ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ТРЕНАЖЕР Российский патент 1998 года по МПК A61M15/02 

Изобретение относится к здравоохранению, санитарии и гигиены человека, а именно, к средствам для проведения дыхания с лечебной и профилактической целью и, прежде всего, при обучении способам наиболее эффективного дыхания для защиты организма от вредных воздействий среды обитания.

Предшествующий уровень техники характеризуется следующими техническими решениями.

Известен ингалятор а. с. N 1554915 (Егин Н. Л.), кл. A 61 M 15/02, 07.04.90 содержащий дыхательную трубку с тремя последовательно расположенными входами аэродинамически несвязных каналов: канала подачи сухого атмосферного воздуха, канала подачи паровоздушной смеси и канала подачи лекарственного вещества. В дыхательной трубке на входе, к которому подсоединен канал подачи атмосферного воздуха, до места подсоединения двух других каналов установлен ионизатор. Канал подачи паровоздушной смеси содержит резервуар для воды с нагревательным элементом, а канал подачи лекарственного вещества - распылитель, установленный перед входом в дыхательную трубку.

Этот ингалятор может использоваться как дыхательный тренажер только в режиме ингаляции и не предусматривает возможности использования в качестве многофункционального дыхательного тренажера, в частности в режиме сопротивления дыханию на вдохе и выдохе и в режиме дыхания в условиях гиперкапнии и умеренной гипоксии.

Значительно большие возможности имеет дыхательный тренажер пользованием ингалятора Фролова, описанный в патенте СССР N 1790417 (Фролов В. Р. и др.), кл. A 61 M 15/02 от 23.01.93. Его конструкция позволяет использовать тренажер как в режиме ингаляции, так и в режиме сопротивления дыханию на вдохе и выдохе и в режиме дыхания в условиях гиперкапнии и умеренной гипоксии. Дыхательный тренажер содержит наружную камеру смешения, внутри которой расположен собственно ингалятор, выполненный в виде цилиндрического закрытого сосуда (стакана с крышкой) и коаксиально установленной внутри него аэрозольной камеры. Дно аэрозольной камеры выполнено перфорированным и установлено с зазором относительно дна охватывающего ее закрытого сосуда. Отверстия в дне аэрозольной камеры служат для подачи ингалируемого вещества, прохода и дробления жидкости, газов, а также для обеспечения необходимого сопротивления дыханию. В крышке наружной камеры смешения выполнено отверстие, в котором с зазором установлена дыхательная трубка, проходящая также с зазором через отверстие в крышке закрытого сосуда ингалятора и подсоединенная к верхнему концу аэрозольной камеры. Отверстие для прохода дыхательной трубки в крышке наружной камеры смешения одновременно является и отверстием для подачи/отвода воздуха. Это отверстие, а также отверстие в крышке ингалятора расположены соосно с ингалятором.

В наружной камере этого тренажера происходит подготовка воздуха по его химическому составу за счет смешения атмосферного воздуха и выдыхаемого от предыдущих циклов (эффект возвратного дыхания). Полезный эффект создается за счет возникающих при дыхании через жидкость гидродинамических факторов, обусловливающих повышение сопротивления вдоху и выдоху, повышенного содержания в газовой смеси углекислого газа (гиперкапнии) и создания тем самым умеренной гипоксии.

Описанный в вышеуказанном патенте тренажер является прототипом предлагаемого изобретения.

При всех достоинствах тренажера-прототипа организация газообменного процесса в нем не вполне удовлетворительна. Это, в частности, связано с тем, что подача свежего воздуха в наружную камеру и вывод из нее отработанных газов происходит через то же отверстие, через которое проходит дыхательная трубка и которое соосно с входом ингалятора. Поскольку гиперкапническая смесь вследствие более плотного (в 1,5 раза) по сравнению с воздухом углекислого газа накапливается в нижней части наружной камеры, происходит неэффективное ее использование при вдохе. Для компенсации этой "недостаточности" необходимо увеличивать объем наружной камеры, что нежелательно.

