СПОСОБ ПРОГРЕВА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В БАНЕ Российский патент 2003 года по МПК A61F7/00 

Изобретение относится к области техники, предназначенной для удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности для индивидуального оздоровления, профилактики и закаливания организма человека с использованием метода гипертермии. Оно может быть использовано при проектировании и строительстве парных помещений общественных и индивидуальных бань.

Как известно, гипертермия - это метод немедикаментозного лечения и профилактики, использующий естественную защитную реакцию организма в форме повышения температуры. Она помогает разрушить вторгшиеся болезнетворные микроорганизмы, а вместе с потом выводить шлаки. Принцип достаточно прост: повышение температуры тела выше 37^oС убивает вирусы, бактерии и другие вторгающиеся микроорганизмы, которые не выдерживают этой температуры. С другой стороны, ткани человеческого тела хорошо переносят повышение температуры до известного предела и в них не происходит процесса разрушения. Гипертермия использовалась для поддержания хорошего здоровья не одно тысячелетие: римские термы, турецкие и русские бани, финские сауны - это разновидности применения метода гипертермии. По современным представлениям, гипертермия показана подавляющему большинству людей. Однако при некоторых заболеваниях люди не могут воспользоваться оздоровительными свойствами гипертермии из-за несовершенства способов реализации этой процедуры.

Известна финская сауна, в которой организм человека прогревается сухим и горячим воздухом температурой от 70 до 120^oС. Организм человека в сауне разогревается в основном только благодаря непосредственному воздействию горячего воздуха на кожные покровы, а поскольку сухой воздух обладает низкой теплоемкостью и теплопередачей, то для эффективного прогрева организма до потоотделения требуются столь высокие и экстремальные для человеческого организма температуры.

Главным недостатком рассмотренного способа прогрева организма человека в сауне является опасность непосредственного воздействия на организм экстремальной температуры, превышающей нормальную температуру тела более чем в 3 раза. Другие наиболее существенные недостатки заключаются в следующем.

а) Воздух сауны насыщается органическими соединениями испарений потовых желез. При многократном прохождении воздуха через сильно разогретые и открытые камни печи органические соединения частично окисляются, "выжигая кислород", а частично разлагаются, что приводит к появлению в воздухе ядовитых органических соединений. При продолжительном нахождении в сауне могут возникнуть головные боли и явления интоксикации. Поэтому в финской сауне необходима интенсивная вентиляция.

б) Совместное воздействие высокой температуры и неблагоприятной среды, насыщенной вредными органическими соединениями, повышает риск возникновения злокачественных новообразований в дыхательных путях.

в) В результате вредного воздействия сухого горячего воздуха возникает опасность ожога слизистых оболочек дыхательных путей и кожных покровов.

г) В результате поверхностного характера взаимодействия горячего воздуха с кожей, в частности вследствие эффективного отбора тепла с поверхности кожи при интенсивном испарении пота в сухом воздухе, значительно увеличивается время, необходимое для прогрева внутренних органов.

д) В результате воздействия экстремальной для человеческого организма температуры может происходить снижение репродуктивной способности у мужчин.

Известна русская парная баня. Отличие от финской сауны заключается в том, что воздух нагревается до температуры от 60 до 90^oС при влажности - до 70%. Влажный воздух имеет повышенную теплоемкость и теплоотдачу по сравнению с сухим воздухом и препятствует интенсивному испарению пота. Вследствие этого время, необходимое для прогревания внутренних органов человека, уменьшается, а процедура гипертермии легче переносится.

К наиболее существенным недостаткам русской парной бани относятся сложность и невозможность длительного поддержания наиболее благоприятного температурного и влажностного режимов, а также опасность угореть из-за несоблюдения режима топки.

Сведения об особенностях сауны и русской парной бани и способах их обогрева содержатся в статье А.Разоренова "Русская баня - традиции и новшества" в журнале "Бани и бассейны", 1 (13), 2001, стр. 70-73.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемому изобретению "Способ прогрева организма человека в бане" является способ обогрева, использованный в инфракрасной кабине CHAMP (журнал "Бани и бассейны", 1(13), 2001, стр.75).

