Способ и комплекс устройств для тренировки техники дыхания в средствах индивидуальной защиты органов дыхания Российский патент 2024 года по МПК A63B23/18 A62B7/08 

Область техники к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение предназначено для выработки и тренировки человеком техники дыхания в изолирующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания с химически связанным кислородом или сжатым кислородом (СИЗОД).

Уровень техники.

Известен тренажер дыхательного аппарата (заявка WO №2008/089407 А1, МПК А62В 9/00, публ. 2008 г.), предназначенный для ознакомления шахтеров и других работников шахт с ощущениями, испытываемыми при использовании самоспасателя SCSR со сжатым кислородом. Тренажер дыхательного аппарата состоит из используемых в самоспасателе SCSR лицевой части в виде загубника и носового зажима, к которому прикреплены два съемных картриджа, заполненных реакционным материалом, с фильтрами для сбора вредной пыли, клапанами и соединительными отверстиями с атмосферой. При дыхании пользователя в тренажере дыхательного аппарата выделение тепла имитируется за счет химической реакции материала, содержащегося в картриджах, и продуктов выдоха пользователя, сопротивление дыханию определяется природой химического материала. Пользователь знакомится с условиями дыхания в реальном самоспасателе SCSR со сжатым кислородом. Недостатком указанного устройства является невозможность выполнения таких функций как фиксирование, расчет и отображение данных обучающегося, влияющих на ресурс СИЗОД.

Известен универсальный тренажер, моделирующий работу человека в изолирующих дыхательных аппаратах (патент № RU 2597574 С2, публ. 10.09.2016 бюл. №25), предназначенный для обучения правилам использования изолирующих дыхательных аппаратов. Основой универсального тренажера является имитатор дыхательного аппарата, в котором увеличение сопротивления дыханию, объемной доли диоксида углерода и температуры дыхательной смеси происходит за счет ее нагрева, измерения сечения и перераспределения газовых потоков, регулируемых системой автоматики по определенным зависимостям. Универсальный тренажер также оснащен подсистемами расчета и моделирования параметров дыхательной смеси, оценки состояния обучаемого и формируемых им пневмотахограмм, расчета физических нагрузок и визуального представления пространства. Недостатком данного тренажера является невозможность использования при прохождении реальных маршрутов.

Известен тренажер, имитирующий дыхание человека в средстве индивидуальной защиты органов дыхания (патент RU 214159 U1, публ. 13.10.2022 бюл. №29), предназначенный для обучения правилам использования средств индивидуальной защиты органов дыхания человека изолирующего типа и овладению навыками дыхания в них. В своем принципиальном представлении тренажер имитирующий дыхание человека в средстве индивидуальной защиты органов дыхания содержит блок имитации СО₂, соединенный с соплом, для имитации сопротивления, оснащенный обратным клапаном выдоха и выдоха, расходомером и блоком измерения, включающего микроконтроллер, выполняющий функцию сбора и передачи данных полученных от датчика расходомера, с возможностью регистрации данных посредством радиоволнового передатчика, блок питания, блок передачи информации, блок синхронизации данных размещаются в корпусе, имитирующим регенеративный патрон, поглотительный патрон, либо баллон СИЗОД, в зависимости от типа СИЗОД. Пользователь включается в устройство посредством лицевой части. Лицевой частью СИЗОД может быть представлена различными вариантами: маска, шлем-маска, полумаска, четвертьмаска, загубник с носовым зажимом, капюшон, шлем. Недостатком такого устройства является отсутствие обратной связи от имитируемого СИЗОД к обучающемуся, а также отсутствие функции расчета остаточного ресурса СИЗОД и отображения информации о прогнозируемом сроке использования СИЗОД в текущем режиме эксплуатации, что не позволяет обучающемуся корректировать свое дыхание для оптимального расхода СИЗОД. Разработка комплекса устройств, описанного в настоящем описании, позволяет прийти к возможности обучения более эффективному дыханию в СИЗОД.