Кроме того, в ряде случаев для дыхания необходима ионизированная и/или активированная газовая смесь. Тренажер-прототип не предполагает установку в нем ионизатора или активатора (электромагнитного излучателя, генератора аэрозоля) для ее получения. Если же, в частности, установить ионизатор на входе в дыхательную трубку, как это сделано в известных устройствах, характер газообменного процесса не позволит использовать полученную смесь достаточно эффективно. Кроме того, частицы влаги и антропотоксины, содержащиеся в выдыхаемом воздухе могут отрицательно сказываться на работе ионизатора (активатора).

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в том, чтобы, сохранив многофункциональность тренажера-прототипа в части режимов дыхания, организовать газообменный процесс, обеспечивающий эффективное использование как образующейся гиперканической смеси, так и ионизированного (активированного) газа.

Для решения указанной технической задачи дыхательный тренажер содержит, как и известный, наружную камеру смешения с отверстием для подачи/отвода воздуха в крышке наружной камеры, установленный внутри наружной камеры смешения ингалятор, выполненный в виде закрытого сосуда, внутри которого коаксиально установлена аэрозольная камера, причем дно аэрозольной камеры выполнено с отверстиями для подачи ингалируемого вещества и расположено с зазором относительно дна закрытого сосуда, и дыхательную трубку, подсоединенную к выходу аэрозольной камеры и проходящую с зазором через отверстие в крышке закрытого сосуда ингалятора и через крышку наружной камеры смешения. В отличие от известного устройства он снабжен расположенным в наружной камере смешения и смещенным относительно оси ингалятора газопроводящим каналом с впускным и выпускным клапанами, проход дыхательной трубки через крышку наружной камеры выполнен беззазорным, отверстие для подачи/отвода воздуха в крышке наружной камеры смещено относительно отверстия для прохода дыхательной трубки, причем впускной клапан газопроводящего канала расположен на его нижнем конце в донной части наружной камеры, а выпускной - на его верхнем конце, подсоединенном к отверстию для подачи/отвода воздуха.

При необходимости использовать ионизированную и/или активированную газовую смесь и наличии соответственно ионизатора и/или активатора они установлены в газопроводящем канале между впускным и выпускным клапанами.

Внутри наружной камеры может быть установлена, по крайней мере, одна съемная перегородка для изменения рабочего объема наружной камеры.

Благодаря наличию газопроводящего канала, смещенного относительно оси ингалятора, и расположению его впускного клапана в нижней части наружной камеры при вдохе обеспечивается наилучшее использование сконцентрированной в донной части гиперкапнической смеси. Верхнее расположение выпускного клапана газопроводящего канала вблизи отверстия для подачи/отвода воздуха обеспечивает при выдохе максимально быстрое удаление содержащихся в выдыхаемом воздухе частиц влаги и, с одной стороны, более эффективное использование ионизированных (активированных) компонентов газовой смеси, а с другой - защищает установленные в газопроводящем канале ионизатор активатор от воздействия выдыхаемых паров воды и антропотоксинов.

Приведенный ниже пример выполнения дыхательного тренажера позволяет более подробно пояснить получаемый технический эффект.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого дыхательного тренажера.

Тренажер представляет собой наружную камеру 1 смешения, выполненную в виде коробки с крышкой 2, и расположенный внутри наружной камеры 1 ингалятор 3 с дыхательной трубкой 4. В крышке 2 наружной камеры 1 выполнено отверстие 5 для прохода дыхательной трубки 4, причем трубка 4 установлена в отверстии 5 без зазора. Ингалятор 3 выполнен в виде закрытого сосуда 6, представляющего собой, например, цилиндрический стакан с крышкой 7, в котором коаксиально установлена аэрозольная камера 8, верхний конец которой подсоединен к дыхательной трубке 4. В крышке 7 ингалятора выполнено отверстие 9, через которое с зазором проходит дыхательная трубка 4. Дно 10 аэрозольной камеры 8 выполнено с отверстиями для подачи ингалируемого вещества и расположено с зазором относительно дна закрытого сосуда 6.

