RU2688724C1 - System for measuring body energy expenditure in extreme conditions - Google Patents
System for measuring body energy expenditure in extreme conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688724C1 RU2688724C1 RU2018143215A RU2018143215A RU2688724C1 RU 2688724 C1 RU2688724 C1 RU 2688724C1 RU 2018143215 A RU2018143215 A RU 2018143215A RU 2018143215 A RU2018143215 A RU 2018143215A RU 2688724 C1 RU2688724 C1 RU 2688724C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monitoring
- energy
- air
- sampling
- bags
- Prior art date
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000037149 energy metabolism Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract 1
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000037023 motor activity Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004872 arterial blood pressure Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 1
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам динамического контроля (или мониторинга) газовых сред и устройствам неинвазивного контроля состояния энергетического обмена организма человека в условиях чрезмерных или разнонаправленных физических, психологических, стрессовых нагрузок в течение продолжительного времени, а также при энергозатратных патологических состояниях; по составу выдыхаемого воздуха; диагностики при определении степени тяжести состояния для сортировки пострадавших в результате чрезвычайных ситуаций (ЧС); определения физического состояния организма в процессе тренировок, под воздействием нагрузок различного характера; контроля состояния членов экипажей автономных изолированных систем и пилотируемых аппаратов.The invention relates to systems for dynamic control (or monitoring) of gas media and devices for non-invasive monitoring of the state of energy metabolism of the human body in conditions of excessive or multidirectional physical, psychological, stress loads for a long time, as well as in energy-intensive pathological conditions; on the composition of exhaled air; diagnostics in determining the severity of the condition for triage of victims of emergency situations (ES); determine the physical condition of the body in the process of training, under the influence of loads of a different nature; monitoring the status of crew members of autonomous isolated systems and manned vehicles.
Известно газоизмерительное устройство и способ его работы (RU 2502066, G01N 27/12, G01N 25/00, G01N 25/18, G01R 31/00, опубл. 20.12.2013) для измерения присутствия заданного газа в текучей среде, где принцип работы основан на использовании полупроводниковых ячеек с нагревательными элементами для поддержания рабочей температуры. Анализ происходит путем фиксирования изменений хотя бы одного из электрических свойств полупроводника. Также обосновывается возможность встраивания дополнительных элементов и портативность данного устройства. При анализе данного устройства были установлены следующие недостатки:A gas measuring device and a method of its operation are known (RU 2502066, G01N 27/12, G01N 25/00, G01N 25/18, G01R 31/00, publ. 12.20.2013) for measuring the presence of a given gas in a fluid where the principle of operation is based on the use of semiconductor cells with heating elements to maintain the operating temperature. The analysis occurs by recording changes in at least one of the electrical properties of the semiconductor. It also justifies the possibility of embedding additional elements and the portability of this device. When analyzing this device, the following disadvantages were identified:
1. Сложность системы. Подогрев и поддержание рабочей температуры чувствительного элемента требует относительно мощных источников питания, что сложно обеспечить при продолжительном использовании в портативном устройстве.1. The complexity of the system. Heating and maintaining the operating temperature of the sensing element requires relatively powerful power sources, which is difficult to ensure with prolonged use in a portable device.
2. Основным недостатком полупроводниковых датчиков является быстрый процесс увеличения ошибки по сравнению с другими типами сенсоров. Это снижение точности со временем приводит к искажению получаемых результатов и не дает возможности отследить изменение состояния пациента в реальном времени при длительном использовании, так как концентрация элемента в малых дозах может оказаться в пределах ошибки. По этой причине необходима частая поверка и замена датчиков, что не всегда практично и возможно. Следовательно, приоритет использования данного устройства - это лабораторные условия эксперимента и поверки оборудования, что не позволяет его эффективно использовать в условиях, напрямую моделирующих профессиональную деятельность. В то же время предлагаемый нами вариант способа отбора проб выдыхаемого воздуха предусматривает использование на этапе воздухозабора только механические элементы и модули, на зависящие от внешних электрических источников и аккумуляторов, требующих периодической зарядки, что не всегда возможно при экстремальных видах деятельности.2. The main disadvantage of semiconductor sensors is the rapid process of increasing errors compared to other types of sensors. This decrease in accuracy with time leads to a distortion of the results obtained and makes it impossible to track the change in the patient’s state in real time with prolonged use, since the concentration of the element in small doses may be within the error. For this reason, frequent calibration and replacement of sensors is necessary, which is not always practical and possible. Therefore, the priority of using this device is the laboratory conditions of the experiment and equipment calibration, which does not allow its effective use in conditions that directly simulate professional activity. At the same time, our proposed version of the method of sampling exhaled air provides for the use at the stage of air intake only mechanical elements and modules that depend on external electrical sources and batteries that require periodic charging, which is not always possible in extreme activities.