Известен способ контроля остаточного ресурса изолирующего противогаза с химически связанным кислородом (патент RU 2785604 С1, публ. 09.12.2022 бюл. №34). Данный способ основан на вычислении объемного расхода дыхательной смеси, прошедшей через крыльчатку, установленную в дыхательную линию СИЗОД, вычисление остаточного ресурса путем сравнения величины объемного расхода дыхательной смеси с номинальным предельным значением объема, рассчитанным исходя из массы химического вещества в регенеративном патроне противогаза, где вычисление величины остаточного ресурса осуществляется с учетом нелинейной зависимости расхода от интенсивности дыхания. Вышеуказанный способ применяется непосредственно внедрением в СИЗОД, кроме того, не предполагает донесения до обучающегося информации об остаточном ресурсе СИЗОД в зависимости от производимой легочной вентиляции, а также об остаточном пути, с учетом текущей легочной вентиляции.

Указанные выше способ предполагает непосредственное участие СИЗОД в процессе исполнения задач, тогда как заявленный способ может быть использован без использования СИЗОД и не являясь его частью.

Существующими на настоящий момент устройствами и способами выполняется задача по ознакомлению обучающегося с дыханием в СИЗОД, подготовке к возникающему сопротивлению и температуре, задачи по выработке техники дыхания в СИЗОД из существующего уровня техники не известны.

При работе в изолирующих СИЗОД дыхание должно быть ритмичным, нечастым, глубоким. Выдох должен быть длиннее вдоха (https://fireman.club/conspects/tema-podgotovka-lichnogo-sostava-k-rabote-v-sredstvax-individualnoj-zashhity-organov-dyxaniya-trenirovka-v-sizod-na-svezhem-vozduxe-s-lichnym-sostavom-dezhurnyx-smen-obrazec-konspekta/)

Решаемой предложенном в настоящем описании способе проблемой является получение обучающимся навыка контроля за глубиной и частотой дыхания влияющими на легочную вентиляцию, расходующую ресурс СИЗОД, что позволяет выработать навык дыхания, расходующий меньший ресурс СИЗОД, способного в реальной обстановке спасти жизнь и здоровье как самого обучающегося, так и жизнь и здоровье других (спасаемых) людей.

Техническим результатом заявленного способа является выработка обучающимся навыков контроля и регулирования дыхания в СИЗОД, позволяющим расходовать меньше ресурса СИЗОД.

Решаемой изобретенным комплексом устройств проблемой является фиксирование, расчет и отображение данных обучающегося, влияющих на ресурс СИЗОД, а также предоставление информации об остаточном ресурсе СИЗОД при произведенной легочной вентиляции, а также об остаточном пути, с учетом текущей легочной вентиляции.

Дополнение известного тренажера (патент RU 214159 U1, публ. 13.10.2022 бюл. №29) блоком предоставления сведений, инерциальным датчиком, пульсометром, алгоритмом расчета и блоком предоставления сведений, содержащий динамик и дисплей, позволяет достичь технического результата, выраженного в донесении до обучающегося в процессе тренировки сведений о расходуемом ресурсе имитируемого СИЗОД и расстоянии, которое можно пройти, при текущей легочной вентиляции, учитывая оставшийся рассчитанный ресурс СИЗОД, тем самым обучающийся формирует навыки контроля и регулирования дыхания в СИЗОД и получает возможность в безопасных и комфортных условиях вырабатывать, восстанавливать и совершенствовать индивидуальные навыки техники дыхания без проведения тренировок в реальном СИЗОД.

Раскрытие сущности изобретения.

Способ включает в себя регистрацию легочной вентиляции, пройденного расстояния и пульса обучающегося тренажером, имитирующим СИЗОД, обработку полученных данных, расчет и предоставление сведений обучающемуся о расходе ресурса СИЗОД и расстоянии, которое можно пройти при текущей легочной вентиляции и оставшемся ресурсе СИЗОД, во время тренировочного процесса, отработку дыхания с наименьшим расходом ресурса СИЗОД.

Способ заключается в следующем:

Обучающийся надевает тренажер, имитирующий СИЗОД и запускает его работу.

Тренажер представляет собой комплекс устройств визуально идентичных СИЗОД, включающих в себя лицевую часть, воздуховодные шланги, дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, подвесную систему, содержащим имитирующий корпус, блок имитации СО₂, сопло, для имитации сопротивления, обратный клапан вдоха, обратный клапан выдоха, расходомер, балластный вес, тумблер включения, блок измерения, включающий в себя микроконтроллер, выполняющий функцию сбора, расчета и передачи данных полученных от датчика расходомера, инерциального датчика и пульсометра, с возможностью регистрации данных посредством радиоволнового передатчика, блока предоставления сведений, получающим информацию от микроконтроллера блока измерения, блок питания, блок передачи информации, блок синхронизации данных.