В наружной камере 1 расположен газопроводящий канал 11, ось которого смещена относительно оси ингалятора 3. На одном конце газопроводящего канала 11, в донной части наружной камеры 1, установлен впускной клапан 12. Выпускной клапан 13 установлен в верхнем патрубке 14 газопроводящего канала 11, который выведен в атмосферу через отверстие 15 для подачи/отвода воздуха. Отверстие 15 в крышке 2 наружной камеры смещено относительно отверстия 5 для прохода дыхательной трубки 4.

Для изменения рабочего объема наружной камеры 1 в ней установлена съемная перегородка 16. Положение и количество съемных перегородок 16 определяется требуемым рабочим объемом камеры.

Для получения ионизированной и/или активированной дыхательной смеси в газопроводящем канале 11 между впускным 12 и выпускным 13 клапанами установлен соответствующий функциональный узел (на чертеже не показан), который может быть выполнен в виде генератора аэроионов нужной полярности, излучателя с определенной длиной волны и набором сменных фильтров или без них, генератора лечебных аэрозолей. Конкретное выполнение этих узлов не имеет принципиального значения для решения поставленной задачи и потому не приводится. Его исполнение определяется требованиями к характеру дыхательной смеси. Однако важно, что при наличии ионизатора (активатора) они установлены именно в газопроводящем канале 11. Газопроводящий канал 11 может быть, в частности образован корпусом самого ионизатора или активатора или тем и другим вместе. Возможно исполнение дыхательного тренажера с комплектом сменных газопроводящих каналов 11, имеющих разный набор активирующих элементов.

Дыхательный тренажер работает следующим образом.

При вдохе выпускной клапан 13 закрыт. Воздух проходит через газопроводящий канал 11, открытый впускной клапан 12 и поступает через отверстие 9 в крышке 7 ингалятора 3. В зависимости от типа активатора, установленного в газопроводящем канале 11 (или образующего канал 11), воздух, проходя через канал 11, необходимым образом активируется, например, насыщается отрицательными ионами кислорода под действием электрического разряда ионизатора и/или частицами с возбужденными под действием электромагнитного излучения атомами.

Далее газовая смесь засасывается через отверстия в дне 10 аэрозольной камеры 8, барботирует через жидкость, находящуюся под разрежением всасывания, поднимается вверх и через дыхательную трубку 4 поступает к пациенту.

При выдохе воздушная смесь через дыхательную трубку 4 поступает обратно в аэрозольную камеру 8, выталкивает через отверстия в дне 10 жидкость в зазор между дном закрытого сосуда 6 и дном аэрозольной камеры 8, барботируя через жидкость поступает в пространство между закрытым сосудом 6 и аэрозольной камерой 8 и выходит через отверстие 9 в крышке 7 в наружную камеру 1. Благодаря тому, что дыхательная трубка 4 установлена в отверстии 5 без зазора и благодаря наличию верхнего выпускного клапана 12 в смещенном относительно ингалятора 3 газопроводящем канале выходящий вверх через зазор 9 воздух оттесняет вниз ионизированный (активированный) газ предыдущего цикла дыхания. Насыщенный углекислым газом выдыхаемый воздух как более тяжелый концентрируется в донной части наружной камеры 1 смешения.

При этом содержащиеся в выдыхаемом воздухе пары влаги, плотность которых в 1,6 раза меньше воздуха, концентрируются в верхнем слое, а потому первоочередно удаляются через открытый выпускной клапан 13 и патрубок 14. Благодаря этому уменьшаются потери активированных частиц, которые имели бы место вследствие их контактов с парами воды и пристеночным конденсатом. Кроме того, прохождение через расположенные в газопроводящем канале 11 активаторы только свежего атмосферного воздуха и только при вдохе позволяет строго выдерживать параметры активации газов и улучшить условия работы активаторов.

Следует иметь в виду, что при такой организации газообмена при вдохе в дыхательные пути пациента последовательно поступают три пула газов. Сначала поступают газы из верхнего слоя наружной камеры 1, содержащие меньшее количество углекислого газа. Затем газы донного слоя с максимальной концентрацией углекислого газа и в конце идут активированные газы, состав которых практически соответствует свежему воздуху. Такая последовательность обеспечивает практически полное использование всех составляющих дыхательной смеси, в том числе гиперкапнической, а также позволяет воздействовать на разные структуры органов дыхания широким спектром лечебных средств.

