ТРЕНАЖЕР ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ Российский патент 1998 года по МПК A61M16/00 

Изобретение относится к области здравоохранения, в частности к устройствам (аппаратам, приборам), обеспечивающим за счет сопротивления вдоху-выдоху, гиперкапнии и гипоксии среды для вдыхания лечебное (и/или профилактическое) воздействие гиперкапническим вместе с гипоксическим стимулами и тренировку дыхательной мускулатуры.

Известно устройство (ингалятор), представляющий собой наружный сосуд, в котором коаксиально расположена трубка, на боковой поверхности нижнего конца которой выполнены отверстия для прохода воздуха, барботируемого сквозь жидкость [1].

Известное устройство используется как ингалятор и непригодно для обеспечения лечебного и профилактического воздействия гиперкапническим вместе с гипоксическим стимулами и тренировки дыхательной мускулатуры.

Известно устройство (ингалятор), наиболее близкое по технической сущности, содержащее внешний сосуд с отверстием для сообщения с окружающей атмосферой и с отверстием для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда [2].

Известное устройство - ингалятор предназначено преимущественно для применения в качестве ингалятора и в нем не предусмотрены средства, которые позволяли бы использовать его в качестве тренажера дыхательного индивидуального, т. е. устройства с индивидуальной и плавно изменяемой комплексной (т.е. по сопротивлению вдоху-выдоху вместе со степенью гиперкапнии и гипоксии среды для вдыхания) тренировочной нагрузкой в соответствии со степенью тренированности индивидуума, что является препятствием для массового использования при лечении (и/или профилактики) воздействием гиперкапническим вместе с гипоксическим стимулами и тренировке дыхательной мускулатуры ввиду нарушения основополагающего принципа тренинга - постепенности нарастания нагрузки от тренировки к тренировке по мере нарастания степени тренированности.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание тренажера дыхательного индивидуального, оснащенного средствами, позволяющими плавно изменять комплексную тренировочную нагрузку по сопротивлению вдоху-выдоху и степени гиперкапнии - гипоксии среды для вдыхания в полном соответствии со степенью тренированности индивидуума.

Поставленная задача решена заявителем следующим образом, а именно: в тренажер дыхательный индивидуальный, содержащий внешний сосуд с отверстиями для сообщения с окружающей атмосферой и для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда, введены согласно предлагаемому изобретению следующие существенные отличительные признаки, а именно: в тренажер введены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда и средства для изменения величины площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры.

Кроме того, вновь введенные средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда могут быть выполнены в виде имеющей возможность аксиального перемещения и фиксации поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда и к внешней поверхности среднего сосуда.

Кроме того, вновь введенные средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда могут быть выполнены в виде по меньшей мере одной надувной емкости из эластичного материала, помещаемой между внешней поверхностью среднего сосуда и внутренней поверхностью внешнего сосуда.

Кроме того, вновь введенные средства для изменения величины проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры могут быть выполнены в виде состоящей из двух взаимноподвижных частей внутренней камеры - одной части - стакана со сплошным дном и отверстиями в виде щелей в боковой стенке, установленного с возможностью аксиального перемещения и поворота на другой части - выполненном трубчатом и открытом снизу корпусе внутренней камеры.

Кроме того, вновь введенные средства для изменения величины проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры могут быть выполнены в виде состоящей из трех частей внутренней камеры - одна часть - имеющий отверстия в виде продольных щелей на открытом снизу конце корпус внутренней камеры, выполненный в трубчатой форме, на котором установлена с нижнего конца вторая часть - глухая крышка, а снаружи на корпусе смонтирована третья часть - кольцо, имеющее возможность аксиального перемещения и фиксации.

Кроме того, при выполнении вновь введенных средств для изменения величины проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры в виде состоящей из двух взаимоподвижных частей внутренней камеры - одной части - стакана со сплошным дном и отверстиями в виде щелей в боковой стенке, установленного с возможностью аксиального перемещения на другой части - выполненном трубчатом и открытом снизу корпусе внутренней камеры, корпус внутренней камеры может быть выполнен с упорным элементом в виде выступа, взаимодействующего с ответной винтовой поверхностью элемента, выполненного у стакана.

Введение средств для отделения доли испытуемого объема внешнего сосуда (изменение используемого объема влияет на степень гиперкапнии вместе с гипоксией среды для вдыхания) и средств для изменения проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры (что влияет на сопротивление вдоху-выдоху) позволяет индивидуально изменять величину комплексного тренировочного воздействия на дыхательную мускулатуру и на весь организм гиперкапническим вместе с гипоксическим стимулами в полном соответствии с тренированностью индивидуума.