Также тренажер может быть оснащен футляром в виде корпуса СИЗОД и по крайней мере одной крышки с быстрораскрывающимся замком, или индивидуальной упаковкой, идентичной модели имитируемого СИЗОД.

В своем принципиальном представлении тренажер содержит лицевую часть, блок имитации СО₂, соединенный с соплом, для имитации сопротивления, оснащенный обратным клапаном выдоха и выдоха, расходомером, инерциальным датчиком, блоком измерения, включающим микроконтроллер, выполняющий функцию сбора, расчета и передачи данных полученных от датчика расходомера, инерциального датчика и пульсометра, с возможностью регистрации данных посредством радиоволнового передатчика, блока предоставления сведений, получающим информацию от блока измерения, блок питания, блок передачи информации, блок синхронизации данных, размещенными в корпусе, имитирующим регенеративный патрон, поглотительный патрон, либо баллон СИЗОД, в зависимости от типа СИЗОД, пульсометр.

Обучающийся включается в тренажер посредством лицевой части. Лицевой частью СИЗОД может быть представлена различными вариантами: маска, шлем-маска, полумаска, четвертьмаска, загубник с носовым зажимом, капюшон, шлем.

Также комплекс устройств тренажера может быть дооснащен персональным компьютером, для мониторинга оператором за тренировочным процессом и аналитическим данным пройденных тренировок.

После запуска работы тренажера, имитирующего СИЗОД, обучающийся выполняет тренировочный процесс. Тренировочный процесс может предусматривать различные маршруты и действия.

В процессе тренировки осуществляется регистрации данных легочной вентиляции, пройденной дистанции, пульса, и предоставляется обучающемуся сведения об остаточном ресурсе СИЗОД и остаточной дистанции до окончания расчетного времени защитного действия, при текущей легочной вентиляции.

При этом:

- Регистрация данных осуществляется считывающими устройствами тренажера (расходомер, инерциальный датчик, пульсометр) пройденного расстояния, легочной вентиляции и пульса.

- Расчет остаточного ресурса СИЗОД осуществляется из расчета заявленного производителем объема легочной вентиляции. Остаточный ресурс СИЗОД определяется алгоритмом на основе данных производителя СИЗОД либо результатах испытаний, полученных на имитаторе дыхания (патент №186698) об объеме выделяемой газовой дыхательной смеси, исходя из номинальной массы химического вещества в регенеративном патроне или объема кислорода в баллоне.

Замер пульса осуществляется с целью контроля за состоянием обучающегося.

Вычисление ресурса СИЗОД осуществляется с учетом нелинейной зависимости расхода от интенсивности легочной вентиляции.

Вычисление остаточного ресурса защитного действия СИЗОД выполняется с учетом интенсивности его использования в период между измерениями.

Номинальное максимальное значение объема дыхательной смеси принимается и рассчитывается из условия работы СИЗОД при нагрузке средней тяжести, что согласно нормативным документам.

На примере ГОСТ 12.4.292-2015 номинальном ВЗД составляющем 60 мин, время работы СИЗОД, например, самоспасателя типа ХК, при нагрузке в относительном покое увеличивается относительно номинального в 3 раза, а при тяжелой нагрузке - в 3 раза снижается, из чего следует, что в относительном покое время работы составит 300% ⋅ 60 мин=180 минут;

нагрузке средней тяжести: 100% ⋅ 60 мин=60 минут;

и тяжелой нагрузке: 30% ⋅ 60 мин=18 минут.

Зная время работы и легочную вентиляцию на каждом нагрузке, можно вычислить, номинальный расчетный ресурс самоспасателя для разных нагрузок.

Для режима относительного покоя он составит 180 мин ⋅ 10 дм³/мин=1800 дм³;

Для режима средней тяжести: 60 мин ⋅ 35 дм³/мин=2100 дм³;

Для режима тяжелой нагрузки этот объем составит 18 мин ⋅ 70 дм³/мин=1260 дм³.

По указанным точкам строится график зависимости ресурса СИЗОД от нагрузки. Эта зависимость не линейна, что затрудняет определение оставшегося ресурса самоспасателя при смешанном (реальном) дыхании.

