АППАРАТ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ИЗ ВЫДОХНУТОГО И АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Российский патент 2002 года по МПК A61M16/00 

Изобретение относится к аппаратам для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха с возможностью регулирования содержания углекислого газа и кислорода и может быть использовано при осуществлении способов повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма за счет нормализации жизненно важного параметра гомеостаза - газового состава артериальной крови по углекислому газу.

Появление предлагаемого технического решения предопределено необходимостью осуществления способа, предназначенного для использования в ниже описываемой области.

У индивидуумов старше 45-50 лет обычно наблюдается (у 95-99% населения) патогенетическое состояние - гипокапния. Напряжение углекислого газа в артериальной крови постоянно ненормально низкое и составляет от 70% до 50% нормы. Столь ненормально низкая величина жизненно важного параметра гомеостаза имеет непосредственным следствием постоянный спазм гладкой мускулатуры сосудов, протоков, бронхиол, кишок и т.д., что приводит к постоянной перегрузке миокарда, в т. ч. в состоянии покоя в виду ненормального высокого (в 1,5-1,9 раза выше в сравнении с имеющей место при нормокапнии) сосудистого сопротивления; дефициту кровоснабжения органов, доходящего до 40%; отсутствию перистальтики кишок и протоков и т.д. На то, что это патогенетическое состояние - гипокапния - имеет место у подавляющей части населения старше 45-50 лет, дополнительно указывает то обстоятельство, что имеет место массированное применение синтетических извне вводимых в организм сосудорасширяющих и спазмолитических фармакологических препаратов, по сути каждый раз при приеме медикамента кратковременно замещающих своим действием постоянный дефицит сосудорасширяющего и спазмолитического действия естественного фактора, дефицит которого имеет место - углекислого газа в артериальной крови. Адаптационные и компенсаторные возможности организма при имеющемся патогенетическом состоянии - гипокапнии, - становятся очень низкими, что имеет непреложным следствием появление и развитие патологических процессов - ИБС, гипертонии, запоров, бронхиальной астмы, хронического бронхита и т.д. Существуют способы повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма за счет нормализации параметра гомеостаза - доведения до нормы постоянного напряжения углекислого газа в артериальной крови. Наиболее практически приемлемым, годным для применения всеми нуждающимися является способ, описанный в заявке на выдачу патента РФ на изобретение 2000117776/14, приоритет 07.07.2000.

В процессе осуществления этого способа (курса) повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма необходимо изменять концентрацию углекислого газа в физиологически активной дыхательной среде в большую сторону по мере прохождения курса, что является непреложным условием переадаптации дыхательного центра индивидуума на постоянное поддержание им все большей концентрации (напряжения) углекислого газа в артериальной крови по мере прохождения курса, вплоть до нормализации этого жизненно важного параметра гомеостаза. Кроме того, в процессе осуществления курса, начиная с определенной концентрации углекислого газа в физиологически активной дыхательной среде, достигнутой в процессе осуществления курса, необходимо быстро ступенчато изменять непосредственно в процессе сеанса концентрацию углекислого газа в физиологически активной дыхательной среде от меньшей первоначальной к большей последующей при соблюдении определенного соотношения концентраций, что непреложно необходимо для предотвращения негативного явления - затруднения дыхания, кое имеет место, если во время проведения сеанса применяется одна и сразу высококонцентрированная по углекислому газу физиологически активная дыхательная среда.

Известен аппарат для формирования с использованием углекислого газа выдохнутого воздуха и атмосферного воздуха физиологически активной дыхательной среды (с повышенным содержанием углекислого газа) (см. авт. свид. СССР 1600784, М. кл. А 61 М 16/00, публ. 23.10.90, бюл. 39), содержащий маску и корпус с отверстием для соединения с атмосферой, который снабжен фильтром углекислого газа, обладающим адсорбционными и десорбционными свойствами и содержащим включения из теплоемкого материала, при этом стенки корпуса выполнены из теплоизоляционного материала. Фильтр углекислого газа обладает свойствами, обеспечивающими поглощение (адсорбцию) углекислого газа из воздуха, насыщенного последним, и выделение углекислого газа (десорбцию) при прохождении через фильтр воздуха без содержания углекислого газа. В начале сеанса фильтр поглощает (адсорбирует) углекислый газ и аккумулирует тепло из выдыхаемого воздуха. По достижении момента насыщения углекислым газом и одновременно нагрева фильтра начинается процесс десорбции, так что во вдыхаемый воздух попадает углекислый газ, выделяемый фильтром. Значение величины концентрации углекислого газа в процессе сеанса определяется постоянными конструктивными данными: габаритами, относительным количеством включений из теплоемкого материала, степени адсорбционных и десорбционных свойств фильтра, свойствами теплоизоляции.

Недостатком является то, что технологические функции аппарата весьма ограничены, так как каждый конкретный аппарат предназначен для формирования смеси со строго определенной концентрацией СО₂, т.е. имеет место невозможность изменения значения концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе без изменения в целом конструктивных данных аппарата: габаритов фильтра, количества включений теплоемкого материала, свойств используемой теплоизоляции, свойств самого материала фильтра. Из-за этого недостатка известный аппарат, как не имеющий функций изменения концентрации углекислого газа в дыхательной среде, не может быть использован, например, для осуществления способа повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма по заявке 2000117776/14 (см. выше).