На фиг. 1 представлен общий вид тренажера дыхательного индивидуального с выполнением средств для отделения доли используемого объема внешнего сосуда в виде поперечной перегородки и средств для изменения величины площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры в виде состоящей из двух взаимоподвижных частей внутренней камеры (при положении поперечной перегородки, при котором доля используемого объема внешнего сосуда минимальна, и при взаимном положении двух частей внутренней камеры, таком что максимальна величина площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры).

На фиг. 2 представлен общий вид тренажера, идентичного тренажеру, изображенному на фиг. 1, но при положении поперечной перегородки, при котором доля используемого объема внешнего сосуда максимальна и при взаимном положении двух частей внутренней камеры таком, что минимальна величина площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры.

На фиг. 3 представлен общий вид тренажера с выполнением средств для отделения доли используемого объема внешнего сосуда в виде надувной емкости из эластичного материала и средств для изменения величины площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры в виде состоящей из трех частей внутренней камеры (при наибольшем объеме надувной емкости и соответственно минимальной доле используемого объема внешнего сосуда и при взаимном положении трех частей внутренней камеры, таком что максимальна величина площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры).

На фиг. 4 представлен общий вид тренажера, идентичного тренажеру, изображенному на фиг. 3, но при минимальном объеме надувной емкости и минимальной величине площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры.

Тренажер дыхательный индивидуальный содержит внешний сосуд 1, состоящий из корпуса 2 и крышки 3, в которой выполнено отверстие 4 для сообщения с окружающей атмосферой и отверстие 5 для дыхательной трубки 6, соединенной с внутренней камерой 7, имеющей отверстия 8 в нижней части, помещенной в средний сосуд 9. Сосуд 9 состоит из корпуса 10 и крышки 11, выполненной с отверстием 12 вверху для сообщения со средой внешнего сосуда 1. Средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда 1 могут быть выполнены: или (см. фиг. 1 и 2) в виде имеющей возможность аксиального перемещения и фиксации (в данном случае за счет натяга при упругой деформации) поперечной перегородки 13, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда 1 и к внешней поверхности среднего сосуда 9; или в виде по меньшей мере одной емкости, в данном случае надувной емкости 14 (см. фиг. 3 и фиг. 4) из эластичного материала, например, резины, помещаемой между внешней поверхностью среднего сосуда 9 и внутренней поверхностью внешнего сосуда 1. Емкость 14 снабжена клапаном (не показан) для изменения ее объема. Таким образом, средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда, исходя из примеров выполнения по фиг. 1 и 3, могут быть выполнены конструктивно по-разному: или в виде перегородки 13, или в виде емкости 14 (емкостей), и при этом служить для выполнения одной и той же функции при неизменной конструкции прочих частей тренажера. Средства для изменения величины площади проходного сечения отверстий 8 в нижней части внутренней камеры 7 могут быть выполнены в виде: или (см. фиг. 1 и 2) состоящей из двух взаимоподвижных частей внутренней камеры - одной части - стакана 15 со сплошным дном и с отверстиями 8 в виде щелей, выполненных в боковой стенке стакана 15, который установлен с возможностью аксиального перемещения и поворота на другой части - выполненном трубчатом и открытом снизу корпусе 16 внутренней камеры 7. Корпус 16 может быть выполнен с упорным элементом в виде выступа 17, взаимодействующего с ответной винтовой поверхностью 18 элемента 19, выполненного у стакана 15; или (см. фиг. 3 и 4) состоящей из трех частей внутренней камеры 7, из которых одна часть - имеющий отверстия 8 в виде продольных щелей на открытом снизу конце корпус 20 трубчатой формы, на котором установлена с нижнего конца вторая часть - глухая крышка 21, а снаружи на корпусе 20 смонтирована третья часть - кольцо 22, имеющее возможность аксиального перемещения и фиксации (в данном случае за счет натяга от упругой деформации).

Тренажер дыхательный индивидуальный используют следующим образом.

Положительный эффект от дыхательной гимнастики с применением предложенного тренажера дыхательного индивидуального основан на использовании: самого по себе известного лечебного и профилактического действия гипоксически-гиперкапнической среды для вдыхания, образуемой в самом предлагаемом тренажере в процессе маятникового дыхания индивидуума через тренажер, т.е. в полузамкнутой системе легкие индивидуума - тренажер, (имеющий отверстие для сообщения с окружающей атмосферой); одновременно возникающего в тренажере сопротивления вдоху-выдоху, тренирующего дыхательную мускулатуру.