Для того чтобы определить остаточный ресурс СИЗОД в любой момент времени, независимо от режима работы, приводят полученное значение объемного расхода к одному уровню с номинальным предельным значением путем умножения на весовой коэффициент, учитывающий нелинейность ресурса СИЗОД в разных режимах.

Выполнение регистрации и расчета остаточного ресурса СИЗОД обеспечивается использованием в качестве измерительного блока цифрового вычислительного устройства, например программируемых логических контроллеров, реализующих алгоритм измерений и вычислений, реализуемого измерительным блоком.

Снятие показаний датчиков микроконтроллером осуществляется с фиксированной частотой.

Полученные данные измерительным блоком переводят произведенные действия в производимую обучающимся легочную вентиляцию, влияющую на расходуемый ресурс СИЗОД.

Производимая легочная вентиляция может быть определена на основании скользящего среднего для нескольких, например, трех-четырех, последних вычислительных значений

Остаточный ресурс вычисляется каждую секунду по формуле, на фиг. №3, где:

ВЗД% - остаток времени защитного действия само спасателя, выраженный в процентах;

Vобщ - общий объем ГДС, измеренный за все время работы СИЗОД с учетом весовых коэффициентов, дм³.

Для расчета остаточного ресурса в формуле фиг. 3 полный объем самоспастеля для примера принимается равным 2100 дм³ (нагрузка средней тяжести на примере, по ГОСТ 12.4.292-2015).

Предоставление сведений о расходе ресурса СИЗОД заключается в донесении до обучающегося любым возможным способом проанализированных данных о текущем расходе ресурса СИЗОД и/или остаточном ресурсе СИЗОД при текущем параметре легочной вентиляции обучающегося, критическом значении пульса, а также данных об остаточном расстоянии, исходя из оставшегося ресурса СИЗОД.

Предоставление сведений о расходе ресурса СИЗОД обеспечивается использованием обработанных измерительным блоком данных и передачи полученных данных на блок передачи информации.

Предоставление сведений об остаточном ресурсе СИЗОД может быть реализовано различными способами, например визуализацией, подачей звукового или светового сигнала, вибрацией и иными способами.

Отработка навыков дыхания в тренажере, имитирующим СИЗОД, позволяющим расходовать меньше ресурса СИЗОД, заключающуюся в повторении тренировочных процессов, и уделении внимания обучающегося за регулированием дыхания, соответственно данным тренажера.

Определения, используемые в настоящем описании:

Включение в тренажер - начало работы тренажера, инициированное дыханием обучающегося.

ВЗД - время защитного действия СИЗОД, указанное производителем СИЗОД.

ГВС - газовая воздушная смесь.

Обучающийся - человек (лицо), осваивающий способ тренировки дыхания в индивидуальных средствах защиты органов дыхания.

Отработка навыков - процесс приобретения обучающимся практических навыков.

Легочная вентиляция - объем одного вдоха (выдоха) или дыхательный объем (стр. 5 2-го издания, переработанного и дополненного «Регенеративные респираторы для горно-спасательных работ» Н.С. Диденко, Москва «НЕДРА» 1990г.).

СИЗОД - средства индивидуальной защиты органов дыхания: изолирующие самоспасатели с химически связанным или сжатым кислородом.

Тренировка - комплекс действий обучающегося, направленная на закрепление и совершенствование навыков использования средств индивидуальной защиты органов дыхания, с целью выработки обучающимся более продолжительного использования ресурса СИЗОД.

Тренажер - комплекс устройств имитирующих СИЗОД, регистрирующих легочную вентиляцию, пройденный шаги и пульс, с помощью которых возможна реализация представленного способа тренировки дыхания в средствах индивидуальной защиты органов дыхания.

Доработка упомянутого известного тренажера, имитирующего дыхание человека в средстве индивидуальной защиты органов дыхания (патент RU 214159 U1) до комплекса, оснащенного инерциальным датчиком, пульсометром и блоком предоставления сведений позволяет получить обучающимся оперативную информацию о расходуемом ресурсе СИЗОД, при текущем дыхании, прогнозируемом запасе шагов, а также состоянии пульса, используя которую, обучающийся может принять меры по контролю за дыханием, его регулированию, и выработать навыки дыхания для наименьшего потребления ресурса СИЗОД.

