БАРОКАМЕРА

БАРОКАМЕРА (греческий baros тяжесть + позднелатинский camera свод, комната со сводом) — герметически закрывающаяся емкость, позволяющая создавать в ней повышенное или пониженное давление воздуха. По техническим данным барокамеры делятся на декомпрессионные (вакуумные, гипобарические) и компрессионные. Барокамеры имеют различное назначение. Наиболее часто они применяются для исследования влияний на организм измененного барометрического давления, проведения профилактических мероприятий, для определения индивидуальных особенностей реакций организма на изменения барометрического давления, для тренировки перед длительным пребыванием в условиях измененного давления (см. Баротерапия). В технике барокамеры используются главным образом для изучения воздействия высоких и низких атмосферных давлений на материалы, механизмы и различную аппаратуру.

Барокамеры компрессионного типа впервые были созданы в Англии в 1664 году, однако широкое распространение для медицинских целей они получили со второй половины 19 века преимущественно для профилактики и купирования кессонных расстройств. Барокамеры становятся обязательными элементами обеспечения безопасности при водолазных работах (см.); в водолазной практике их часто называют лечебными шлюзами или рекомпрессионными камерами.

Простейшие барокамеры представляют собой небольшие металлические емкости, достаточно прочные для того, чтобы выдержать разность между внутренним и внешним атмосферным давлением. В барокамеры устанавливается барометр или манометр и подключается отсасывающий или нагнетающий воздух насос. В США строятся барокамеры большого объема, позволяющие помещать в них даже космические корабли. Известны барокамеры емкостью свыше 100 000 м³, оборудованные установками для комплексного изучения влияния вакуума, солнечной радиации, высоких и низких температур и других факторов космического пространства. Для проведения кислородной баротерапии (гипербарической терапии) также строятся барокамеры больших размеров. Например, в НИИ клинической и экспериментальной хирургии М3 СССР имеется комплекс медицинских барокамер, включающий операционную и предоперационную. Для интенсивной гипербарической терапии применяются барокамеры-палаты, в которых могут проходить лечение одновременно 6 больных (см. Гипербарическая оксигенация).

В вакуумных и компрессионных барокамерах пониженное или повышенное давление можно поддерживать при одновременной их вентиляции. Для этого в барокамере имеется два отверстия, через одно из которых воздух отсасывается, а через второе поступает. Необходимая степень разрежения достигается методом постепенного перекрытия регулирующего вентиля. В барокамере без воздухообмена производится только отсос воздуха.

Барокамеры, рассчитанные на пребывание в них людей, имеют иллюминаторы для наружного наблюдения, шлюзы для передачи небольших предметов и устройства, через которые без нарушения герметичности можно забирать пробы воздуха, подавать из баллонов кислород и другие газы; герметические вводы для проводов электрического освещения, средств связи, сигнализации, записи физиологических показателей. Во многих барокамерах имеются шлюзы для входа и выхода обслуживающего персонала без нарушения режима давления. В барокамерах устанавливаются мебель и предметы, необходимые для обеспечения пребывания в них людей в течение длительного времени.

Конструкции барокамеры зависят от задач, которые будут решаться с их помощью. Конструктивно различают 4 типа барокамер.

1. Барокамеры для исследования влияния на организм пониженного или повышенного барометрического давления при сохранении нормального состава воздуха. Такие барокамеры непрерывно вентилируются атмосферным воздухом, необходимое количество которого зависит от интенсивности газообмена в организме обследуемых и допускаемых отклонений от нормального состава атмосферного воздуха. Для кратковременных опытов можно использовать барокамеры достаточно большого объема с недостаточной или даже отсутствующей вентиляцией. Для обеспечения нормальных условий обитания (достаточной вентиляции) требуется значительная мощность как нагнетающих, так и отсасывающих установок, особенно когда давление в барокамере весьма сильно отличается от атмосферного, поэтому в некоторых случаях применяются барокамеры, в которых постоянство состава воздуха поддерживается регенерационными установками, поглощающими углекислый газ и водяные пары, возмещая при этом убыль кислорода. Кислород либо выделяется из химических соединений, либо подается из баллонов или специальных сосудов Дьюара, в которых он хранится в сжиженном состоянии.

2. Барокамеры для исследования влияния повышенного или пониженного давления отдельных газов (кислорода, азота, гелия) при различном барометрическом давлении. В такой барокамере не только поддерживается необходимое давление, но и изменяется состав вдыхаемого воздуха. С этой целью нужно в барокамере непрерывно подавать вместо воздуха соответствующий газ или его смеси с воздухом; заполнять барокамеры смесью газов при одновременном или последовательном изменении в ней давления обычным путем (по достижении необходимой величины общего барометрического давления камеру герметизируют и в случае длительного исследования пользуются регенерационной установкой), создавать и поддерживать в барокамере необходимое давление обычным путем и подавать через ингаляционные аппараты (например, легочные автоматы) соответствующий газ или газовые смеси.

