Апр 16

Некоторые вопросы состояния и развития экспериментальной техники в авиационной медицине

Я. М. Ребров

По условной классификации все современные экспериментальные средства можно распределить на три основные группы:

- стендовая техника;

- биометрическая техника;

- электронно-вычислительная техника и другие вспомогательные средства.

В первую группу входят специальные стенды и установки для проведения исследований и испытаний с участием человека, животных и испытания аппаратуры, а также тренажеры для тренировки и отработки профессиональных навыков.

Вторую группу составляют лабораторные и бортовые установки, приборы и аппаратура для регистрации параметров медико-биологической информации и технических данных.

Третью группу представляют электронно-вычислительные машины и устройства для моделирования физиологических и технических процессов и обработки получаемой информации.

B настоящее время внедряются способы телевизионного и радиотелеметрического контроля для постоянного врачебного наблюдения за испытуемым, а также средства телефонной и радиомикрофонной связи. Конструируются термобарокамеры: вакуумные, климатические, токсикологические, радиационные, декомпрессионно-рекомпрессионные, акустические, сурдокамеры, комплексные камеры, камеры-тренажеры и др.

Характерной особенностью является то, что за последние 4 – 6 лет началось строительство камер высокого вакуума с остаточным давлением 10-8 – 10 -12 мм рт. ст. Для получения высоких разрежений воздуха применяются целые группы насосов с разными характеристиками. Основными из них можно назвать:

- механические – ротационные с масляным уплотнением;

- эжекторные насосы – на принципе переменных сечений по закону Бернулли;

- диффузионные насосы – на базе парортутной, паростройной и других систем;

- криогенные –на принципе температурного раздела;

- молекулярные насосы, работающие после предварительного вакуума;

- ионные насосы, построенные на ударной ионизации газа, и др.

В области создания стендов и установок для исследования влияния перегрузок следует отметить широкое строительство центрифуг различного класса, горизонтальных и вертикальных катапульт, стендов вращения со сложным движением на плоскости и в пространстве, стендов ударных перегрузок, вибрационных установок, комплексных центрифуг и стендов и др.

Центрифуги строятся с различными конструктивными и техническими характеристиками для исследований, испытаний и тренировки летных экипажей. По радиусу вращения, величинам перегрузок, скорости их нарастания и другим параметрам они разделяются на три класса:

- настольные для технических целей и исследований с мелкими животными с радиусом 0,5 – 1 м и высокими оборотами;

- с радиусом вращения 4 – 8 м;

- с радиусом 9 – 25 м, скомплексированные с электронно-вычислительными системами и сложным техническим оснащением. Они охватывают широкий диапазон перегрузок от 1 до 50 ед со скоростью нарастания их от 5 до 15 ед/сек.

Следует отметить, что основные тенденции в разработке и строительстве центрифуг сводятся к следующему:

- преобладание одноплечных центрифуг с противовесом и радиусом вращения 8–12 м;

- обеспечение одновременного воздействия на испытуемого нескольких внешних факторов применительно к условиям реального полета (перегрузки, высота, климат, вибрации и др.);

- внедрение безредукторных схем с прямой посадкой фермы на вал приводного электродвигателя;

- осуществление вращения кабин со многими степенями свободы движения;

- использование сложных систем программирования и регистрации многих физиологических и технических параметров.

Для имитации линейных ускорений и возникающих при этом перегрузок как результата изменения скорости, горизонтальные катапульты создаются на базе рельсовых линий с применением реактивных установок разной мощности. Длина таких линий достигает нескольких километров. Физиологические показатели при этом передаются по радиотелеметрии.

Вертикальные катапульты достигают по длине рабочего пути 30 – 40 м и величин перегрузок до 25–30 ед.

Значительное место в разработке экспериментальной техники отводится в настоящее время тренажерам для исследований и отработки профессиональных навыков летчика.

Самолетные тренажеры предназначаются для имитации фигур высшего пилотажа, перехвата воздушных целей, полета в аварийных ситуациях, в неспокойной атмосфере и струйных течениях, на предельно малых высотах, а также выбора оптимальной схемы бортового оборудования и распределения обязанностей среди членов экипажа. Для этого тренажеры включают в себя реальные кабины самолетов, в которых создаются определенная климатическая среда (нагрев, охлаждение, регенерации воздуха и др.), вибрации, шум.

