Глава 1. Принципы устройства респираторов

Итак, изложение курса физики закончено. Начав его детальное изучение с физических основ механики, мы последовательно рассмотрели основы молекулярной физики и термодинамики, учение об электричестве и электромагнетизме, колебания и волны, оптику, элементы квантовой физики и физики твердого тела, физики ядра и элементарных частиц. Приведенный перечень разделов, изложенных в курсе, позволяет проследить логику развития физики и эволюцию ее идей, а также представить основные периоды и этапы ее становления.

Со времени выхода в свет труда И. Ньютона «Математические начала натуральной философии» (1687), в котором он сформулировал три основных закона механики и закон всемирного тяготения, прошло более трехсот лет. За это время физика прoшла путь от макроскопического уровня изучения явлений до исследования материи уровне элементарных частиц.

Однако, несмотря на огромные успехи, которых физика достигла за это время и особенно в XX столетии, современная физика и астрофизика стоят перед целым рядом нерешенных проблем.

Например, проблемы физики плазмы — разработка методов разогрева плазмы примерно 10⁹ К и ее удержание в течение времени, достаточного для протека термоядерной реакции; квантовой электроники — существенное повышение к.п.д. л, ров, расширение диапазона длин волн лазерного излучения с плавной перестройкой частоте и т. д.; физики твердого тела — получение материалов с наперед заданными свойствами и, в частности, с экстремальными параметрами по большому «спектру» характеристик, создание высокотемпературных сверхпроводников и т. д.; физики атомного ядра — осуществление управляемого термоядерного синтеза, поиск долгоживущих элементов с Z = 114 ¸ 126, предсказанных теорией, построение теории силы взаимодействий и т. д.; физики элементарных частиц — доказательство реально существования кварков и глюонов (частиц, осуществляющих взаимодействие между кварками), построение квантовой теории тяготения и т. д.; астрофизики — природа квазаров (мощных внегалактических источников электромагнитного излучения), причины вспышек сверхновых звезд, состояние материи при огромных плотностях и давлениях внутри нейтронных звезд и т. д. Поставленные проблемы требуют дальнейшего разрешения.

* Все данные приведены по биографическому справочнику Ю. А. Храмова «Физики» (М • Наука, 1983).

* У. Гамильтон (1805—1865) — ирландский математик и физик.

* С. Пуассон (1781—1840) — французский ученый.

** Т. Юнг (1773—1829) — английский ученый.

* Г. Кориолис (1792—1843) — французский физик и инженер.

* Б. Паскаль (1623—1662) — французский ученый.

* Э. Торричелли (1608—1647) — итальянский физик и математик.

* Дж. Стоке (1819—1903) — английский физик и математик.

** Ж. Пуазейль (1799—1868) — французский физиолог и физик.

* Х. Лоренц (1853—1928) — нидерландский физик-теоретик.

* Р. Бойль (1627—1691) — английский ученый; Э. Мариотт (1620—1684)—французский физик.

** Ж. Гей-Люссак (1778—1850) — французский ученый.

* А. Авогадро (1776—1856) — итальянский физик и химик.

** Дж. Дальтон (1766—1844) — английский химик и физик.

* И. Лошмидт (1821—1895) — австрийский химик и физик. 86

* Д. Дьюар (1842—1923) — английский химик и физик.

* В. Ф. Г. Нернст (1864—1941) — немецкий физик и химик.

* Термодинамическая система, которая может обмениваться теплотой с телами без изменения температуры.

* К. Линде (1842—1934) — немецкий физик и инженер.

* П. Лаплас (1749—1827) — французский ученый.

[1] Э. X. Ленц (1804—1865) — русский физик.

[2] Г. Кирхгоф (1824—1887) — немецкий физик.

[3] Ч. Уитстон (1802—1875) — английский физик.

[4] К. Рикке (1845—1915) — немецкий физик.

[5] Это явление получило в древности название огней святого Эльма.

* Э. Холл (1855—1938) — американский физик.

* В. И. де Гааз (1878—1960) — нидерландский физик.

* Л. Неель (род. 1904) — французский физик.

* Ж. Фурье (1768—1830) — французский ученый.

* Ж. Лиссажу (1822—1880) — французский физик.

* Х. Доплер (1803—1853) — австрийский физик, математик и астроном.