Известен аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды (с повышенным содержанием углекислого газа) из выдохнутого и атмосферного воздуха (см. авт. свид. СССР 1607817, М. кл. А 61 М 16/00, публ. 23.11.90, бюл. 43), содержащий в качестве средства для контакта с индивидуумом маску, единый канал вдоха и выдоха в виде патрубка, соединенного одним концом с маской, другим концом - с дыхательным мешком. Патрубок выполнен с отверстием в стенке для сообщения с атмосферой, снабженным заслонкой и шкалой, которое должно выполнять роль стабилизатора состава и температуры вдыхаемой газовой смеси.

Так как атмосферный воздух добавляется к ранее выдохнутому, поступающему из дыхательного мешка, непосредственно перед маской, то аппарат имеет недостаток - не обеспечивается в приемлемых пределах постоянства состава газовой смеси по углекислому газу, заданного по имеющейся у аппарата шкале, так как при дыхании через данный аппарат состав газовой смеси очень зависит от интенсивности дыхания, а последняя, во-первых, у разных индивидуумов изначально разная; во-вторых, интенсивность дыхания в процессе сеанса дыхания смесью с повышенным содержанием углекислого газа у всех индивидуумов рефлекторно возрастает; в-третьих, имеет место и разная у разных индивидуумов степень рефлекторной реакции на дыхание одной и той же по составу гиперкапнической (т. е. с повышенным содержанием углекислого газа) смесью непосредственно во время сеанса, т.е. степень рефлекторного усиления вентиляции легких (внешнего дыхания) может сильно различаться.

Этот недостаток, т.е. неопределенность в отношении действительной среды, формируемой известным аппаратом, не позволяет использовать его, например, для осуществления способа повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма по заявке 2000117776/14 (см. выше), поскольку оказывается практически невыполнимой операция быстрого точного ступенчатого изменения во время сеанса концентрации углекислого газа в дыхательной среде с меньшей на большую в определенном точном соотношении.

Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому техническому результату избранный в качестве прототипа аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха (см. патент РФ 2118542, М. кл. А 61 М 16/00, публ. 10.09.98, бюл. 25), содержащий дыхательную трубку, соединенную с внутренней камерой, имеющей сплошное дно, боковые отверстия в нижней части, средства для изменения площади их проходного сечения и помещенной в средний сосуд, закрытый крышкой, с по меньшей мере одним отверстием для прохода газов, внешний сосуд с по меньшей мере одним отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, в котором установлены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда. Средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда могут быть выполнены в виде имеющей возможности аксиального перемещения и фиксации поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда и внешней поверхности среднего сосуда.

Несомненными достоинствами данного аппарата является, во-первых, обеспечение полного предварительного формирования физиологически активной газовой среды в специальной емкости и лишь затем обеспечение подачи приготовленной среды индивидууму по дыхательной трубке (это способствует устранению помехи стабильности составу газовой среды из-за изменения интенсивности дыхания индивидуума); во-вторых, аппарат является специально созданным устройством для осуществления курсов дыхания с аппаратом - способов повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма, для чего аппарат обладает функциями изменения нагрузок по содержанию углекислого газа, кислорода и сопротивления вдоху-выдоху.

Недостатком известного аппарата является значительные неудобства в эксплуатации при осуществлении способа повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма, а более конкретно - при осуществлении функции ступенчатого изменения концентрации углекислого газа непосредственно во время сеанса, так как это связано с частичной разборкой аппарата (что необходимо для осуществления передвижения и фиксации поперечной перегородки), а затем сборкой аппарата для продолжения сеанса. При этом, т.е. разборке-сборке, происходит вентиляция полостей аппарата, что приводит к многократному уменьшению концентрации углекислого газа в дыхательной среде практически до уровня содержания углекислого газа в атмосфере. Последствие обстоятельство приводит к прекращению должного воздействия на организм на 6-7 минут (так как необходимы 2-3 мин на разборку - сборку аппарата; 2-3 мин для достижения требуемой концентрации углекислого газа в дыхательной среде; 2-3 минуты на нарастание концентрации углекислого газа в артериальной крови), что является серьезной помехой получению должного воздействия сеанса и неоправданно удлиняет его.

Задачей, решаемой изобретением, является создание аппарата с повышенным удобством пользования при осуществлении способа повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма, включающем операцию изменения концентрации углекислого газа в дыхательной среде во время сеанса за счет обеспечения мгновенного переключения (без разборки-сборки) аппарата непосредственно во время сеанса с формирования дыхательной среды с меньшей концентрации углекислого газа на формирование дыхательной среды с большей концентрацией углекислого газа, как это требуется согласно операциям и параметрам осуществления сеансов в соответствии с упомянутым способом.

Поставленная задача решена следующим образом.

В аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха, содержащий дыхательную трубку, соединенную с внутренней камерой, имеющей сплошное дно, боковые отверстия в нижней части, средства для изменения площади их проходного сечения и помещенной в средний сосуд, закрытый крышкой, с по меньшей мере одним отверстием для прохода газов, внешний сосуд с по меньшей одним отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, в котором установлены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда, введены новые существенные отличительные признаки, а именно средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде по меньшей мере одного стакана, установленного вверх дном на дно внешнего сосуда, причем дно стакана с прилегающей частью его цилиндрической поверхности расположено вне внешнего сосуда и стакан без зазора пропущен в соответствующее ему отверстие во внешнем сосуде, причем в дне стакана выполнено отверстие для размещения без зазора в нем крышки среднего сосуда, верхняя часть которой размещена выше дна стакана, а аппарат снабжен средствами для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана и внешнего сосуда и средствами для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана среднего сосуда.