Для получения возможности движения в пространственных координатах обеспечивается 5 – 6 степеней свободы. Тренажеры взаимосвязаны с программными устройствами и аналого-вычислительными комплексами для воспроизведения динамических схем.

Необычайно широкое развитие за последние годы получила измерительная техника для медико-биологических исследований. Теперь это целая отрасль специальной техники, включающая всевозможные измерительные системы, многочисленную контрольную визуальную и записывающую аппаратуру, моделирующие и счетно-вычислительные устройства, новые средства биоуправления, моделирования нейрона и др.

Внедрение радиоэлектроники в экспериментальную и клиническую медицину привело к качественному скачку в деле повышения точности измерений показателей различных явлений, процессов, закономерностей и завоеванию новых областей исследований. Получила широкое развитие электрофизиология, создались широкие возможности для электрического измерения неэлектрических величин и внедрения векторкардиографии, импедансной плетизмографии, оксиметрии, баллистокардиографии, применения ультразвука и моделирования различных физиологических процессов.

Аппаратура для регистрации физиологических параметров может быть представлена двумя группами: для регистрации электрической активности отдельных органов живого организма и для измерения физиолого-гигиенических параметров неэлектрического характера.

Как известно, первая группа приборов дли измерения биотоков не требует создания специальных датчиков – преобразователей, а биопотенциалы сердца, мозга, мышц тела, мышц глаза, кожно-гальванические потенциалы и другие измеряемые параметры снимаются с помощью электродов и усилителей с высоким коэффициентом усиления.

Современные усилители и регистраторы биотоков выпускаются преимущественно многоканальными, от 8 до 20 каналов, с интеграторами и анализаторами частот.

Вторая группа приборов обеспечивает измерение различных параметров функциональной деятельности организма, таких, как артериальное давление, легочная вентиляция, температура тела, кинетокардиограмма и других биомеханических параметров с помощью датчиков, преобразующих физиологические процессы в электрический сигнал с последующим усилением, регистрацией и автоматической обработкой результатов измерений. Номенклатура датчиков крайне обширна и, к сожалению, не имеет нужной типизации и стандартизации по назначению.

Наиболее широко применяются датчики на базе фотоэлементов и фотосопротивлений, тензоэлементов, пьезокристаллов, индукционные, емкостные, углепорошковые, реостатные, термоэлектрические датчики и новейшие электрокинетические с твердым элементом в электролите, дающим электродинамический потенциал.

К регистрирующей аппаратуре, особенно для борта самолета, предъявляются жесткие требования по габаритам и весу, поэтому ускоренными темпами решается задача миниатюризации приборов за счет полупроводниковых элементов, миниатюрных деталей, модулей, применения в монтаже плоских печатных схем и использования малогабаритных источников питания.

Нельзя не отметить развитие кибернетики и специфической ее отрасли – медицинской кибернетики, происходящее на базе все более широкого применения электронно-вычислительной техники.

Современные электронные машины с учетом их назначения подразделяются на два основных типа: цифровые машины дискретного счета и аналоговые машины непрерывного действия. Если для первых составляется программа на основе алгоритмов (математических и логических операций), то для моделирующих машин характерна связь с непрерывными функциями, которые являются аналогами изучаемых явлений.

В медицине и биологии аналоговые и вычислительные комплексы внедряются для целей моделирования различных физиологических процессов, машинной обработки медико-биологической информации, автоматического контроля за состоянием человека, для диагностики и лечения. Они входят в состав оборудования различных стендов и тренажеров, центрифуг, барокамер, летных имитаторов и др.

Похожие статьи:

  1. Основные направления в исследовании влияния ударных перегрузок на организм С. А. Гозулов Проблема ударных перегрузок непосредственно связана с созданием...
  2. Направление перегрузки, вектор перегрузки, терминалогия перегрузок А. В. Иванов, И. А. Цветков Практика авиации, поставив человека...
  3. Универсальное портативное кресло вращения для исследования возбудимости вестибулярного анализатора и его взаимодействия с другими анализаторамичеловека В. С. Фомин Кресло вращения обеспечивает практически любые условия угловых...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.