Известно устройство для динамического контроля газовых сред и неинвазивного контроля состояния объекта (пациента), непрерывной оценки функционального состояния биологических систем организма, диагностики при определении степени тяжести состояния, созданное на основе подобранных монохроматических пар, представляющих твердотельный монохроматический излучатель (на базе диодного лазера) и твердотельный монохроматический приемник, возможно, снабженный дополнительным встраиваемым монохроматическим фильтром. Все элементы смонтированы в сегментированном профилированном жестком элементе, который сконструирован либо в форме кольца, либо линейного устройства с обусловленным соотношением сторон, либо n-гранной призмы, встраиваемой в магистраль выдоха дыхательной маски за клапаном выдоха. При этом подбор монохроматических пар осуществляется в соответствии с заранее выбранным набором определяемых газов согласно поставленной для каждого конкретного случая задаче и может быть реализован как единичной монохроматической парой, так и параллельно либо последовательно установленными монохроматическими парами. Последние могут быть объединены в группы двух и более элементов в зависимости от количества определяемых газов, при этом оптический путь луча от излучателя к приемнику обеспечивает перекрытие всей площади поперечного сечения воздушной магистрали, что реализуется за счет ориентации излучателя и приемника относительно друг друга и светоотражающих характеристик рабочих поверхностей сегментированного элемента. Характеристики проходящего потока выдыхаемого воздуха (дыхательной смеси) при этом фиксируются комплексом датчиков давления и влажности (патент РФ №2625258, А61В 5/08, G01N 21/61, G01N 33/497, опубл. 12.07.2017).A device for dynamic monitoring of gas media and non-invasive monitoring of the state of an object (patient), continuous evaluation of the functional state of biological systems of the body, diagnostics in determining the severity of a condition, created on the basis of selected monochromatic pairs representing a solid-state monochromatic emitter (based on a diode laser) and solid-state is known. a monochromatic receiver, possibly equipped with an additional built-in monochromatic filter. All elements are mounted in a segmented profiled rigid element, which is designed either in the form of a ring or a linear device with a conditioned aspect ratio, or an n-sided prism built into the expiratory mainline of the breathing mask behind the exhalation valve. In this case, the selection of monochromatic pairs is carried out in accordance with a pre-selected set of gases to be determined according to the task set for each specific case and can be implemented either as a single monochromatic pair, or in parallel or sequentially installed monochromatic pairs. The latter can be combined into groups of two or more elements depending on the number of detected gases, while the optical path of the beam from the emitter to the receiver ensures the overlap of the entire cross-sectional area of the air line, which is realized by orienting the emitter and receiver relative to each other and the reflective characteristics of surfaces of a segmented element. The characteristics of the flow of exhaled air (breathing mixture) are recorded by a set of pressure and humidity sensors (RF patent №2625258, АВ, 5/08, G01N 21/61, G01N 33/497, publ. 12.07.2017).
Обращает внимание невозможность мониторинговых исследований, что не позволяет в условиях реальной быстро меняющейся динамики элементов профессиональной деятельности отслеживать изменение энергетического обмена специалистов, особенно в условиях критических показателей среды обитания, физических и нервно-эмоциональных нагрузок.It draws attention to the impossibility of monitoring studies, which does not allow in the real conditions of the rapidly changing dynamics of the elements of professional activity to track changes in the energy exchange of specialists, especially in conditions of critical indicators of the environment, physical and neuro-emotional stress.