Учитывая многообразие функций, обеспечиваемых предлагаемым дыхательным тренажером, возможных режимов дыхания и параметров дыхательной смеси оптимальный рабочий объем наружной камеры 1 может быть различным. Изменение рабочего объема наружной камеры 1 может быть получено перестановкой съемной перегородки 16 или установкой дополнительной перегородки 16. Наличие съемных перегородок 16 позволяет также обеспечить оптимальный рабочий объем для пациентов разного возраста и разными физическими данными.

Изобретение может быть использовано для тренировки дыхания в режиме сопротивления на вдохе и выдохе, в режиме гиперкапнии и умеренной гипоксии с введением аэрозольных лечебных средств. Поэтому дыхательный тренажер может найти применение не только в традиционной медицине, как средство лечения и профилактики заболеваний, но и в области спорта, а также как средство личной дыхательной гигиены для выработки и поддержания оптимального способа дыхания, снижающего вредное воздействие среды обитания.

Тренажер предназначен для использования в здравоохранении, санитарии и гигиены человека в области спорта, а также как средство личной гигиены для выработки оптимального способа дыхания, снижающего вредное воздействие среды обитания. Тренажер содержит наружную камеру смещения, внутри которой установлен ингалятор, выполненный в виде закрытого сосуда с коаксиально расположенной в нем аэрозольной камерой. Аэрозольная камера соединена с дыхательной трубкой, проходящей с зазором через отверстие в крышке закрытого сосуда ингалятора и через отверстие в крышке наружной камеры смешения. Дно аэрозольной камеры выполнено с отверстиями для подачи ингалируемого вещества и расположено с зазором относительно дна закрытого сосуда. Дыхательная трубка установлена в отверстии для ее прохода в крышке наружной камеры беззазорно, а отверстие для подачи/отвода воздуха в крышке наружной камеры смещено относительно отверстия для прохода дыхательной трубки. Тренажер снабжен газопроводящим каналом с впускным и выпускным клапанами, установленным в наружной камере смещения и смещенным относительно оси ингалятора. При этом выпускной клапан на нижнем конце газопроводящего канала в донной части наружной камеры, а выпускной - на его верхнем конце, подсоединенном к отверстию для подачи/отвода воздуха. При наличии ионизатора и/или активатора, например, в виде излучателя или генератора аэрозоля они установлены в газопроводящем канале между впускным и выпускным клапанами. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в обеспечении эффективного использования образующейся гиперкапнической смеси и ионизированного газа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Дыхательный тренажер, содержащий наружную камеру смешения с отверстием для подачи/отвода воздуха в крышке наружной камеры, установленный внутри наружной камеры ингалятор в виде закрытого сосуда, внутри которого коаксиально установлена аэрозольная камера, причем дно аэрозольной камеры выполнено с отверстиями для подачи ингалируемого вещества и расположено с зазором относительно дна закрытого сосуда, и подсоединенную к аэрозольной камере дыхательную трубку, проходящую через отверстие в крышке наружной камеры смешения и с зазором через отверстие в крышке закрытого сосуда, отличающийся тем, что снабжен газопроводящим каналом с впускным и выпускным клапанами, установленным в наружной камере со смещением относительно оси ингалятора, проход дыхательной трубки через крышку наружной камеры выполнен беззазорным, отверстие для подачи/отвода воздуха в крышке наружной камеры смещено относительно отверстия для прохода дыхательной трубки, причем впускной клапан газопроводящего канала расположен на его нижнем конце в донной части наружной камеры, а выпускной - на его верхнем конце, подсоединенном к отверстию для подачи/отвода воздуха. 2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что при наличии ионизатора и/или активатора они установлены в газопроводящем канале между впускным и выпускным клапанами. 3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что внутри наружной камеры смешения установлена по крайней мере одна съемная перегородка для изменения рабочего объема наружной камеры.