3. Барокамеры для создания быстрых изменений барометрического давления. Повышение или понижение барометрического давления в них может осуществляться с разной скоростью по заранее намеченному графику, часто под контролем специальных приборов. Для очень быстрого разрежения пользуются двумя барокамерами разных объемов, соединенными трубой. В большой барокамере заранее создается определенное разрежение, в малой — проводится эксперимент. Для моментального создания разрежения в малой барокамере открывается задвижка, перекрывавшая соединительную трубу. Давление в обеих барокамерах выравнивается почти моментально, приближаясь к заранее достигнутому в большой барокамере.

4. Барокамеры для исследования влияния различных факторов в условиях воздействия повышенного или пониженного давления. Оборудование барокамеры зависит от поставленных задач. Для исследования слуха создаются звукоизолированные барокамеры (сурдобарокамеры). Барокамеры, оборудованные устройствами для регулирования температуры в камере, называются термобарокамерами. С их помощью можно изучать влияние температуры воздуха от —50—70° до +50—60° при любом разрежении и вентиляции. Для изучения вопросов, связанных с водолазным делом и требующих пребывания в водной среде, применяется бассейн-барокамера. Она имеет форму вертикально расположенного цилиндра, нижняя часть которого наполняется водой. Над поверхностью воды создается необходимое давление воздуха, соответствующее давлению на определенной глубине.

Разработаны специальные требования к конструкциям, оборудованию, испытанию и эксплуатации барокамер, гарантирующие безопасное их применение. Барокамеры должны обладать достаточной прочностью, способностью выдерживать разность давлений, которая может возникнуть при их эксплуатации. Особенно большие требования предъявляются к компрессионным барокамерам, так как, в отличие от вакуумных, в которых давление может отличаться от наружного не более чем на 1 атм, компрессионные барокамеры должны выдерживать разность давления в несколько атмосфер. Обычно компрессионные барокамеры для медицинских исследований рассчитываются на рабочее давление до 10 атм.

Барокамеры подвергаются обязательным предварительным (перед опытом) и периодическим испытаниям (с участием представителей Госкотлонадзора) на прочность и герметичность по особым правилам.

Для безопасности проводимых испытаний в барокамерах устанавливаются различные вспомогательные приборы и приспособления: барометры, манометры, вариометры, хронометры, средства связи; автоматические устройства, обеспечивающие подачу кислорода и безопасность в случае внезапного выключения электрического тока или неисправности компрессора и др. В помещениях, в которых расположены барокамеры, должны строго выполняться противопожарные мероприятия, особенно внутри самих барокамер, вследствие опасных в пожарном отношении условий (высокое давление кислорода и др.). Требования техники безопасности распространяются в равной мере на все виды барокамер.

Особенно широкое применение получили барокамеры в авиационной и космической медицине. Они используются для решения ряда как общебиологических, так и чисто практических проблем, связанных с полетами в условиях больших степеней разрежения атмосферы. Важнейшими из этих проблем являются: действие острого кислородного голодания и разработка средств защиты от него, изучение декомпрессионных явлений — высотных болей и высотной эмфиземы, действие резких изменений барометрического давления. В барокамерах проводятся также испытания кислородных приборов, скафандров, кислородных масок и т. п.

Барокамерные испытания используются в целях врачебно-летной экспертизы. Проводятся специальные «подъемы» для проверки индивидуальной переносимости умеренных степеней гипоксии, значительного разрежения атмосферы и в некоторых случаях перепадов барометрического давления. Высотное испытание может выявить скрытые дефекты в состоянии здоровья, которые не проявляются в обычных условиях, но могут проявиться при выполнении высотных и космических полетов. При проведении испытаний врач получает возможность более глубоко изучить функциональные особенности организма и выявить некоторые характерные черты личности летчика (космонавта). На основании анализа результатов барокамерных высотных испытаний врач получает дополнительные данные для обоснования мероприятий по медицинскому обеспечению полетов, укреплению здоровья и работоспособности летного состава. Высотные испытания в барокамерах делятся на плановые и внеплановые. Плановые состоят из двух подъемов: первого — на высоту 5000 м без дополнительного дыхания кислородом и второго — на высоту 10 000 м с дыханием кислородом. Внеплановые высотные испытания проводятся по особым показаниям: выяснение переносимости быстрой декомпрессии, определение состояния компенсаторных механизмов после тех или иных заболеваний и др. «Подъемы» в барокамерах проводятся также с целью психофизиологической подготовки летного состава. Так, например, при барокамерных испытаниях с применением высотнокомпенсирующих костюмов летчик знакомится с условиями наблюдения за приборной доской в гермошлеме, с изменениями в ощущениях при работе ручкой управления и т. д. Для таких испытаний в барокамере устанавливается дополнительное оборудование.