Т.к. тренажер дыхательный индивидуальный предназначен для тренировочного воздействия гиперкапническим вместе с гипоксическими стимулами и одновременно тренировки дыхательной мускулатуры, то посредством тренажера изменению в процессе тренинга будут подвергаться уровень гиперкапнии вместе с уровнем гипоксии среды для вдыхания, получаемой непосредственно внутри тренажера, и уровень сопротивления вдоху - выдоху. Для каждой отдельной тренировки уровень гиперкапнии вместе с уровнем гипоксии среды для вдыхания могут быть установлены в пределах: гиперкапния - от 0,5 до 7% углекислого газа в среде для вдыхания; гипоксия - на 5 - 25% уменьшенное содержание кислорода в среде для вдыхания по сравнению с атмосферным воздухом в зависимости от настройки тренажера по доле используемого объема внешнего сосуда; сопротивление вдоху-выдоху может быть изменено от нескольких десятков миллиметров водяного столба до нескольких сотен миллиметров водяного столба в зависимости от настойки тренажера по величине площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры.

В начале тренинга, т.е. перед первыми тренировками, необходимо настроить тренажер таким образом, чтобы в процессе тренировки имели место минимальные гиперкапния, гипоксия и сопротивление вдоху-выдоху, для чего устанавливают минимальную долю используемого объема внешнего сосуда в максимальную величину площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры. Для этого устанавливают перегородку 13 в крайнее верхнее положение (см. фиг. 1) или (см. фиг. 3), увеличивают объем емкости 14 до максимального размера; смещают стакан 15 (см. фиг. 1) в крайнее нижнее положение по корпусу 16, для чего используют возможность поворота корпуса 16 со скольжением выступа ответной винтовой поверхности 18 элемента 19 стакана 15 или (см. фиг. 3) переводят в крайнее верхнее положение кольцо 22.

Тренажером после настройки (описанной выше) пользуются следующим образом: индивидуум производит маятниковое дыхание через тренажер, который вместе с легкими индивидуума образует полузамкнутую систему. Далее описание образования гиперкапническо-гипоксической среды для дыхания условно дано отдельно от описания образования сопротивления вдоху-выдоху. На практике имеет место одновременность протекания в тренажере этих взаимосвязанных процессов. При каждом выдохе выдыхаемая индивидуумом газовая смесь, имеющая пониженное содержание кислорода и повышенное содержание углекислого газа, проходит, поступая из легких индивидуума, через дыхательную трубку 6, камеру 7, отверстия 8, сосуд 9, отверстие 12 и поступает во внешний сосуд 1, из которого вытесняется имеющийся там первоначально воздух через отверстие 4. При каждом вдохе в сосуд 1, имеющий в себе среду с повышенным содержанием углекислого газа и пониженным содержанием кислорода, проникает атмосферный воздух через отверстие 4, несколько увеличивая содержание кислорода и уменьшая содержание углекислого газа, при этом среда с повышенным содержанием углекислого газа и пониженным содержанием кислорода поступает через отверстие 12, сосуд 9, отверстия 8, камеру 7 и дыхательную трубку 6 в легкие индивидуума. С каждым циклом вдох-выдох через тренажер содержание углекислого газа в среде для вдыхания увеличивается, а кислорода - уменьшается и примерно через 2 - 3 минуты достигается предельная для данной величины используемого объема внешнего сосуда гиперкапния и гипоксия вдыхаемой среды, уровни которых сохраняются все оставшееся время тренировки, общая продолжительность которой должна составлять от 15 до 30 минут.