Кроме того, средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями внешнего сосуда и стакана могут быть выполнены в виде цилиндрического пояска-выступа внутрь внешнего сосуда, контактирующего со стаканом, выполненного с отверстием в зоне контакта с пояском-выступом, причем последний выполнен с пазом, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси.

Кроме того, средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана могут быть выполнены в виде по крайней мере одного отверстия в дне внешнего сосуда, расположенного в зоне со стаканом у линии контакта дна внешнего сосуда со стаканом, в котором на боковой стороне выполнен по крайней мере один желоб параллельно образующей, причем поперечное сечение желоба выполнено с размерами, соответствующими размеру отверстия в дне внешнего сосуда, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси.

Кроме того, средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда могут быть выполнены в виде торцевого кулачка на дне среднего сосуда и взаимодействующей с ним ответной торцевой поверхности внутренней камеры, установленной с возможностью поворота и осевого перемещения, причем внутренняя камера выполнена заодно с крышкой среднего сосуда, а в последней выполнена выемка в нижней части цилиндрической части крышки.

Кроме того, средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана могут быть выполнены в виде кольцевой крышки стакана, установленной со стороны дна последнего снаружи с возможностью поворота, причем стакан и кольцевая крышка стакана выполнены с секторными щелями и возможностью их совмещения и перекрытия.

Кроме того, средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда могут быть выполнены в виде дополнительной кольцевой крышки, установленной с возможностью поворота на крышке среднего сосуда, причем обе крышки выполнены с секторными щелями и возможностью их совмещения и перекрытия.

Выполнение средств для отделения доли используемого объема внешнего сосуда в виде по меньшей мере одного стакана, поставленного вверх дном на дно внешнего сосуда и снабжение аппарата средствами для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана и внешнего сосуда для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостью стакана среднего сосуда решает поставленную задачу, поскольку без малейших затруднений, очень удобно, мгновенно может быть осуществлен переход непосредственно во время сеанса от формирования аппаратом дыхательной среды с меньшей концентрацией углекислого газа к формированию аппаратом дыхательной среды с большей концентрацией углекислого газа, что осуществляется путем взаимоповорота соответствующих частей предлагаемого аппарата на регламентированные углы поворота. Последнее справедливо и при заблаговременной настройке аппарата на формирование дыхательной среды с концентрацией углекислого газа в дыхательной среде, соответствующей той концентрации, которая регламентируется (предусматривается) курсом (способом) для данного сеанса.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении удобства пользования, так как ступенчатое расположение выходящих наверх частей аппарата обеспечивает легкий внешний доступ к ним для осуществления операции изменения величины доли используемого объема внешнего сосуда и аппарата в целом простым действием - относительным поворотом на регламентированный угол соответствующей части аппарата (без разборки-сборки аппарата), что приводит в действие соответствующие средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостями аппарата, а также средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями аппарата. Достигнутый технический результат позволяет использовать предлагаемый аппарат при осуществлении способа, в котором используют в одном сеансе дыхательные среды с различными концентрациями углекислого газа, так как обеспечена возможность мгновенного ступенчатого переключения аппарата во время сеанса с процесса формирования дыхательной среды с относительно меньшей концентрацией углекислого газа на процесс формирования дыхательной среды соотносительно большей концентрацией углекислого газа. Кроме того, повышение удобства пользования, как технический результат, имеет место и при заблаговременной наладке аппарата на необходимую для данного сеанса используемую долю объема внешнего сосуда и аппарата в целом (определяющую концентрацию углекислого газа и кислорода в дыхательной среде), что также осуществляется весьма просто и быстро - поворотом за верхнюю выступающую часть соответствующей части аппарата на регламентированный угол (что также осуществляется без разборки-сборки аппарата), что приводит в действие соответствующие средства для проходов для газов, предусмотренных в аппарате.

На фиг.1; 2; 3; 4; 5; 6 представлен аппарат, в котором средства для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана и внешнего сосуда и средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана среднего сосуда выполнены согласно 2, 3, 4 пунктам формулы изобретения, т.е.:
средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями внешнего сосуда и стакана выполнены в виде цилиндрического пояска-выступа внутрь внешнего сосуда, контактирующего со стаканом, выполненного с отверстием в зоне контакта с пояском-выступом, причем последний выполнен с пазом, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси;
средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана выполнены в виде по крайней мере одного отверстия в дне внешнего сосуда, расположенного в зоне под стаканом у линии контакта дна внешнего сосуда со стаканом, в котором на боковой стороне выполнен по крайней мере один желоб, параллельный образующей, причем поперечное сечение желоба выполнено с размерами, соответствующими размеру отверстия в дне внешнего сосуда, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси;
средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда выполнены в виде торцевого кулачка на дне среднего сосуда и взаимодействующей с ним ответной торцевой поверхности внутренней камеры, установленной с возможностью поворота и осевого перемещения, причем внутренняя камера выполнена заодно с крышкой среднего сосуда, а в последней выполнена выемка в нижней части цилиндрической части крышки.