Известно классическое устройство для оценки легочной вентиляции в единицу времени (мощности вентиляции) и отбора проб воздуха для оценки состава выдыхаемого воздуха (мешки Дугласа объемом 50, 100 и 150 л) и последующего расчета энергетических затрат организма при отдельных моделируемых видах профессиональной деятельности. Его основными недостатками являются а) крупные габариты (объемные характеристики), не позволяющими проводить исследования в нестандартных условиях (малые объемы автономных объектов); б) значительный вес, что вносит коррективы в реальные энерготраты при отдельных видах деятельности; в) ограниченность по времени исследований, определяемых объемом мешков Дугласа, что не позволяет осуществлять мониторинг разноплановых по величине физических и тепловых нагрузок, свойственных множеству профессий при экстремальных и динамичных видах деятельности; г) значительные ошибки при обобщении (с учетом хронометража) конечных результатов энерготрат за продолжительные периоды деятельности в экстремальных условиях.A classical device is known for estimating pulmonary ventilation per unit of time (ventilation power) and air sampling for estimating the composition of exhaled air (Douglas bags of 50, 100 and 150 l) and the subsequent calculation of the body's energy costs for certain simulated professional activities. Its main disadvantages are a) large dimensions (volumetric characteristics), which do not allow for research in non-standard conditions (small volumes of autonomous objects); b) significant weight, which makes adjustments to the actual energy consumption in certain types of activities; c) time constraints of research, determined by the volume of Douglas bags, which does not allow monitoring of diverse physical and thermal loads inherent in many professions in extreme and dynamic activities; d) significant errors in the generalization (taking into account the timing) of the final results of energy expenditure over long periods of activity in extreme conditions.
Предлагаемая система отбора проб выдыхаемого воздуха для мониторинга энергетических затрат организма человека предусматривает решение нескольких задач: а) создание системы измерения энергетических затрат организма в экстремальных условиях, не требующая зависимости от энергоисточников, б) динамичность исследований, позволяющая в режиме мониторинга производить отбор проб воздуха через короткие промежутки времени при частой смене непродолжительных видов деятельности в экстремальных условиях; в) доставка множества проб воздуха к единым центрам оценки газового состава и определения энерготрат, находящихся дистанционно на удалении в стационарных и мобильных пунктах измерения; г) низкое сопротивление дыханию (не более 30 мм вод. ст.) и снижение ошибки при оценке легочной вентиляции за счет малоинерционных волюметров и использования двух легких (до 100 г) мешков из плотной ткани объемом 5 л каждый - аналогов дыхательных мешков портативных дыхательных мешков, используемых ранее на ВМФ (ПДУ-1 и ПДУ-2); д) снижение объемных характеристик и массы системы забора проб, позволяющей проводить исследования в малогабаритных автономных объектах и помещениях и снижающих ошибку за счет весовых характеристик; учет всех необходимых поправок и коэффициентов (давление, температура, влажность), оказывающих влияние на конечные величины газообмена и энерготрат; е) возможность проводить мониторинг (многоразовый забор проб) динамики энерготрат, не снимая с испытателя предлагаемую систему и проводя заборы проб воздуха в специальные камеры, что позволяет более объективно отражать или моделировать реальные нагрузки при отдельных видах профессиональной деятельности в экстремальных условиях; ж) возможность комплектации системы из элементов существующих приборов и средств измерения; з) расширение и повышение объективности методической базы за пределы лабораторий специализированных НИИ в случае натурных или войсковых испытаний, предполагающих гигиеническую оценку реальной физической, умственной и эмоциональной нагрузки при экстремальных видах деятельности.The proposed system for sampling exhaled air to monitor the energy expenditure of the human body involves the solution of several tasks: a) creating a system for measuring the energy expenditure of the organism in extreme conditions that does not require dependence on energy sources, b) dynamic research that allows the monitoring mode to take air samples through short periods of time with frequent changes of short-term activities in extreme conditions; c) delivery of a multitude of air samples to single centers for assessing the gas composition and determining energy expenditures that are remotely remote in stationary and mobile measurement points; d) low resistance to breathing (no more than 30 mm of water. Art.) and a decrease in the error in the assessment of pulmonary ventilation due to low-inertia volumeters and the use of two light (up to 100 g) bags of 5 liters of dense tissue - analogs of the respiratory bags of portable breathing bags previously used on the Navy (remote control-1 and remote control-2); e) reduction of volumetric characteristics and mass of the sampling system, which allows to conduct research in small autonomous objects and premises and reduce the error due to weight characteristics; taking into account all the necessary amendments and coefficients (pressure, temperature, humidity) that affect the final values of gas exchange and energy consumption; f) the ability to monitor (reusable sampling) of energy consumption without removing the proposed system from the tester and taking air samples in special chambers, which allows for a more objective reflection or simulation of real loads during certain types of professional activity under extreme conditions; g) the possibility of completing the system from the elements of existing instruments and measuring instruments; h) expanding and increasing the objectivity of the methodological base outside the laboratories of specialized research institutes in the case of full-scale or military tests that imply a hygienic assessment of the actual physical, mental and emotional stress during extreme types of activity.