Применение описанного способа тренировки дыхания, с использованием тренажера, выполняющего функцию регистрации, обработки, расчета и предоставления информации о легочной вентиляции и расстояния, способствует выработки у обучающегося навыков дыхания в имитаторе СИЗОД, позволяющих более эффективно пользоваться СИЗОД (проходить более длинную дистанцию). Навыки дыхания помогут спасти жизнь и здоровье человека при применении СИЗОД в реальной ситуации.

Краткое описание чертежей.

На фиг. №1 изображена принципиальная схема измерительного блока тренажера одного из воплощений в общем виде, где 1 - блок имитации СО₂; 2 - присоединение к лицевой части СИЗОД; 3 - сопло; 4 - расходомер; 5 - клапан вдоха; 6 - клапан выдоха; 7 - блок измерения; 8 - инерциальный датчик.

На фиг. 2 изображена общая схема тренажера, размещенная на обучающемся, где 9 пульсометр; 10 - имитирующий корпус тренажера; 11 - блок предоставления сведений; 12 - лицевая часть; 13 - воздуховодный шланг; 14 - дыхательный мешок с клапаном избыточного давления; 15 - подвесная система; 16 - персональный компьютер.

На фиг. №3 продемонстрирован пример формулы определения остаточного ресурса СИЗОД.

На фиг. №4 изображены в табличной форме данные о первой тренировке обучающегося 1.

На фиг. №5 изображены в табличной форме данные обучающихся о расстоянии и времени прохождения первой тренировки.

На фиг. №6 приведены сводные данные тренировок обучающегося №1, сформированные по данным тренажера.

На фиг. №7 приведены сводные данные 10 тренировок обучающегося №1, №2, №3, №4, №5.

Фиг. №8 Пример отражения данных дисплея блока предоставления сведений обучающемуся в ходе тренировки, где RSC - шкала ресурса СИЗОД, S - обозначение пройденного и оставшегося расстояния (м) до окончания ВЗД СИЗОД, V - текущая легочная вентиляция (дм³/мин), Т - общее время в пути (мин), Р - пульс (уд мин).

Фиг. №9 Экранное представление, при высокой легочной вентиляции.

Осуществление изобретения.

Тренажер (комплекс устройств) работает следующим образом:

Тренажер размещают с помощью подвесной системы на теле обучающегося, одним движением обучающийся открывает быстрораскрывающийся замок, отбрасывает крышку футляра, надевает лицевую часть и включает устройство нажатием на тумблер, расположенный на имитирующем корпусе СИЗОД. К этому моменту пульсометр должен быть уже размещен на теле обучающегося. Пульсометр может быть представлен в различных вариантах: нагрудное исполнение, браслет на запястье и так далее.

При вдохе газовая смесь поступает из атмосферы через патрубок в котором расположен расходомер 4 и клапан 5 вдоха, в блок 1 имитации СО₂, где смешивается с образовавшимся СО₂ при выдохе, через сопло 3, создающее сопротивление идентичное СИЗОД, и присоединение 2 к лицевой части СИЗОД. Микроконтроллер блока измерения 7 осуществляет расчет объема поступившего при вдохе воздуха, расчет пройденной дистанции, пульса осуществляя запись данной информации, с возможностью дальнейшей передачи.

При выдохе образовавшаяся ГВС через присоединение 2 к лицевой части СИЗОД и сопло 3, создающее сопротивление идентичное СИЗОД, поступает в блок 1 имитации СО₂, где от избыточного давления открывается клапан 6 выдоха, при этом при достижении нормального значения давления клапан 6 выдоха закрывается, оставляя в блоке 1 имитации СО₂ определенный объем СО₂, который составляет концентрацию СО₂, поступающую на следующей фазе дыхания на вдох. Значение концентрации СО₂ на вдохе при работе в тренажере идентично значению концентрации поступающей на вдох при работе в реальном СИЗОД. Клапан 6 выдоха направляет газовую воздушную смесь в дыхательный мешок СИЗОД 14, оснащенного клапаном избыточного давления.

Микроконтроллер блока измерения 7 представляет собой вычислительный блок, отвечающий за сбор, хранение и обработку входной информации, поступающей от расходомера 4, инерциального датчика 8, пульсометра 9 и иных совместимых датчиков и блоков, а также, расчет и передачу данных на блок предоставления сведений 11, а также иные устройства(например, смартфон, умные часы, ЭВМ (компьютер или иное устройство)). Информация, получаемая от расходомера 4, инерциального датчика 8, пульсометра 9 преобразуется в цифровой код.