Кабина CHAMP выпускается в нескольких вариантах размеров, в которых число локальных ИК-нагревателей, используемых для обогрева, варьируется от 5 до 8, а мощность - от 1650 до 2850 Вт.

Цель настоящего изобретения - создание оптимального способа прогрева организма человека и повышение уровня комфортности.

Указанная цель достигается тем, что прогрев организма человека осуществляют тепловым инфракрасным излучением, имеющим максимальную интенсивность спектра в диапазоне длин волн от 8 до 10 мкм и создаваемым поверхностями стен, нагретыми до температуры, которую выбирают в пределах от 36 до 55^oС, поверхностью пола, нагретой до температуры, которую выбирают не превышающей 45^oС, и поверхностями лежака, нагретыми до температуры, которую выбирают в пределах от 36 до 50^oС.

Реализация такого способа прогрева организма человека в бане позволяет получить следующий технический результат:
а) минимизировать затраты энергии;
б) сократить время прогрева до обильного потоотделения;
в) существенно уменьшить нагрузки на сердечно-сосудистую систему;
г) исключить побочные вредные воздействия на организм человека;
д) получить максимальный терапевтический эффект.

Поскольку основной задачей метода гипертермии при использовании банных процедур является повышение температуры тела человека до обильного потоотделения, то необходимо прогреть все тело, то есть прогреть внутренние органы и ткани, а не только кожные покровы.

Биофизический анализ воздействия тепла на организм человека в различных национальных банях, сауне, инфракрасных кабинах и в русской печи со сводами показывает, что прогрев внутренних органов организма происходит посредством следующих видов теплопередачи:
1) за счет тока крови от тонких подкожных капилляров к внутренним органам (аналог конвекции);
2) за счет теплопроводности кожных покровов и подкожных тканей;
3) посредством лучистого теплообмена, то есть непосредственного поглощения внутренними тканями проникающего ИК-излучения.

В той или иной степени все эти виды теплопередачи присущи всем баням, сауне, инфракрасным кабинам и русской печи, поэтому рассмотрим наиболее выраженные в каждом случае.

Прогрев внутренних органов организма за счет тока крови от подкожных капилляров и теплопроводности тканей характерен для финской сауны, турецкой парной и русской бани, то есть там, где происходит непосредственный контакт кожных покровов с горячим воздухом или влажным паром. Инфракрасные кабины (новейшая разработка зарубежных производителей), отличается от финской сауны тем, что в стены взамен каменки устанавливаются инфракрасные (ИК) излучатели. Поскольку температура излучающей поверхности ИК-излучателей значительно выше 300^oС, то максимум интенсивности в сплошном спектре излучения лежит в диапазоне длин волн короче 6,5 мкм. По физиологическому воздействию на организм человека такое тепловое ИК-излучение характеризуется тем, что основная мощность поглощается поверхностными слоями кожи и подкожными тканями и поэтому относится по классификации к "жесткому". Таким образом, в инфракрасных кабинах прогрев внутренних органов аналогичен прогреву в сауне. Кроме того, известно, что белок в живых клетках свертывается при температуре 42^oС, при этом клетка гибнет. Поэтому "жесткое" ИК-излучение, поглощаясь в кожных покровах, оказывает на них неблагоприятное воздействие. В природе с таким излучением человек сталкивается в основном возле костра, а солнечное излучение такого спектрального состава практически не достигает поверхности Земли из-за поглощения парами воды, содержащимися в атмосфере (существуют узкие окна прозрачности атмосферы в районах 3,5 и 4,5 мкм, но интегральная мощность невелика). Известно, что лица людей, часто просиживающих у костра, преждевременно стареют и увядают.