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в системе измерения энергетических затрат организма в экстремальных условиях методом непрямой калориметрии к клапанной коробке (вдох из атмосферы - выдох в систему) подсоединен гофрированный шланг, на котором установлены последовательно два тройника: к первому через отдельное отверстие подсоединены последовательно посредством резинового шланга двухклапанный однонаправленный (одновекторный) нагнетататель воздуха (аналог «груши» и шлангов тонометров - приборов для измерения артериального давления) и съемная резиновая камера (с однонаправленным клапаном, пропускающим выдыхаемый воздух только внутрь камеры) для отбора проб воздуха с целью измерения газового состава и влажности выдыхаемого воздуха, необходимых для расчета энерготрат. Ко второму тройнику через отдельное отверстие установлен сублингвальный термометр для измерения температуры выдыхаемого воздуха, что также необходимо при расчете энерготрат методом непрямой калориметрии. Между тройниками и элементами гофрированного шланга устанавливается волюметр, позволяющий оценивать легочную вентиляцию. В связи с высокими амплитудными колебаниями концентрации и скорости движения газовой смеси на этапах выдоха возрастает вероятность значимой ошибки при отборе проб воздуха в съемные камеры. С целью снижения ошибки при оценке энерготрат из-за различной скорости движения воздуха (отражается негативно на инерционности волюметров) и изменением концентрации углекислого газа и кислорода в процессе выдоха перед первым тройником встраиваются посредством втулок, закрепляемых зажимами типа «хомут», два последовательно соединенных мешка-стабилизатора общим объемом 10 л. Это обеспечивает усредненные показания газового состава и стабилизирует скорость движения воздуха при прохождении газовой смеси через волюметр и отборе проб в съемные камеры.The solution of the task is ensured by the fact that in the measurement system of the body's energy consumption under extreme conditions, the method of indirect calorimetry is connected to the valve box (inhaling from the atmosphere — exhalation into the system) a corrugated hose, on which two tees are installed in series: through the first hole through a separate tee rubber hose two-valve unidirectional (single-vector) air blower (analogue of "pear" and tonometer hoses - instruments for measuring artery Pressure ceiling elements) and a removable rubber chamber (with the unidirectional valve, exhaled air transmissive only inside the chamber) for air sampling for measuring the gas composition and humidity of the exhaled air, necessary for the calculation of energy expenditure. A sublingual thermometer is installed to the second tee through a separate hole to measure the temperature of exhaled air, which is also necessary when calculating energy consumption by indirect calorimetry. A volumeter is installed between the tees and the elements of the corrugated hose to evaluate the pulmonary ventilation. Due to the high amplitude fluctuations in the concentration and speed of movement of the gas mixture during the expiratory steps, the probability of a significant error in the sampling of air into the removable chambers increases. In order to reduce the error in the assessment of energy consumption due to different air velocity (negatively affects the inertia of the volumeters) and the change in the concentration of carbon dioxide and oxygen in the exhalation process before the first tee are embedded through sleeves fixed with clamps of the “clamp” type stabilizer totaling 10 liters. This provides the average readings of the gas composition and stabilizes the speed of air movement when the gas mixture passes through the volumeter and samples are taken into removable chambers.
Таким образом, клапанная коробки предназначена для раздельного поступления вдыхаемого и выдыхаемого воздуха; наличие гофрированного шланга обеспечивает возможность изменения расстояния при двигательной активности; мешки-стабилизаторы уравновешивают скорость выдыхаемого воздуха и стабилизируют газовый состав выдыхаемого воздуха; волюметр предназначен для измерения объема выдыхаемого воздуха. Первый тройник позволяет через отдельное отверстие проводить отбор проб воздуха в специальные съемные резиновые камеры посредством двухклапанного нагнетателя воздуха - аналога «груши» аппаратов Рива-Роччи и иных тонометров - с целью измерения газового состава и влажности выдыхаемого воздуха; второй тройник позволяет через отдельное отверстие измерять сублингвальным термометром температуру выдыхаемого воздуха.Thus, the valve box is designed for separate intake of inhaled and exhaled air; the presence of a corrugated hose provides the ability to change the distance during motor activity; stabilizer bags balance the rate of exhaled air and stabilize the gas composition of exhaled air; The volumeter is designed to measure the volume of exhaled air. The first tee allows through a separate hole to carry out air sampling into special removable rubber chambers by means of a two-valve air blower - an analogue of the “pear” of Riva-Rocci devices and other tonometers - in order to measure the gas composition and humidity of exhaled air; The second tee allows you to measure the temperature of exhaled air through a separate hole with a sublingual thermometer.