Расчетные данные ресурса СИЗОД определяются на основании испытаний данного типа СИЗОД на аппарате «искусственные легкие» в различных режимах, где формируется график зависимости ресурса СИЗОД от легочной вентиляции.

С помощью встроенного датчика беспроводной передачи информации микроконтроллер блока измерения 7 принимает расчетные данные ресурса модели СИЗОД от сопряженного персонального компьютера 16, сведения полученные и обработанные данные микроконтроллером могут передаваться, для целей отображения, анализа и обработки информации в любой форме, в том числе, но не ограничиваясь, на смартфон, умные часы, ЭВМ (компьютер или иное устройство).

Питание микроконтроллера, расходомера 4, инерциального датчика 8, блока синхронизации данных, блока предоставления сведений и блока беспроводной передачи информации блока 7 измерения осуществляется блоком питания, включение и выключение которого осуществляется тумблером, расположенным на имитирующем корпусе.

Блок 1 имитации СО₂, сопло 3 присоединенное к лицевой части СИЗОД, обратный клапан 6 выдоха, обратный клапан 5 вдоха, соединенный в трубопроводе с расходомером 4 герметично соединены.

Имитирующий корпус тренажера 10, в котором размещается блок имитации СО₂ 1 тренажера оснащен балластом (балластный вес), который в свою очередь создаст имитацию веса идентичного СИЗОД.

На линии вдоха/выдоха в лицевой части СИЗОД, либо иного его воплощения (например гофротрубка с загубником), герметично присоединяется блок имитации СО₂ 1 через сопло 3, присоединение 2 к лицевой части СИЗОД. Клапан 6 выдоха установленный таким образом, чтобы открываться при избыточном давлении выпускает ГВС, в частном исполнении клапан 6 выдоха выпускает ГВС в дыхательный мешок 14, снабженный клапаном избыточного давления. Клапан 5 вдоха установленный таким образом, чтобы открываться при вакуумметрическом давлении, спровоцированным вдохом пользователя, осуществляет забор воздуха из окружающей среды, при этом расходомером 4 осуществляется измерение объема поступившего из окружающей среды воздуха.

Блок измерения 7 включает в себя микроконтроллер, блок беспроводной передачи информации, блок питания, блок синхронизации данных.

Блок предоставления сведений 11 может быть осуществлен различными способами, например в виде корпуса с дисплеем, отражающим расход ресурса СИЗОД и остаточный путь при текущем режиме легочной вентиляции, и/или в виде блока, издающего соответствующие звуковые сигналы, и/или блок производящим световые сигналы соответствующие обозначениям остаточного ресурса СИЗОД и остаточного пути до окончания вычисленного ресурса СИЗОД, и/или блок, издающие вибрации. Блок предоставления сведений может быть выполнен в виде очков, на линзы которых проектируется информация для обучающегося.

Блок предоставления сведений 11 может быть выполнен в виде неотъемлемой части имитирующего корпуса тренажера 10, а также в виде блока в отдельном корпусе, соединенного с блоком измерения.

Реализация блока предоставления сведений дисплеем может быть реализована дисплеем с микроконтроллером.

Реализация блока предоставления сведений 11 издающего звуковые сигналы может быть реализована в виде динамика с микроконтроллером.

Реализация блока предоставления сведений производящим световые сигналы может быть реализована светодиодом и микроконтроллером.

Реализация блока предоставления сведений в виде виброблока может быть реализована виброблока с микроконтроллером.

Сопло 3 создает имитацию сопротивления идентичного СИЗОД за счет калибровки проходного сечения отверстия.

В ходе тренировки микроконтроллер принимает, обрабатывает, сигналы, полученные от датчиков, включая но не ограничиваясь, расходомер 4, инерциальный датчик 8, пульсометр 9, и иные датчики, совместимые с возможностями приема информации блока измерения 7, и осуществляет расчет произведенной легочной вентиляции, на основании которых осуществляет расчет ресурса СИЗОД и остаточного пути, и передает информацию на блок предоставления сведений 11, а также передает информацию посредством блока беспроводной передачи информации, который оснащен специальным модулем приема и передачи информации. На случай потери радиосвязи микроконтроллер оснащен электронным буфером памяти, способным сохранить данные автономной работы.