* П. Ферма (1601—-1665) — французский математик и физик.

* П. Бугер (1698—1758) — французский ученый.

* Э. Малюс (1775—1812) — французский физик.

* У. Николь (1768—1851) — шотландский ученый.

* Д. Керр (1824—1904) —шотландский физик.

* И. Ридберг (1854—1919) — шведский ученый, специалист в области спектроскопии.

* И. Штарк (1874—1957) — немецкий физик.

* Ш. Бозе (1894—1974) — индийский физик.

** Э. Ферми (1901—1954) — итальянский физик.

* Дж. Стоке (1819—1903) — английский физик и математик.

* Д. Нэттол (1890—1958) — английский физик; X. Гейгер (1882—1945) — немецкий физик.

* С. Грей (1666—1736) — английский физик.

** Р. Мёссбауэр (р. 1929) — немецкий физик.

* У. Крукс (1832—1919) — английский физик и химик.

* Э. Мюллер (1911—1977) — немецкий физик. 482

** Ч. Вильсон (1869—1959) — английский физик.

* Дж. Лоусон (р. 1923) — английский физик.

Глава 1. Принципы устройства респираторов

Аппарат ИВЛ состоит из следующих составных частей (рис. 1.1):

• центр управления;

• источники медицинских газов;

• смеситель кислорода и воздуха;

• устройства для увлажнения и очистки дыхательной смеси;

• дыхательный контур с клапанами вдоха и выдоха;

• датчики контроля потока и давления.

Основную задачу, которую решает респиратор, можно сформулировать следующим образом: респиратор должен смешать в заданных пропорциях воздух и кислород, очистить и увлажнить их, после чего подать под положительным давлением в дыхательные пути больного согласно определенному алгоритму. При этом аппарат ИВЛ должен осуществлять контроль безопасности всех производимых им действий.

Рис. 1.1.. Схема аппарата ИВЛ с активным увлажнителем и датчиками потока; 1, 2 - фильтры очистки поступающих газов; 3 - кислородный датчик; 4 - клапан вдоха; 5 - дополнительный датчик потока; 6 - активный увлажнитель; 7 - колено вдоха дыхательного контура; 8 - Y-образное соединение дыхательного контура с интубационной трубкой; 9 - колено выдоха дыхательного контура; 10 -фильтр очистки выдыхаемого воздуха; 11-основной датчик потока; 12 -клапан выдоха; 13 - фильтр-тепловлагообменник; 14 - проксимальный датчик давления; 15 - дистальный датчик давления; 16 - магистраль небулайзера; 17 - совмещенный дистальный клапан вдоха-выдоха.

Рис. 1.1.. Схема аппарата ИВЛ с фильтром-тепловлагообменником и датчиками давления; 1, 2 - фильтры очистки поступающих газов; 3 - кислородный датчик; 4 - клапан вдоха; 5 - дополнительный датчик потока; 6 - активный увлажнитель; 7 - колено вдоха дыхательного контура; 8 - Y-образное соединение дыхательного контура с интубационной трубкой; 9 - колено выдоха дыхательного контура; 10 -фильтр очистки выдыхаемого воздуха; 11-основной датчик потока; 12 -клапан выдоха; 13 - фильтр-тепловлагообменник; 14 - проксимальный датчик давления; 15 - дистальный датчик давления; 16 - магистраль небулайзера; 17 - совмещенный дистальный клапан вдоха-выдоха.

Рис. 1.1.. Схема аппарата ИВЛ с дистальным совмещенным клапаном вдоха-выдоха (транспортные модели). 1, 2 - фильтры очистки поступающих газов; 3 - кислородный датчик; 4 - клапан вдоха; 5 - дополнительный датчик потока; 6 - активный увлажнитель; 7 - колено вдоха дыхательного контура; 8 - Y-образное соединение дыхательного контура с интубационной трубкой; 9 - колено выдоха дыхательного контура; 10 -фильтр очистки выдыхаемого воздуха; 11-основной датчик потока; 12 -клапан выдоха; 13 - фильтр-тепловлагообменник; 14 - проксимальный датчик давления; 15 - дистальный датчик давления; 16 - магистраль небулайзера; 17 - совмещенный дистальный клапан вдоха-выдоха.