Изобретение поясняется фиг. 1, на которой представлена схема системы.The invention is illustrated in FIG. 1, which is a diagram of the system.
Система содержит:The system contains:
1. Клапанная коробка (загубник, патрубки на «вдох» и «выдох»);1. Valve box (mouthpiece, pipes for "inhale" and "exhale");
2. Лепестковые травящие клапаны (на «вдох» и «выдох»);2. Petal etching valves (for "inhale" and "exhale");
3. Гофрированный шланг;3. Corrugated hose;
4. Мешки-стабилизаторы (для стабилизации концентрации и скорости выдыхаемой газовой смеси);4. Stabilizing bags (to stabilize the concentration and rate of the exhaled gas mixture);
5. Втулки между мешками - стабилизаторами и элементами гофрированного шланга;5. Sleeves between bags - stabilizers and elements of a corrugated hose;
6. Тройник - распределитель выдыхаемого воздуха на волюметр и съемную резиновую камеру (аналог тройников от анестезиологического оборудования РО-4, РО-6);6. Tee - distributor of exhaled air to the volumeter and removable rubber chamber (analogue of tees from anesthesiology equipment RO-4, RO-6);
7. Шланг от сфигмоманометра (аппарата Рива - Роччи);7. The hose from the sphygmomanometer (apparatus Riva - Rocci);
8. Однонаправленный нагнетатель воздуха в съемную резиновую камеру;8. Unidirectional air blower in a removable rubber chamber;
9. Встроенные в нагнетатель воздуха два клапана (один на «вход», один на «вход»)9. Two valves built into the air blower (one for “inlet”, one for “inlet”)
10. Клапан на «вход» в съемную камеру;10. The valve on the "entrance" to the removable camera;
11. Съемная резиновая камера;11. Removable rubber chamber;
12. Волюметр;12. Volummeter;
13. Тройник - переходник, позволяющий удалять выдыхаемую газовую смесь из системы и измерять температуру выдыхаемого воздуха (с помощью сублингвального термометра);13. Tee - an adapter that allows you to remove the exhaled gas mixture from the system and measure the temperature of the exhaled air (using a sublingual thermometer);
14. Сублингвальный термометр (или датчик электротермометра);14. Sublingual thermometer (or electrothermometer sensor);
15. Шланг - протектор температуры выдыхаемого воздуха от воздействия внешних микроклиматических условий;15. Hose - protector of exhaled air temperature from exposure to external microclimatic conditions;
16. Клейкая табличка с указанием номера пробы, времени и даты отбора;16. Adhesive plate indicating sample number, time and date of sampling;
17. Классические точки крепления «липучки» к одежде испытателей-добровольцев.17. Classic velcro attachment points for volunteer test apparel.
18. Жирной стрелкой обозначен основной вектор движения выдыхаемого воздуха, а более тонкой стрелкой обозначено направление выдыхаемой смеси в съемную камеру при отборе проб.18. The bold arrow indicates the main motion vector of exhaled air, and the thinner arrow indicates the direction of the exhaled mixture into the removable chamber during sampling.