На первых тренировках оставляют средний сосуд 9 пустым для обеспечения минимальной нагрузки на дыхательную мускулатуру за счет минимального сопротивления вдоху-выдоху, перед последующими тренировками в средний сосуд вливают небольшое количество жидкости (дистиллированной или кипяченой воды) до уровня жидкости в нем на 2 - 3 мм выше верхнего края отверстий 8. Наличие жидкости повышает нагрузку - сопротивление вдоху-выдоху до значений, являющихся тренирующими для дыхательной мускулатуры после роста тренированности, произошедшего при первых тренировках, когда средний сосуд 9 оставляли пустым. Нагрузка - сопротивление вдоху-выдоху при наличии жидкости складывается из следующего: при вдохе жидкость засасывается в камеру 7 из сосуда 9, проходя через отверстия 8, при этом возникает динамическое гидравлическое противодавление (которое тем больше, чем установлена меньше величина проходного сечения отверстий 8 и чем энергичнее осуществляется вдох, т.е. быстрее ток жидкости через отверстия 8). Затем, когда уровень жидкости в камере 7 установлен выше уровня жидкости в сосуде 9, газовая среда при дальнейшем вдохе барботирует через отверстия 8, при этом преодолевая следующие сопротивления: сопротивление, равное по величине высоте водяного столба как разница уровней в камере 7 и сосуде 9, а также сопротивление, имеющее место как динамическое противодавление, возникающее как реакция при протекании газовой среды через отверстия 8. При выдохе жидкость выталкивается из камеры 7 в сосуд 9, проходя через отверстия 8, при этом возникает динамическое гидравлическое противодавление (которое тем больше, чем меньше установлена величина проходящего сечения отверстий 8 и чем энергичнее осуществляется вдох (т.е. быстрее ток жидкости через отверстия 8). Затем, когда уровень жидкости в сосуде 9 установился выше уровня жидкости в камере 7, газовая среда при дальнейшем выдохе барботирует через отверстия 8, при этом преодолеваются следующие сопротивления: сопротивление, равное по величине высоте водяного столба как разницы уровней в сосуде 9 и камере 7, а также сопротивление, имеющее место как динамическое противодавление, возникающее как реакция при протекании газовой среды через отверстия 8.

В продолжении тренинга необходимо увеличивать по мере тренированности индивидуума гиперкапнию, гипоксию среды для вдыхания и сопротивление вдоху-выдоху, для чего последовательно от тренировки к тренировке, непосредственно перед тренировкой увеличивают (по сравнению с положением, имевшим место на предыдущей тренировке) долю используемого объема внешнего сосуда 1 и уменьшают величину площади проходного сечения отверстий 8 в нижней части камеры 7. Для этого устанавливают перегородку 13 все ниже и ниже или уменьшают объем емкости 14; смещают стакан 15 по корпусу 16, перекрывая последним отверстия 8 (для чего используют возможность поворота корпуса 16 со скольжением выступа 17 по ответной винтовой поверхности 18 элемента 19 стакана 15); или перемещают все ниже и ниже кольцо 22, перекрывая им частично все больше и больше отверстия 8 (см. фиг. 2 и 4).

Источники информации.

1. Патент ГДР N 55757, кл. A 61 M 15/00, 1967.

2. Патент СССР N 1790417, кл. A 61 M 15/02, публ. 23.01.93, бюл. N 3.

Тренажер предназначен для лечебного воздействия на органы дыхания и для тренировки дыхательной мускулатуры. Тренажер содержит внешний сосуд с отверстиями для сообщения с окружающей атмосферой и для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда. Тренажер также содержит средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда и средства для изменения величины площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры. Изобретение позволяет плавно изменять тренировочную нагрузку. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Тренажер дыхательный индивидуальный, содержащий внешний сосуд с отверстиями для сообщения с окружающей атмосферой и для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда, отличающийся тем, что в тренажер введены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда и средства для изменения величины площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры. 2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде имеющей возможность аксиального перемещения и фиксации поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда и внешней поверхности среднего сосуда. 3. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде по меньшей мере одной надувной емкости из эластичного материала, помещаемой между внешней поверхностью среднего сосуда и внутренней поверхностью внешнего сосуда. 4. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что средства для изменения величины проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры выполнены в виде состоящей из двух взаимоподвижных частей внутренней камеры - одной части - стакана со сплошным дном и отверстиями в виде щелей в боковой стенке, установленного с возможностью аксиального перемещения и поворота на другой части - выполненном и открытом снизу корпусе внутренней камеры. 5. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что средства для изменения величины проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры выполнены в виде состоящей из трех частей внутренней камеры - одна часть - имеющий отверстия в виде продольных щелей на открытом конце корпус внутренней камеры трубчатой формы, на котором установлена с нижнего конца вторая часть - глухая крышка, а снаружи на корпусе смонтирована третья часть - кольцо, имеющее возможность аксиального перемещения и фиксации. 6. Тренажер по п.4, отличающийся тем, что корпус внутренней камеры выполнен с упорным элементом в виде выступа, взаимодействующего с ответной винтовой поверхностью элемента, выполненного у стакана.