На фиг.1 представлен аппарат с используемой для формирования дыхательной среды долей объема внешнего сосуда в виде полости среднего сосуда; на фиг.2 - то же, с используемой долей объема внешнего сосуда в виде полостей среднего сосуда и стакана; на фиг.3 - то же, с используемым полностью объемом внешнего сосуда, включающем полости среднего сосуда, стакана и находящейся вне стакана доли объема внешнего сосуда; на фиг.4, 5, 6 представлены схематичные картины функционирования на вдохе и выдохе аппарата соответственно с фиг.1, с фиг.2, с фиг.3.

На фиг. 7, 8, 9, 10, 11, 12 представлен аппарат, в котором средства для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана и внешнего сосуда и средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана среднего сосуда выполнены согласно 2, 5, 6 пунктам формулы изобретения, т.е. средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями внешнего сосуда и стакана выполнены в виде цилиндрического пояска-выступа внутрь внешнего сосуда, контактирующего со стаканом, выполненного с отверстием в зоне контакта с пояском-выступом, причем последний выполнен с пазом, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси;
средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана выполнены в виде кольцевой крышки стакана, установленной со стороны дна последнего снаружи с возможностью поворота, причем стакан и кольцевая крышка стакана выполнена с секторными щелями и возможностью их совмещения и перекрытия;
средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда выполнены в виде дополнительной кольцевой крышки среднего сосуда, причем обе крышки выполнены с секторными щелями и возможностью их совмещения и перекрытия.

На фиг.7 представлен аппарат с используемой для формирования дыхательной среды долей внешнего сосуда в виде полости среднего сосуда; на фиг.8 - то же, с используемой долей объема внешнего сосуда в виде полостей среднего сосуда и стакана; на фиг.9 - то же, с используемым полностью объемом внешнего сосуда, включающем полости среднего сосуда, стакана и находящейся вне стакана доли объема внешнего сосуда; на фиг.10, 11, 12 представлены схематичные картины функционирования на вдохе и выдохе аппарата соответственно с фиг.7, с фиг.8, с фиг.9.

На фиг.13 представлен аппарат с фиг.1, изображенный в изометрии в разобранном состоянии; на фиг.14 представлен аппарат с фиг.1, изображенный в изометрии в собранном состоянии; на фиг.15, 16, 17 представлен вид сверху на аппарат с фиг.2, 3, иллюстрирующий различные угловые взаимоположения стакана и внешнего сосуда. На фиг.18 представлен аппарат с фиг.3, изображенный в изометрии в собранном состоянии.

Аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха (далее аппарат) содержит дыхательную трубку 1, соединенную с внутренней камерой 2, помещенной в средний сосуд 3, закрытый крышкой 4, с отверстием 5 для прохода газов. Внутренняя камера 2 выполнена заодно с крышкой 4 среднего сосуда 3, имеет сплошное дно, которым служит дно среднего сосуда 3, а также имеет боковые отверстия 6 в нижней части, занимающие сектор по окружности, которые предназначены для взаимодействия со средствами изменения площади их проходного сечения, выполненными в виде беззазорно охватывающего нижнюю часть внутренней камеры буртика 7 на дне среднего сосуда 3, выполненного заодно с последним. Буртик 7 выполнен с секторным пазом 8, ширина по окружности которого соответствует той величине сектора, которую занимают все боковые отверстия 6 внутренней камеры 2, а по высоте выполнен с возможностью перекрытия боковых отверстий 6 внутренней камеры 2, имеющей возможность поворота вокруг своей оси. Аппарат содержит внешний сосуд 9 с отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, функцию которого выполняют или отверстие 10 в дне внешнего сосуда 9 (см. фиг.1, 2, 3) или 11 сбоку снизу у внешнего сосуда 9 (см. фиг.7, 8, 9). Аппарат снабжен и средствами для отделения доли используемого объема внешнего сосуда 9, выполненными в виде стакана 12, установленного вверх дном на дно внешнего сосуда 9, причем дно стакана с прилегающей частью его цилиндрической поверхности расположены вне внешнего сосуда 9 и стакан 12 беззазорно пропущен в соответствующее ему отверстие 13 во внешнем сосуде 9, причем в дне стакана 12 выполнено отверстие 14 для беззазорного размещения в нем крышки 4 среднего сосуда 3, верхняя часть которой размещена выше дна стакана 12. Аппарат снабжен также средствами для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана 12 и внешнего сосуда 9 и средствами для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана 12 среднего сосуда 3.

Средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями внешнего сосуда 9 и стакан 12 выполнены (см. фиг.1, 2, 3, 7, 8, 9) в виде цилиндрического пояска-выступа 15 внутрь внешнего сосуда 9, контактирующего со стаканом 12, выполненного с отверстием 16 в зоне контакта с пояском-выступом 15, причем последний выполнен с пазом 17, а стакан 12 выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси.

Средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана 12 представлены в двух вариантах: или они выполнены в виде (см. фиг.1, 2, 3) по крайней мере одного отверстия 10 в дне внешнего сосуда, расположенного в зоне под стаканом 12 у линии контакта дна внешнего сосуда 9 со стаканом 12, в котором на боковой стороне выполнен по крайней мере один желоб 18 параллельно образующей, причем поперечное сечение желоба 18 выполнено с размерами, соответствующими размеру отверстия 10 в дне внешнего сосуда 9, а стакан 12 выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси; или средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана 12 выполнены в виде (см. фиг.7, 8, 9) кольцевой крышки 19 стакана 12, установленной со стороны дна последнего снаружи с возможностью поворота, причем стакан 12 и кольцевая крышка 19 стакана 12 выполнена с секторными щелями 20 (в крышке 19) и 21 (в стакане 12) и возможностью их совмещения и перекрытия.

Средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда 3 представлены в двух вариантах: или они выполнены в виде торцевого кулачка 22 на дне среднего сосуда 3 и взаимодействующей с ним ответной торцевой поверхности внутренней камеры 2, установленной с возможностью поворота и осевого перемещения, причем внутренняя камера 2 выполнена заодно с крышкой 4 среднего сосуда 3, а в последней выполнена выемка 23 в нижней части цилиндрической части крышки 4; или средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда выполнены в виде дополнительной кольцевой крышки 24, установленной с возможностью поворота на крышке 4 среднего сосуда 3, причем обе крышки 24 и 4 выполнены с секторными щелями 25 (в крышке 24) и 26 (в крышке 4) и возможностью их совмещения и перекрытия.

Аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха используют следующим образом.

По существу аппарат является устройством для осуществления способов повышения адаптационных и компенсаторных возможностей организма за счет обеспечения нормализации жизненно важных показателей гомеостаза в части газового состава артериальной крови по углекислому газу, т.е. устранения гипокапнии - патогенетического состояния организма (вышеописанного) и восстановление нормокапнии. Закономерно обусловленное устранение патогенетического состояния - гипокапнии и восстановление нормокапнии обеспечивается за счет уменьшения МОД (минутного объема дыхания) в 3-4 раза с обычно имеющихся 8-12 литров в минуту до 3-4 литров в минуту (в покое). Этот эффект достигается как закономерно обусловленное следствие использования 4-8 месячного курса ежедневных занятий (сеансов) дыхания через аппарат по 20-30 минут с повышающимся по мере осуществления курса содержанием углекислого газа и уменьшающимся - кислорода в физиологически активной дыхательной среде, и одновременным обеспечением физиологически связанным с первым видом воздействия увеличивающегося тренирующего воздействия на дыхательную мускулатуру, в основном на диафрагму.

Кроме того, в процессе осуществления курса (способа) начиная с определенной концентрации углекислого газа в дыхательной среде, достигнутой в процессе осуществления курса, необходимо в процессе сеанса быстро ступенчато изменять концентрацию углекислого газа в дыхательной среде.

Итак, посредством аппарата подлежат изменению в процессе осуществления курса следующие параметры: повышение содержания (напряжения, парциального давления) углекислого газа (увеличение гиперкапнии); понижение содержания (напряжения, парциального давления) кислорода (увеличение гипоксии); повышение сопротивления вдоху-выдоху. Во второй части курса - осуществление непосредственно во время каждого сеанса ступенчатого изменения в большую сторону концентрации углекислого газа в дыхательной среде.

Для каждого отдельного занятия (сеанса) уровень гиперкапнии вместе с уровнем гипоксии среды для вдыхания могут быть установлены в пределах: гиперкапния - от 0,3 до 3-4% углекислого газа в среде для вдыхания; гипоксия - на 5-25% уменьшенное содержание кислорода в физиологически активной дыхательной среде по сравнению с атмосферным воздухом в зависимости от настройки аппарата 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 настройки аппарата по величине площади проходного сечения отверстий в нижней части внутренней камеры. При использовании функции (во второй части курса) быстрого ступенчатого изменения концентрации углекислого газа в дыхательной среде непосредственно во время сеанса соотношение концентраций может составлять 0,5. ..0,7:1 между двумя этапами одного сеанса.

Аппаратом пользуются следующим образом: индивидуум при закрытом носе через рот производит маятниковое дыхание через аппарат, который вместе с легкими индивидуума образует полузамкнутую систему. При каждом выдохе выдыхаемая индивидуумом газовая смесь, имеющая природное пониженное содержание кислорода и повышенное содержание углекислого газа, проходит в аппарат, а при каждом вдохе в аппарат входит воздух из окружающей атмосферы. С каждым циклом вдох-выдох, совершаемый через аппарат, содержание углекислого газа в среде для вдыхания увеличивается, а кислорода - уменьшается и примерно через 1-2 минуты достигается предельная для данной величины доли используемого объема внешнего сосуда гиперкапния и гипоксия физиологически активной дыхательной среды, уровни которых сохраняются все время сеанса, пока используется именно эта доля объема внешнего сосуда.

Далее описание образования физиологически активной дыхательной среды условно дано отдельно от описания образования сопротивления вдоху-выдоху. На практике имеет место одновременность (если используется сразу обе эти функции) протекания в аппарате этих процессов.

Концентрация углекислого газа и кислорода в дыхательной среде зависит от объема используемой доли внешнего сосуда. Чем больше используемый объем - тем больше концентрация углекислого газа и меньше концентрация кислорода.