Совсем иное тепло исходит от теплой кирпичной стены русской печи, имеющей температуру около 50^oС. Характер теплового излучения совсем иной, и человек чувствует глубоко проникающее тепло, даже через одежду. Для такого мягкого ИК-излучения одежда и кожные покровы полупрозрачны, оно глубоко проникает в организм и поглощается внутренними органами и тканями. В солнечном спектре, достигающем поверхности земли, имеется широкое окно прозрачности от 8 до 13 мкм. Нагретая солнцем поверхность земли или теплый песок на пляже также излучают такие лучи. Организм человека адаптирован к ним на протяжении всего процесса биологической эволюции и эти лучи необходимы ему для нормальной жизнедеятельности организма так же, как пища, воздух и вода. Поэтому издавна подмечен оздоравливающий эффект южных пляжей, теплого мрамора в римских термах, кирпичной лежанки русской печи.

Известно, что максимум интенсивности в сплошном спектре излучения и поглощения тела человека (~37^oС) приходится на длину волны, равную 9,3-9,5 мкм, причем именно на этой длине волны имеет место наибольшая глубина проникновения ИК-излучения в тело человека (В.М.Боголюбов, Г.Н.Пономаренко, "Общая физиотерапия", М.: Медицина, 1999, стр. 151). В живых организмах образуются биологические кристаллы, построенные из биологических макромолекул - белков, нуклеиновых кислот или вирусных частиц. Сложные химические окислительно-восстановительные реакции, реакции расщепления и синтеза, процессы образования, роста и растворения биокристаллов и другие биохимические процессы, происходящие в тканях и живых клетках здорового организма, обусловлены оптимальной температурой тела, отдельных органов и тканей организма. При прохождении мягкого ИК-излучения через ткани, если эти частоты соответствуют частоте тепловых процессов, протекающих в тканях организма, происходит его резонансное поглощение на частотах, совпадающих с некоторыми собственными колебательными и вращательными частотами молекул или с частотами колебаний кристаллической решетки биокристаллов. Такое мягкое ИК-излучение является биорезонансным для тканей живого организма и оказывает существенное влияние на протекающие в них биохимические процессы.

Важным является равномерность прогрева тела со всех сторон. Это обусловлено адаптационными особенностями организма в условиях разности температур различных участков тела. Неравномерный прогрев различных участков тела создает неблагоприятный эффект "сквозняка". Поскольку удельная мощность лучеиспускания (не единицу площади излучателя) мягкого (низкотемпературного) ИК-излучения значительно ниже, чем у высокотемпературного, то для обеспечения достаточной плотности лучистого потока (освещенности или облученности тела) требуется большая площадь поверхности лучеиспускания. Примером такого прогрева организма человека является русская печь, теплые своды которой окружают тело со всех сторон.

Лечебный эффект от применения теплых целебных грязей, глин и теплого песка также в основном связан с биорезонансным воздействием тепла непосредственно на внутренние органы и ткани. Локальный нагрев внутренних тканей на доли и единицы градусов, как правило, способствует жизнедеятельности биологических объектов, повышая интенсивность процесса обмена веществ.

В холодное время года организм человека недостаточно получает от окружающих предметов лучистой энергии биорезонансного диапазона. Особенно это заметно, когда стены помещений уже остыли, а центральное отопление еще не включено. Именно в эти периоды чаще наблюдаются ОРВИ, эпидемии гриппа и другие вирусные заболевания. По всей вероятности это связано с тем, что при недостатке эндогенного тепла, связанном с малоподвижным образом жизни, и недостатке биорезонансного тепла, исходящего от окружающих предметов, снижается метаболизм клеток, в организме человека активнее идут процессы образования и роста биокристаллов, в том числе размножение вирусных биокристаллов, накапливаются шлаковые отложения, кристаллизуются камни в почках, печени, желчных протоках, откладываются соли в суставах и позвоночнике. Резонансное поглощение тепла глубоко расположенными тканями организма повышает подвижность молекул в биокристаллах, увеличивает проницаемость клеточных мембран, активизирует процессы обмена веществ, разрушает биокристаллы болезнетворных вирусов и способствует растворению камней, солей тяжелых металлов, холестериновых бляшек и других отложений. Поэтому для поддержания здоровья очень важным является регулярное использование полезных свойств биорезонансного экзогенного тепла.

