_р определяется без учета общего объема крупных предметов, размещенных в озонируемом помещении (шкафы, тумбы и т.п.). Выход перемножителя 1 кодов соединен с кодовым входом ЦАП 4 код - частота следования импульсов. Выход ЦАП 4 связан с запускающим входом ЦАП 5 код длительность импульсов, кодовый вход которого соединен с шиной 6 кода калибровки устройства. Вход тактирования каждого ЦАП подключен к выходу генератора 7 синхроимпульсов. Выход ЦАП 5 соединен с входом включения источника 8 рабочего напряжения озонатора 9. Вентилятор 10 предназначен для прокачивания воздуха помещения через озонатор 9.

Устройство для озонотерапии работает следующим образом.

Исходные данные поданы на входы перемножителя 1 кодов: по шине 2 код, соответствующий требуемой концентрации озона C_тр (мкг/м³) в воздухе помещения; по шине 3 код, соответствующий реальному объему V_р (м³) помещения. Эти коды формируются или собственными средствами ввода (на фиг.1 не показаны) или подаются от внешней (по отношению к заявляемому устройству) системы. Код результата перемножения, соответствующий численному значению произведения C_трV_р, поступает на кодовый вход ЦАП 4. Физический смысл произведения C_трV_р требуемая масса (мкг) озона в помещении. В ЦАП 4 формируется сигнал в виде последовательности коротких видеоимпульсов (эпюра б на фиг.2) со средней частотой следования, пропорциональной значению C_трV_р:

F K₁f_oC_трV_р, (1)

где f_o частота на выходе генератора 7 синхроимпульсов, которыми тактируется ЦАП 4;

K₁ коэффициент пропорциональности (1/мкг).

Каждый импульс этой последовательности запускает в ЦАП 5 процесс преобразования кода N_калибр, установленного на шине 6 кода калибровки, в длительность импульсов

= K₂N_калибрT_o, (2)

где K₂ коэффициент пропорциональности (1/c);

T_o 1/f_o период следования импульсов генератора 7 синхроимпульсов.

В результате на выходе ЦАП 5 получается последовательность видеоимпульсов (эпюра в на фиг.2) с периодом следования Т и длительностью , которая поступает на вход включения источника 8 рабочего напряжения озонатора 9. Поэтому озонатор 9 работает в режиме периодических включений на время t и выключений на время T-. Средняя производительность озонатора 9 в таком режиме его работы будет



где P_max производительность озонатора при = T, что соответствует его работе без прерываний. После подстановки значений F, из выражений (1), (2) в формулу (3) получим



Для того, чтобы данная производительность обеспечивала требуемую концентрацию озона в воздухе помещения, необходима калибровка устройства, выполняемая после его изготовления, а также при поверках в метрологических органах. Калибровка обеспечивает учет возможного разброса параметров озонатора 9. При калибровке, как и в рабочем режиме, перед включением устройства устанавливают значения С_тр, V_р. После его включения и прогрева в помещении измеряют концентрацию озона. Для этого применяют образцовый анализатор озона. Если измеренное значение больше С_тр, то уменьшают значение N_калибр (код на шине 6), что в соответствии с (4) уменьшает производительность устройства по озону. В противном случае значение N_калибр увеличивают. В результате добиваются, чтобы измеренное значение концентрации озона в воздухе помещения соответствовало установленному значению С_тр.

При поверочных работах не требуется контроля или подстройки частоты f_o генератора 7 синхроимпульсов. Это обусловлено тактированием ЦАП 4 и ЦАП 5, где формируются соответственно Т и , от одного генератора 7 синхроимпульсов. Поэтому нестабильность частоты f_o не влияет на отношение t/T, входящее в формулу (3).

Все узлы устройства, представленные на фиг.1, являются типовыми узлами автоматики. В качестве перемножителя 1 кодов может быть использована, например, интегральная микросхема КР 1802ВР3 (С.Т. Хвощ и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системам автоматического управления. Справочник. Л. Машиностроение, 1987, стр.339).