В начале курса, т.е. перед первыми сеансами, необходимо настроить аппарат таким образом, чтобы в процессе сеанса имели место минимальные гиперкапния, гипоксия, сопротивление вдоху-выдоху. Кроме того, нет необходимости использовать функцию изменения концентрации углекислого газа во время сеанса.

Для первой серии сеансов в качестве используемой доли внешнего сосуда 9 берут средний сосуд 3, используя при наладке аппарата средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда 3. Или для этого (см. фиг.1) при наладке аппарата поворачивают внутреннюю камеру 2 за крышку 4, с которой она выполнена заодно, благодаря чему камера 2 вместе с крышкой 4 поднимается на торцевом кулачке 22 при повороте и открывается проход для газов между полостью среднего сосуда и окружающей атмосферой за счет обнажившейся выемки 23 в крышке 4. Или для этого (см. фиг.7) при наладке аппарата поворачивают дополнительную кольцевую крышку 24 на крышке 4 среднего сосуда 3 до совмещения имеющихся секторных щелей 25 и 26, что открывает проход для газов между полостью среднего сосуда и окружающей атмосферой. При этом проходы для газов между окружающей атмосферой и стаканом 12 и между стаканом 12 и внешней по отношению к нему полостью внешнего сосуда 9 держат в закрытом состоянии или за счет соответствующего углового положения стакана 12 (см. фиг.1) или за счет соответствующего углового положения кольцевой крышки 19 стакана 12, перекрывающей секторную щель 21 в самом стакане 12 (см. фиг.7). При выдохе газы, поступая из легких индивидуума через дыхательную трубку 1, проходят (см. фиг. 4, 10) через внутреннюю камеру 2, боковые отверстия 6, между стаканами внутренней камеры 2 и среднего сосуда 3 и выходят в проход для газов между полостью среднего сосуда и окружающей атмосферой, а при вдохе происходит поступление окружающего воздуха в полость среднего сосуда 3 и прохождение газов дыхательной среды к легким индивидуума в обратном порядке.

В последующих сериях сеансов в качестве используемой доли внешнего сосуда 9 берут объемы среднего сосуда 3 и стакана 12, при наладке аппарата используя, во-первых, средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмос ферой и полостью среднего 3, а также, во-вторых, средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана 12. Для первого: или (см. фиг.2) поворачивают внутреннюю камеру 2 за крышку 4, благодаря чему она, скользя своим торцом по торцевому кулачку 22, опускается до дна среднего сосуда 3, одновременно крышка 4, опускаясь, образует беззазорное соединение с соответствующим отверстием 14 в дне стакана 12, перекрывая проход для газов между полостью среднего сосуда 3 и окружающей атмосферой; или (см. фиг.7) для этого поворачивают дополнительную кольцевую крышку 24 на крышке 4 среднего сосуда до перекрытия среднего сосуда до перекрытия секторной щели 26, что перекрывает проход для газов между полостью среднего сосуда и окружающей атмосферой. Для второго: или (см. фиг.2) поворачивают стакан 12 за верхнюю часть до полного несовпадения желоба 18 с отверстием 10 в дне внешнего сосуда 9, что открывает проход для газов между полостью стакана 12 и окружающей атмосферой; или (см. фиг. 8) поворачивают кольцевую крышку 19 стакана 12 в положение, при котором совмещены секторные щели 21, 20 в стакане 12 и в крышке 19, что открывает проход для газов между полостью стакана 12 и окружающей атмосферой. При этом полость и среднего сосуда 3 и стакана 12 изолированы от остального объема внешнего сосуда 9, представляя собой используемую долю объема внешнего сосуда 9.

При выдохе газы, поступая из легких индивидуума через дыхательную трубку 1, проходят (см. фиг.5, 11) через внутреннюю камеру 2, ее боковые отверстия 6, между стенками внутренней камеры 2 среднего сосуда 3, выходят через зазор между последним и его крышкой 4 в стакан 12 и покидают аппарат через имеющиеся проходы для газов между полостью стакана 12 и окружающей атмосферой, а при вдохе через последние происходит вхождение в аппарат воздуха из окружающей атмосферы в полость стакана 12 и прохождение газов дыхательной среды к легким индивидуума в обратном порядке.

В последней серии сеансов в качестве используемого объема взят полностью объем внешнего сосуда 9, включая полости среднего сосуда 3, стакана 12 и объема внешнего сосуда 9 вне стакана (см. фиг.3, 9), для чего при наладке используют, во-первых, средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями стакана 12 и внешнего сосуда 9 и, во-вторых, средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана 12 среднего сосуда 3.

Для первого: (см. фиг.3, 9) поворачивают стакан 12 за верхнюю часть в положение, при котором имеет место совпадение паза 17 в пояске-выступе 15 внешнего сосуда 9 с боковым отверстием 16 стакана 12, таким образом образуют проход для газов между полостями стакана 12 и внешнего сосуда 9. Для второго, в отношении полости стакана 12: или производится совмещение желоба 18 с отверстием 10 в дне внешнего сосуда 9, тем самым образуется проход для газов между полостью внешнего сосуда 9 и окружающей атмосферой и одновременно оказывается закрытым проход для газов между полостями стакана 12 и окружающей атмосферой; или закрывают секторную щель 21 в стакане 12 поворотом кольцевой крышки 19 стакана 12. Для второго, в отношении полости среднего сосуда 3: или (см. фиг.3) поворачивают внутреннюю камеру 2 за крышку 4, благодаря чему она, скользя своим торцом по торцевому кулачку 22, опускается до дна среднего сосуда 3, одновременно крышка 4, опускаясь, перекрывает проход для газов между полостью среднего сосуда 3 и окружающей атмосферой; или (см. фиг.9) для этого поворачивают дополнительную кольцевую крышку 24 на крышке 4 среднего сосуда 3 до перекрытия секторных щелей 25, 26, что перекрывает проход для газов между полостью среднего сосуда 3 и окружающей атмосферой.