Из вышесказанного следует, что наиболее благоприятным тепловым воздействием, позволяющим достигнуть прогрев организма, является облучение организма ИК-излучением в биорезонансном диапазоне длин волн 8-10 мкм, что соответствует температуре излучающих поверхностей от 30 до 60^oС. Однако для обеспечения эффективного прогрева важным является то, что излучение генерируется подогреваемыми облицовками стен, пола и лежака, выполненными из плотных каменных материалов.

Такой способ внутреннего биорезонансного прогрева позволяет избирательно воздействовать теплом на отдельные органы и ткани. Так, например, выбирая в качестве материала облицовки стен или лежанки мрамор, состоящий в основном из солей кальция, мы избирательно воздействуем теплом на костную ткань, так как тепловое излучение атомов кальция в мраморе резонансно поглощается аналогичными атомами кальция костной ткани. А, выбирая в качестве подогреваемой облицовки керамику, выполненную из красной глины и содержащую окрашивающие в красный цвет соли железа, мы избирательно разогреваем мышечную ткань, печень, почки, легкие. Причем, поскольку внутри организма отсутствуют тепловые рецепторы, человек не ощущает внутри тела экзогенного тепла, но такое тепло эффективно прогревает организм и позволяет оказывать существенное влияние на происходящие в тканях биохимические процессы.

Оптимальным для жизнедеятельности организма считается температура окружающей среды около +22^oС. При этом имеет значение не только индивидуальное состояние организма, но и что представляет собой окружающая среда. Так, если тело человека окружает в основном воздух при температуре +30^oС, например, человек находится в тени под деревом, то ему будет комфортно. А если человек находится в помещении с бетонными стенами и полами, прогретыми до +30^oС, да еще при повышенной влажности воздуха, при которой уменьшается испарение пота и охлаждение тела, то он может перегреться. То есть, в последнем случае значительно нарушается тепловой баланс тела человека, и организм разогревается как от внутреннего эндогенного тепла, так и за счет поглощения теплового излучения, исходящего от теплых каменных (плотных) поверхностей, несмотря на то, что температура их ниже температуры тела человека.

Закон излучения Планка описывает распределение энергии в спектре равновесного излучения при определенной температуре для абсолютно черного тела. Нагретые твердые и жидкие тела излучают непрерывный спектр. Тепловое излучение реальных тел меньше, чем излучение абсолютно черного тела той же температуры, и может носить селективный характер. С увеличением температуры максимум функции интенсивности излучения смещается в сторону малых длин волн. Полосатые ИК-спектры наблюдаются в спектрах испускания возбужденных молекул в газах. Распределение энергии излучения человеческого тела в ИК-области близко к распределению энергии черного излучения с максимумом при длине волны ~9,5 мкм (Физическая энциклопедия, т.2, М., 1998 г. стр. 182). Распределению энергии теплового излучения подогреваемой облицовки в бане с интегральным максимумом в диапазоне длин волн 8-10 мкм соответствует температура излучающих поверхностей в диапазоне от ~ +30 до ~ +60^oС.

Испускательная способность реальных твердых тел зависит от характера поверхности (пористость, шероховатость), от материала твердого тела и его плотности. Чем плотнее материал облицовки, то есть чем плотнее упакованы атомы в кристаллической решетке, представляющие собой элементарные излучатели-"антенны", тем больше испускательная способность. Шероховатость излучающей поверхности увеличивает реальную поверхность излучения при заданных геометрических размерах, а пористость - уменьшает. Кроме того, шероховатость поверхности вызывает некоторое размытие (уширение) интегральной спектральной характеристики, так как горбы и впадины микрорельефа излучающей поверхности при направленности градиента теплового потока через материал облицовки к поверхности имеют различную температуру.