Узлы ЦАП 4 и ЦАП 5 являются устройствами массового применения в автоматике. ЦАП 4 может быть выполнен на основе микросхемы К155ИЕ8, которая создана специально для кодового управления частотой следования импульсов: cредняя частота следования выходных импульсов этой микросхемы прямо пропорциональна коду, установленному на ее управляющем входе, как это и требуется в ЦАП 4. Описание и схема включения микросхемы К155ИЕ8 даны в книге: В. Н. Вениаминов, О. Н. Лебедев, А.И.Мирошниченко. Микросхемы и их применение. Справочное пособие. М. Радио и связь, 1989, стр.140, 141, рис.4.31.

ЦАП 5 может быть выполнен на микросхемах серии К155 по схеме, приведенной в книге: П.П.Орнатский. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые). Изд. пятое, Киев, Высшая школа, 1986, стр.245, 246, рис.7.20. г.

Генератор 7 синхроимпульсов может быть выполнен на одной микросхеме К155ЛА8 (Л.А.Мальцева и др. Основы цифровой техники. М. Радио и связь, 1986, стр.28, рис.17). Как было отмечено выше, в данном случае не требуется стабилизация частоты.

Преимущество предложенного устройства перед прототипом состоит в возможности получения требуемой концентрации озона в воздухе помещения производного объема при каждом сеансе озонотерапии.

Кроме того, предложенное устройство отличается повышенной точностью обеспечения необходимой концентрации озона на счет того, что принципиально исключены погрешности из-за нестабильности частоты генератора синхроимпульсов и введен режим калибровки.

Ниже приведены два примера из клинической практики, иллюстрирующие эффективность дозированной озонотерапии.

Пример 1. Больной С. 60 лет, поступил с диагнозом "Ишемическая болезнь сердца: стабильная стенокардия напряжения, ФК_II, Н_I". Диагноз поставлен на основании типичных жалоб больного, анамнеза заболевания, результатов электрокардиографического исследования, велоэргометрической пробы и лабораторных исследований. Результат исследования венозной крови в день поступления: концентрация 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) в эритроцитах 2,3 мкмоль/мл, давление полунасыщения гемоглобина кислородом (P₅₀) 29,7 мм рт.ст. концентрация лактата 9,4 мкмоль/г. Больной получал только традиционную медикаментозную терапию. Через 10 дней состояние больного несколько улучшилось, повысилась толерантность к физической нагрузке, однако результаты исследования крови выраженной положительной динамики не выявили: 2,3-ДФГ 3,3 мкмоль/мл, P₅₀ 3,2 мм рт.ст. лактат 9 мкмоль/г.

Пример 2. Больной Г. 58 лет, поступил с диагнозом "Ишемическая болезнь сердца: стабильная стенокардия напряжения, ФК_II, Н_I". Диагноз поставлен на основании жалоб больного, анамнеза заболевания, результатов электрокардиографического исследования, велоэргометрической пробы и лабораторных данных. Результат исследования венозной крови в день поступления: 2,3-ДФГ 2 мкмоль/мл, P₅₀ 27,5 мм рт.ст. лактат 9,8 мкмоль/г. Наряду с традиционной медикаментозной терапией больной получал озонотерапию в течение 10 дней по 3 часа в сутки. Концентрация озона в воздухе палаты, создаваемая с помощью предложенного устройства для озонирования, составляла 35 мкг/м³. После проведенного комплексного лечения состояние больного улучшилось, что подтверждается положительной динамикой электрокардиограммы, возросшей толерантностью к физической нагрузке, а также значительным изменением лабораторных данных: 2,3-ДФГ 6,4 мкмоль в мл, P₅₀ 40 мм рт.ст. лактат 7,3 мкмоль/г. Такое повышение концентрации 2,3-ДФГ в эритроцитах, увеличение P₅₀, выраженное снижение концентрации лактата свидетельствуют об уменьшении интенсивности анаэробного гликолиза в тканях вследствие улучшения кислородтранспортной функции крови под влиянием озонотерапии.

Следует также отметить, что обращение с предложенным устройством для озонотерапии не требует специальной подготовки персонала и заключается в задании с помощью переключателей требуемой концентрации озона в воздухе помещения и реального объема этого помещения. Поэтому устройство для озонотерапии доступно для применения в лечебно-профилактических учреждениях любого уровня.