Система работает следующим образом. Система при классических исследованиях на открытой местности крепится «липучками» №17 (по типу тонометров) к груди в 4 точках: в районе 3-4 ребра (слева), под мышкой слева по дорзальной поверхности подмышечной впадины (ниже 15 см от плечевого сустава), слева на 5 см и справа на 5 см от угла правой лопатки. Данные точки соответствуют: а) начальной (проксимальной) части гофрированного шланга №3 (после клапанной коробки №1), б) месторасположению перед дыхательными мешками мешками-стабилизаторами №4 (емкость не более 10 л; две камеры по 5 л), нормализующими состав выдыхаемой смеси, в) локализации перед волюметром №12 (газометром), г) креплению после волюметра №12. В случае исследований в автономных объектах небольших объемов места крепления модифицируются с учетом эргономических особенностей и специфики элементов профессиональной деятельности. Вдох осуществляется из атмосферы среды обитания в объектах или окружающей среды при деятельности на открытой местности через патрубок и клапан вдоха клапанной коробки №1, а выдох - через патрубок, оборудованный клапаном выдоха - в предлагаемую систему. После прохождения через гофрированный шланг №3, обеспечивающий изменение длины системы при двигательной активности, воздух попадает в мешки-стабилизаторы №4. Включение в систему двух мешков-стабилизаторов №4 (по 5 л) из легких спецматериалов, используемых ранее в портативных дыхательных аппаратах на ВМФ, преследует две цели: а) выравнивается скорость воздушной смеси, подаваемой через тройник №6 на волюметр №12, что позволяет уменьшить его инерционность, стабилизировать концентрацию и скорость выдыхаемой газовой смеси и, следовательно, ошибку при оценке энергетических затрат и б) нормализуется до средних величин состав газовой смеси, подаваемой через специальный выход того же тройника в съемные камеры №11, что также снижает ошибку при расчетах энерготрат. Съемные камеры №11 объемом 2-3 л (например, аналоги волейбольным) со встроенным клапаном на «вход» №10 выполнены из спецтканей или легкой, но плотной резины и подсоединяются к тройнику №6 через однонаправленный нагнетатель воздуха №8 - аналога «груши» в тонометрах. Оба клапана №9 нагнетателя воздуха №8 являются однонаправленными (одновекторными) в сторону движения выдыхаемого воздуха в съемную камеру. За час можно отобрать 10-30 проб воздуха в автономных условиях, причем на заранее прикрепленных к камерам клейких табличках №16 (например, из лейкопластыря или современных клейких закладках), наносятся нумерация пробы, легочная вентиляция, температура выдыхаемого воздуха, время забора пробы. После доставки в пункты анализа газового состава, с учетом легочной вентиляции, давления водяных паров и температуры выдыхаемого воздуха рассчитываются энерготраты. Этим обеспечивается тщательный мониторинг динамики энерготрат при выполнении различных по энергоемкости элементов профессиональной деятельности, и, следовательно, более точный расчет общих энерготрат при отдельных видах труда, отдыха, за рабочий день, за время выполнения определенных задач. Температура выдыхаемого воздуха определяется посредством сублингвального подъязычного термометра №14, встроенного герметично (используются пробки для медицинских емкостей) через специальное отверстие второго тройника №13, расположенного последовательно после волюметра №12. Основной патрубок (выход) из тройника №13 оборудуется гофрированным шлангом №15 длиной не менее 10 см с целью уменьшения ошибки показаний термометра из-за заброса воздуха из атмосферы при ветреной погоде или искусственной вентиляции свыше 1 м/с.The system works as follows. The system for classical studies in open areas is fastened with velcro strap No. 17 (like a tonometer) to the chest in 4 points: in the region of 3-4 ribs (left), under the arm to the left along the dorsal surface of the axillary cavity (below 15 cm from the shoulder joint) , 5 cm to the left and 5 cm to the right from the corner of the right scapula. These points correspond to: a) the initial (proximal) part of the corrugated hose No. 3 (after the valve box No. 1), b) the location before the breathing bags with bags-stabilizers No. 4 (capacity not more than 10 liters; two chambers of 5 liters each) that normalize the composition exhaled mixture, c) localization in front of the gauge No. 12 (with a gas meter), g) fastening after the gauge No. 12. In the case of research in autonomous objects of small volumes, the attachment points are modified to reflect the ergonomic features and specific features of the professional activity. Inhalation is carried out from the atmosphere of the environment in objects or the environment during activities in open areas through the nozzle and inhalation valve of valve box No. 1, and exhalation through the nozzle equipped with the exhalation valve to the proposed system. After passing through the corrugated hose No. 3, which provides a change in the length of the system during motor activity, air enters the stabilizer bags No. 4. The inclusion in the system of two stabilizer bags No. 4 (5 l each) from light special materials used previously in portable breathing apparatus for the Navy has two goals: a) the air mixture rate through tee No. 6 to the volumetric meter No. 12 is equalized, which allows reduce its inertia, stabilize the concentration and rate of the exhaled gas mixture and, therefore, an error in the assessment of energy costs and b) normalizes to average values of the composition of the gas mixture supplied through a special output of the same tee to the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143215A RU2688724C1 (en) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | System for measuring body energy expenditure in extreme conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018143215A RU2688724C1 (en) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | System for measuring body energy expenditure in extreme conditions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688724C1 true RU2688724C1 (en) | 2019-05-22 |