При вдохе газы, поступая из легких индивидуума через дыхательную трубку 1, проходят (см. фиг.6, 12) через внутреннюю камеру 2, ее боковые отверстия 6, между стенками внутренней камеры 2 и среднего сосуда 3, выходят через зазор между последним и его крышкой 4 в стакан 12, из стакана 12 через отверстие 16 направляются в полость внешнего сосуда 9 (вне стакана 12), затем покидают аппарат, выходя в окружающую атмосферу через отверстия 10 или 11, а при вдохе через последние происходит вхождение в аппарат воздуха из окружающей атмосферы в полость внешнего сосуда 9 и прохождение газов дыхательной среды к легким индивидуума в обратном порядке.

Аппарат конструктивно выполнен таким образом, что обеспечено выполнение следующей функции в процессе осуществления курса: плавная регулировка аппарата с подъемом концентрации углекислого газа и уменьшением концентрации кислорода в дыхательной смеси. Для этого достаточно при осуществлении уменьшения площади сечения проходов для газов между полостью стакана и окружающей атмосферой осуществлять пропорционально во все большей степени задействования того объема внешнего сосуда, который находится вне стакана. Это дает плавное увеличение общего используемого объема аппарата для обеспечения формирования дыхательной среды со все большей плавно увеличивающейся концентрацией углекислого газа и все меньшей - кислорода. В этом случае наладка аппарата на сформирование дыхательной смеси с определенными концентрациями углекислого газа и кислорода проверяется по готовой дыхательной смеси прибором - газоанализатором, благодаря чему аппарат заблаговременно градуируется в единицах концентрации газов в зависимости от положения частей аппарата, определяющего степень задействования проходов для газов в аппарате. С этой градуировкой аппарат предоставляется потребителю, которому при использовании аппарата остается лишь поворотом частей по шкале (не показана) производить наладку аппарата на формирование дыхательной смеси с требуемыми для данного сеанса концентрациями углекислого газа и кислорода.

Вышесказанное в отношении плавной регулировки практически осуществляется следующим образом (см. фиг.15, 16, 17). При наладке стакана 12 устанавливают поворотом в такое положение (см. фиг.15, 16), чтобы часть желоба 18 находилась над отверстием 10 (и желоб 18, и отверстие 10 выполнены в плане кольцевыми секторными). Таким образом, первая часть площади сечений отверстия 10, находящаяся под стаканом 12, выполняет функцию сообщения полости стакана 12 с окружающей атмосферой, а вторая часть площади сечения отверстия 10, расположенная против желоба 18, выполняет функцию сообщения полости внешнего сосуда 9 (вне стакана 12) с окружающей атмосферой. При этом существует постоянное сообщение между полостями стакана 12 и внешнего сосуда 9 через отверстие 16 и паз 17 (на фиг.15, 16, 17 не показано, см. фиг.3). Чем меньше по площади упомянутая первая часть, тем больше, соответственно, по площади вторая часть, так, что чем меньше объем входящих - выходящих газов через первую часть отверстия 10, тем больше объем входящих - выходящих газов через вторую часть отверстия 10, соответственно возрастает в общем используемый объем аппарата за счет плавного приращения объема внешнего сосуда 9, используемого для формирования дыхательной среды, соответственно концентрации газов меняются - углекислого газа повышается, а кислорода уменьшается, и так до предельной высокой концентрации углекислого газа (и предельно низкой кислорода) при полном использовании всего объема внешнего сосуда и аппарата в целом, что соответствует положению желоба 18 непосредственно над отверстием 10 (см. фиг.3 и фиг.17).

Имеется возможность осуществления функции мгновенного ступенчатого переключения аппарата во время сеанса (в случае необходимости) с процесса формирования дыхательной среды с относительно меньшей концентрацией углекислого газа на процесс формирования дыхательной среды с относительно большей концентрацией углекислого газа. Это достигается описанным выше простым поворотом соответствующих частей аппарата, руководствуясь шкалой (не показана) концентраций газов в дыхательной среде, получаемой при данном угловом положении частей аппарата (характеризующимся описанным выше задействованием соответствующих средств для образования и перекрытия проходов для газов между полостями аппарата и окружающей атмосферой, а также между полостями аппарата).

Аппарат имеет функцию создания и регулирования сопротивления вдоху-выдоху, которая осуществляется в следующем порядке и следующим образом.