Блок беспроводной передачи информации блока измерения 7, может представлять собой, например: WLAN/Wi-Fi модуль, Bluetooth модуль, BLE модуль, NFC модуль, IrDa, RFID модуль и т.п. С помощью блока беспроводной передачи информации, функционально сопрягаемого с соответствующими устройствами тренажера и, например, но не ограничиваясь, компьютера, смартфона, умных часов, обеспечивается организация обмена данными по беспроводному каналу передачи данных, например, WAN, PAN, ЛВС (LAN), WLAN, WMAN.

На основании полученных и обработанных данных микроконтроллер формирует и передает посредством блока беспроводной передачи информации данные на блок предоставления сведений 11, а также на сопрягаемые устройства, например, но не ограничиваясь на персональный компьютер 16 с установленным ПО, где возможно провести анализ полученных данных, а также осуществить хранение и дальнейшую передачу полученной информации.

Таким образом, вышеописанным комплексом устройств подтверждается возможность имитации сопротивления дыханию при помощи сопла 3, и концентрации СО₂ при помощи расчетного остаточного объема, условиям дыхания в СИЗОД, а также позволяющее измерять, записывать, хранить, передавать и предоставлять информацию о произведенной легочной вентиляции и пройденном пути обучающегося, при помощи расходомера и блока измерения 7 и инерциального датчика 8, а также предоставления сведений обучающемуся об остаточном ресурсе СИЗОД и расстояния, которое возможно пройти обучающемуся исходя из остаточного ресурса СИЗОД, при текущей легочной вентиляции, а также предупреждает о критических значениях пульса во время тренировки.

Примером достижения технического результата заявленного способа является выработка обучающимися навыков контроля и регулирования дыхания в СИЗОД, позволяющим расходовать меньше ресурс СИЗОД может служить следующее:

Проведен сравнительный анализ обучающихся с использованием описываемого способа, обучающийся 1, обучающийся 2, обучающийся 3, обучающийся 4, обучающийся 5 с использованием заявленного тренажера.

Ресурс самоспасателя рассчитывался исходя из заявленных, производителем характеристик указанного СИЗОД:

легкая нагрузка 10 дм³/мин - 180 мин. ВЗД,

нагрузка средней тяжести 35 дм³/мин - 60 мин. ВЗД,

тяжелая нагрузка 70 дм³/мин - 18 мин. ВЗД.

Остаточный ресурс определялся по формуле фиг. 3.

Обучающимся был дан одинаковый маршрут, обозначенный участками 1-10, протяженностью 5000 м.

Значение максимального пульса уд/мин. приводится для контроля физического состояния Обучающегося.

На фиг. 4 приведены данные в табличной форме первой тренировки обучающегося 1 (с использованием описываемого способа и тренажера), где видно, что ВЗД закончилось на 55 минуте тренировки.

Данные первой тренировки всех обучающихся приведен в таблице на фиг. № 5. Приведенные данные демонстрируют высокую легочную вентиляцию и неподготовленность к контролю за дыханием в СИЗОД.

На фиг. № 6 приведены данные 1, 5, и 10 тренировки обучающегося №1, сформированные по данным тренажера, где можно убедится в снижении легочной вентиляции во время прохождения тренировочного маршрута, увеличении пути и времени тренировки.

Каждый из обучающихся прошел 10 тренировок, результаты которых приведены в табличной форме на фиг. №7. Как следует из приведенных данных, результаты обучающихся №1, №2, №3, №4, №5 значительно увеличили длину тренировочного маршрута, за счет формирования навыка осознанного контроля и регулирования дыхания в СИЗОД, а следовательно управления легочной вентиляцией, влияющей на ресурс СИЗОД, что обуславливает прохождение большего расстояния и меньшего расходования ресурса СИЗОД.

Контроль и регулирование дыхания обучающимся в СИЗОД достигаются использованием представленного тренажера.

Пример:

Обучающийся №1 при прохождении первой тренировки прошел в тренажере, имитирующем СИЗОД расстояние 4030м. и ВЗД - 55 мин. (фиг. №4), на протяжении всей тренировки (следования маршруту) на блоке предоставления сведений отражались данные об остаточном ресурсе СИЗОД и расстоянии которое можно пройти, при текущей легочной вентиляции и остаточном СИЗОД. Примеры отражения данных изображены на фиг. №8.