Family
ID=66637024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018143215A RU2688724C1 (en) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | System for measuring body energy expenditure in extreme conditions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688724C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728262C1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-07-28 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "Новосибирский НИИ гигиены" Роспотребнадзора) | Method for determining energy consumption of human body |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3807396A (en) * | 1967-03-16 | 1974-04-30 | E & M Labor | Life support system and method |
| JP4383879B2 (en) * | 2001-06-29 | 2009-12-16 | フィロメトロン，インコーポレイティド | Gateway platform for biomonitoring and therapeutic compound delivery |
| US8211035B2 (en) * | 2002-01-22 | 2012-07-03 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | System and method for monitoring health using exhaled breath |
| RU2502066C2 (en) * | 2007-10-01 | 2013-12-20 | Скотт Текнолоджиз, Инк. | Gas metering device and method of its operation |
| RU2625258C2 (en) * | 2015-08-28 | 2017-07-12 | Сергей Андреевич Давыдов | Method and device for dynamic gas analysis built into expiration main of breather mask |
-
2018
- 2018-12-05 RU RU2018143215A patent/RU2688724C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3807396A (en) * | 1967-03-16 | 1974-04-30 | E & M Labor | Life support system and method |
| JP4383879B2 (en) * | 2001-06-29 | 2009-12-16 | フィロメトロン，インコーポレイティド | Gateway platform for biomonitoring and therapeutic compound delivery |
| US8211035B2 (en) * | 2002-01-22 | 2012-07-03 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | System and method for monitoring health using exhaled breath |
| RU2502066C2 (en) * | 2007-10-01 | 2013-12-20 | Скотт Текнолоджиз, Инк. | Gas metering device and method of its operation |
| RU2625258C2 (en) * | 2015-08-28 | 2017-07-12 | Сергей Андреевич Давыдов | Method and device for dynamic gas analysis built into expiration main of breather mask |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728262C1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-07-28 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "Новосибирский НИИ гигиены" Роспотребнадзора) | Method for determining energy consumption of human body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6066101A (en) | Airflow perturbation device and method for measuring respiratory resistance | |
| KR101918215B1 (en) | Multifunctional breath analyzer | |
| EP2259723B1 (en) | Metabolic analyzer transducer | |
| US20100185112A1 (en) | Device for analysing an inflammatory status of a respiratory system | |
| CN102770069A (en) | Nitric oxide measurement method and apparatus | |
| JP2014530670A5 (en) | ||
| GB2388665A (en) | Electronic spirometer having pressure sensor coupled to inlet tube | |
| WO2003077747A1 (en) | Respiratory calorimeter | |
| EP2818107B1 (en) | On-airway pulmonary function tester | |
| US20220047216A1 (en) | Systems and methods for measuring respiratory biometrics | |
| RU2688724C1 (en) | System for measuring body energy expenditure in extreme conditions | |
| US10682073B2 (en) | Measurement device and method for human respiratory system function | |
| Shevchenko et al. | Air Flow Sensor Based on Environmental Sensor BME280 | |
| ES2309882T3 (en) | METHOD FOR THE DETERMINATION OF THE TEMPORARY DELAY BETWEEN A MAIN CURRENT ULTRASONIC FLOW SENSOR AND A SIDE CURRENT GAS ANALYZER. | |
| Nitkiewicz et al. | Respiratory disorders-measuring method and equipment | |
| CN110389199A (en) | It is a kind of for detecting the device and method of characteristics of contaminated respiratory droplets gas | |
| Cotes et al. | Lung function testing: methods and reference values for forced expiratory volume (FEV1) and transfer factor (TL). | |
| EP0591217B1 (en) | Oxygen consumption meter | |
| GB2544541A (en) | Method and device for measurement of exhaled respiratory gas temperature from specific regions of the airway | |
| WO2018042152A1 (en) | Method and apparatus for quantifying lung function | |
| JPS58162221A (en) | Respiration apparatus for animal | |
| CN202920185U (en) | Breath heat-measuring apparatus of livestock open-type mask | |
| CN109316189A (en) | The untouchable breathing dynamic testing method of one kind and device | |
| CN108186019A (en) | A kind of Exhaled nitric oxide measuring method for not needing to control expiratory gas flow | |
| CN103513022A (en) | Method and equipment with no requirement for strictly controlling expiratory flow for nitric oxide measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201206 |