Широкое использование барокамер в авиации привело к созданию типовых барокамер. В Советском Союзе наиболее распространенными являются: стационарные барокамеры СБК-48М и передвижные — ПБК-50 и ПБК-53. СБК-48М — барокамера вентиляционного типа. Она имеет металлический корпус прямоугольной формы размером 3820 X 1740 X 2400 мм. Камера разделена на две части: собственно камеру, имеющую полезный объем 7 м³, и шлюз объемом 2,8 м³. В корпусе камеры установлены иллюминаторы, позволяющие просматривать весь объем камеры. Воздух из камеры выкачивается вакуумным насосом типа РМК-3, который приводится в действие электромотором АК-81-6 мощностью 28 квт. Рычаги управления режимом в камере и шлюзе вынесены на щит механика, расположенный на боковой стенке. Для наблюдения за режимом работы всей установки на щите вмонтированы высотомер, вариометр, часы-хронометр. На той же стороне камеры слева от иллюминатора помещается щит врача, на котором также установлены высотомер, вариометр, часы и ртутный манометр. Рядом со щитом врача вмонтирован маленький шлюз (передаточный люк). Внутри камеры имеются высотомер, вариометр, часы, откидной столик и 4 кислородных прибора, которые специальным трубопроводом соединены с двумя 40-литровыми баллонами, установленными вне барокамер. Запас кислорода в баллонах определяется по специальному манометру на щите врача. Для регистрации физиологических функций испытуемых в торцовой стенке барокамер имеются электровводы и клеммные щитки (внутри камеры и снаружи), позволяющие подключать электрокардиограф, электроэнцефалограф и другие приборы. Безопасность работы в камере обеспечивается клапаном-ограничителем высоты подъема (ОВП-2), который может быть отрегулирован на необходимую высоту, и устройством аварийного включения этого клапана. Клапан при необходимости можно включить изнутри и снаружи барокамер. Для обеспечения связи врача и механика с лицами, находящимися внутри барокамер, имеется переговорное устройство, абонентские точки которого расположены внутри камеры (четыре) и шлюза, на щите механика и на щите врача. Камера обеспечена трехцветной световой и звуковой сигнализацией. Для изучения влияния на организм быстрой декомпрессии камера может быть дополнительно оборудована клапаном выравнивания давления (КВД-1), который легко может быть вставлен в иллюминатор двери, отделяющей шлюз от камеры. В этом случае шлюз становится исследовательской камерой, а камера играет роль емкости. Для установки СБК-48М необходимо не менее

3 комнат: одна 45—50 м² для самой камеры, вторая 10—12 м² для врачебного осмотра и подготовки испытуемых к «подъему» и третья — звукоизолированное помещение 10—12 м² для вакуум-насоса и электродвигателя.

Передвижные барокамеры ПБК-50 и ПБК-53, предназначенные для полевых условий, смонтированы на автомашине ГАЗ-150 с автоприцепом У2-АП-3. На автомашине размещается силовая установка, имеющая два двигателя — электрический и бензиновый (для мест, где нет электроэнергии). Сама камера расположена в прицепе. Она представляет собой лежачий цилиндр (полезный объем 5,6 м³) с откидным днищем (дверь). Шлюза нет. В остальном по своему оборудованию она практически не отличается от СБК-48М.

Сложность устройства современных вакуумных барокамер и серьезность воздействия на организм человека пониженного и повышенного барометрического давления предъявляют большие требования к обслуживающему техническому и медперсоналу, который должен иметь специальную подготовку.

Работа с барокамерами регламентируется специальными инструкциями и наставлениями, определяющими допустимые режимы работы и необходимые меры безопасности. Многолетняя практика эксплуатации барокамер показала, что при соблюдении необходимых мер безопасности «подъемы» на большие высоты и «спуски» на большие глубины опасности для здоровья человека не представляют.

Библиогр.: Авиационная и космическая медицина, под ред. Г. И. Гурвича, Л., 1971, библиогр.; Армстронг Г. Авиационная медицина, пер. с англ., М., 1954, библиогр.; Исаков П. К. и др. Теория и практика авиационной медицины, М., 1971, библиогр.; Якобсон М. И. Кессонная болезнь, М., 1950, библиогр.

М. И. Вакар, Е. С. Завьялов, Л.Л. Шик.