На первой серии занятий оставляют средний сосуд 3 пустым для обеспечения минимальной нагрузки на дыхательную мускулатуру за счет минимального сопротивления вдоху-выдоху, перед последующими сеансами в средний сосуд 3 вливают небольшое количество жидкости (дистиллированной или кипяченой воды) до уровня жидкости в нем 2-3 мм выше верхнего края отверстий 6. Наличие жидкости повышает нагрузку - сопротивление вдоху-выдоху до значений, являющихся тренирующими для дыхательной мускулатуры после роста тренированности, произошедшего при первых тренировках, когда средний сосуд 3 оставляли пустым. Нагрузка - сопротивление вдоху-выдоху при наличии жидкости складывается из следующего (см. фиг.2, 3, 8, 9): при вдохе жидкость засасывается в камеру 2 из сосуда 3, проходя через отверстия 6, при этом возникает динамическое гидравлическое противодавление (которое тем больше, чем установлена меньше величина проходного сечения отверстий 6 (путем перекрытия отверстий 6 буртиком 7 при повороте камеры 2) и чем энергичнее осуществляется вдох индивидуумом, т. е. быстрее ток жидкости через отверстие 6)). Затем, когда уровень жидкости в камере 2 установится выше уровня жидкости в сосуде 3, газовая среда при дальнейшем вдохе барботирует через отверстия 6, при этом преодолевая следующие сопротивления: сопротивление, равное по величине высоте водяного столба как разница уровней в камере 2 и сосуде 3, а также сопротивление, имеющее место как динамическое противодавление, возникающее как реакция при протекании газовой среды через отверстия 6. При выдохе жидкость выталкивается из камеры 2 в сосуд 3, проходя через отверстия 6, при этом возникает динамическое гидравлическое противодавление (которое тем больше, чем меньше установлена величина проходного сечения отверстий 6 (путем перекрытия отверстий 6 буртиком 7 при повороте камеры 2) и чем энергичнее осуществляется выдох индивидуумом (т. е. быстрее ток жидкости через отверстия 6)). Затем, когда уровень жидкости в сосуде 3 установился выше уровня жидкости в камере 2, газовая среда при дальнейшем выдохе барботирует через отверстия 6, при этом преодолеваются следующие сопротивления: сопротивление, равное по величине высоте водяного столба как разница уровней в сосуде 3 и камере 2, а также сопротивление, имеющее место как динамическое противодавление, возникающее как реакция при протекании газовой среды через отверстия 6.

Изобретение относится к медицинской технике. Техническим результатом является возможность производить во время сеанса мгновенные переключения аппарата взаимным поворотом концентрически установленных частей с формирования дыхательной среды одной концентрации на формирование дыхательной среды другой концентрации, что обходится без разборки-сборки аппарата, потерь дыхательной среды и времени. Аппарат содержит дыхательную трубку, соединенную с внутренней камерой, имеющей сплошное дно, боковые отверстия в нижней части, средства для изменения площади их проходного сечения и помещенной в средний сосуд, закрытый крышкой, с по меньшей мере одним отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, в котором установлены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда. В аппарате средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде по меньшей мере одного стакана, установленного вверх дном на дно внешнего сосуда. 5 з.п.ф-лы, 18 ил.

1. Аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха, содержащий дыхательную трубку, соединенную с внутренней камерой, имеющей сплошное дно, боковые отверстия в нижней части, средства для изменения пощади их проходного сечения, и помещенной в средний сосуд, закрытый крышкой, с по меньшей мере одним отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, в котором установлены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда, отличающийся тем, что средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде по меньшей мере одного стакана, установленного вверх дном на дно внешнего сосуда, причем дно стакана с прилегающей частью его цилиндрической поверхности расположено вне внешнего сосуда, и стакан без зазора пропущен в соответствующее ему отверстие во внешнем сосуде, причем в дне стакана выполнено отверстие для размещения без зазора в нем крышки среднего сосуда, верхняя часть которой размещена выше дна стакана, а аппарат снабжен средствами для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана и внешнего сосуда и средствами для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана среднего сосуда. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средства для образования и перекрытия проходов для газов между полостями внешнего сосуда и стакана выполнены в виде цилиндрического пояска-выступа внутрь внешнего сосуда, контактирующего со стаканом, выполненного с отверстием в зоне контакта с пояском-выступом, причем последний выполнен с пазом, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана выполнены в виде по крайней мере одного отверстия в дне внешнего сосуда, расположенного в зоне под стаканом у линии контакта дна внешнего сосуда со стаканом, в котором на боковой стороне выполнен по крайней мере один желоб параллельно образующей, причем поперечное сечение желоба выполнено с размерами, соответствующими размеру отверстия в дне внешнего сосуда, а стакан выполнен с возможностью поворота вокруг своей оси. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда выполнены в виде торцевого кулачка на дне среднего сосуда и взаимодействующей с ним ответной торцевой поверхности внутренней камеры, установленной с возможностью поворота и осевого перемещения, причем внутренняя камера выполнена заодно с крышкой среднего сосуда, а в последней выполнена выемка в нижней части цилиндрической части крышки. 5. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средства для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и полостью стакана выполнены в виде кольцевой крышки стакана, установленной со стороны дна последнего снаружи с возможностью поворота, причем стакан и кольцевая крышка стакана выполнены с секторными щелями и возможностью их совмещения и перекрытия. 6. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что средства для образования и перекрытия прохода для газов между окружающей атмосферой и полостью среднего сосуда выполнены в виде дополнительной кольцевой крышки, установленной с возможностью поворота на крышке среднего сосуда, причем обе крышки выполнены с секторными щелями и возможностью их совмещения и перекрытия.