Следует отметить, что прогрев всего организма в целом по предложенному способу предпочтительнее прогрева через кожные покровы по следующим причинам. Непосредственное поглощение тепла внутренними тканями требует меньших затрат энергии для достижения сходного результата примерно в два раза по сравнению с сауной. Кроме того, не требуется интенсивная вентиляция, так как в воздухе отсутствуют недоокисленные продукты распада органических соединений, содержащихся в воздухе. Комфортная температура не вызывает нагрузки на сердечно-сосудистую систему.

Таким образом, баня, выполненная по предложенному способу прогрева, отличается от известных пожаробезопасностью, гигиеничностью, экологичностью, минимальными затратами энергии на прогрев организма человека, быстрым временем прогрева до обильного потоотделения, максимальным терапевтическим эффектом.

Практическое осуществление изобретения сводится к реализации обогреваемых поверхностей стен, пола и лежака, регулирования и термостатирования температуры нагрева этих поверхностей.

В настоящее время широко применяется нагрев поверхностей разной формы с помощью электрического кабеля, равномерно распределенного под нагреваемой поверхностью. Питание электрического кабеля осуществляется от электрической сети. Для регулирования температуры нагрева поверхностей используются электрические датчики температуры и терморегуляторы (термостаты).

Можно осуществить нагрев поверхностей с помощью подогретой до соответствующей температуры воды, пропускаемой по трубкам, уложенным под нагреваемой поверхностью. Выбор метода нагрева поверхностей определяется только технической и экономической целесообразностью.

Такая баня реализована в ближнем Подмосковье и показала отличные результаты. Отмечено, что у подавляющего большинства людей, страдающих гипертонией и прогревающихся в такой бане, стойко отмечается снижение верхнего и нижнего артериального давления примерно на 30-60 единиц за сеанс, состоящий из трех-четырех заходов по 10-15 мин. При этом в отличие от других видов бань, пульс не увеличивается, отмечается быстрый прогрев до обильного потоотделения (~10 мин) и значительное время после потения, отсутствуют явления усталости или недомогания. Кроме того, за три-четыре месяца при еженедельном посещении такой бани с приемом лимонного сока с медом отмечается растворение и выведение камней из почек и печени. Отличные результаты получены при лечении банными процедурами гайморитов, простудных и вирусных заболеваний, остеохондрозов позвоночника, простатита, воспаления легких. Поскольку такая баня легко переносится и в ней возможно длительное и интенсивное потение, открываются широкие возможности по лечению алкогольной и наркотической зависимости посредством "выпаривания" памяти клеток.

Конструктивно такая баня может быть реализована не только в загородном доме, спортивных, лечебных и оздоровительных учреждениях, но и практически в каждой городской квартире. Предложенный способ прогрева может быть рекомендован для широкого круга пользователей с различными нарушениями здоровья, для которых противопоказаны как сауна, так и русская парная баня.

Изобретение предназначено для удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности для индивидуального оздоровления, профилактики и закаливания организма человека с использованием метода гипертермии. Способ прогрева организма человека осуществляют тепловым инфракрасным излучением, имеющим максимальную интенсивность спектра в диапазоне длин волн от 8 до 10 мкм. Для его создания используют подогреваемые поверхности стен, пола и лежака. При этом выбирают температуру нагрева поверхностей стен в пределах от 36 до 55^oС, поверхности пола не превышающей 45^oС и поверхностей лежака в пределах от 36 до 50^oС. Использование способа позволяет оптимально прогреть организм человека до необходимых при гипертермии температур при существенно меньших нагрузках на сердечно-сосудистую систему и сокращении времени прогрева до обильного потоотделения.

Способ прогрева организма человека в бане путем использования теплового инфракрасного излучения, отличающийся тем, что используют тепловое инфракрасное излучение с максимальной интенсивностью спектра в диапазоне длин волн от 8 до 10 мкм при прогреве поверхностей стен бани от 36 до 55^oС, поверхности пола - не выше 45^oС и поверхности лежака - от 36 до 50^oС.