Перед тренировкой обучающемуся даны инструкции и пояснения обозначений тренажера, отражаемые на блоке предоставления сведений: при сигнализации красным цветом значения объема легочной вентиляции, необходимо успокоить дыхание, удлинив фазу выдоха, по сравнению со вдохом. Аналогичные рекомендации даны при быстром уменьшении остаточного расстояния до окончания ресурса СИЗОД.

Оператор персонального компьютера также может наблюдать за процессом тренировки, благодаря датчику беспроводной передачи информации, и сопряженности устройств. На дисплее блока предоставления сведений виден уровень сигнала связи с персональным компьютером оператора.

Во время первой тренировки обучающемуся №1 на 1, 4, 5 и 6 участке тренажер зафиксировал высокую вентиляцию обучающегося (39 дм³/мин и выше), а также высокий пульс (выше 140), о чем был оповещен обучающийся во время прохождения участков подачей звукового сигнала блока и красным цветом шрифта обозначения легочной вентиляции, что говорит о необходимости регулирования дыхания (фиг. №9).

Блок предоставления сведений располагается таким образом, чтобы обучающийся имел возможность наблюдать за изменением данных во время тренировки. В предложенном примере блок предоставления сведений 11 расположен на имитирующем корпусе тренажера 10, располагающегося на груди обучающегося. Таким образом экранные сведения и звуковые сигналы, позволяют получать обучающимся оперативную информацию о расходуемом ресурсе СИЗОД, при текущем дыхании, прогнозируемом запасе шагов, а также состоянии пульса, используя которую, обучающийся может принять меры по контролю за дыханием, его регулированию, и выработать навыки дыхания для наименьшего потребления ресурса СИЗОД.

Подача звукового сигнала и экранное сообщение блока предоставления сведений 11 осуществляется посредством работы микроконтроллера блока измерения 7, определившего в текущем периоде, высокую легочную вентиляцию и/или пульс, и выводом на дисплей блока предоставления сведений 11 предупреждения.

На экране блока предоставления сведений 11 отражаются сведения, например, об остаточном ресурсе СИЗОД в виде наполненности шкалы «RSC», S - обозначение пройденного и оставшегося расстояния (м) до окончания ВЗД СИЗОД, 86/3114 м, где первый параметр - расстояние фактически пройденное обучающимся (86 м), второй параметр - расчетное расстояние до окончания ВЗД имитируемого СИЗОД (3114 м), V - объем легочной вентиляции 20,04 дм³/мин в момент Т - 4 мин 15 сек, Р - пульс 98 уд мин.

Во время второй тренировки обучающемуся №1 блоком предоставления сведений 11 было дано 4 предупреждающих сообщения о необходимости выровнять дыхание. Во время четвертой тренировки обучающемуся №1 было дано 1 предупреждение о необходимости выровнять дыхание. После их выполнения легочная вентиляция обучающегося №1 приняла значительно меньшее значение, что позволило пройти более длинный маршрут и получить большее ВЗД в тренажере. Сам обучающийся №1 после шестой тренировки отметил, что регуляция дыхания в тренажере стала значительно проще, а контроль за дыханием стал интуитивным, на протяжении всего прохождения маршрута не смотря на изменяющуюся нагрузку, дыхание выровнялось и уведомления о необходимости успокоить дыхание в процессе тренировки не появляются.

По результатам 10 тренировок с использованием описанного тренажера например обучающийся №1 смог выработать навык контроля и регулирования дыхания во время тренировки, что позволило увеличить маршрут прохождения и время ВЗД, по сравнению с первой тренировкой на 254 метра и 13 минут.

Комплекс устройств, входящих в тренажер, осуществляют фиксирование, расчет и отображение данных обучающегося, влияющих на ресурс СИЗОД, а также предоставление информации об остаточном ресурсе СИЗОД при произведенной легочной вентиляции, а также об остаточном пути, с учетом текущей легочной вентиляции.

Таким образом, обучающийся формирует навыки контроля и регулирования дыхания в СИЗОД и получает возможность в безопасных и комфортных условиях вырабатывать, восстанавливать и совершенствовать индивидуальные навыки техники дыхания без проведения тренировок в реальном СИЗОД, без использования дорогостоящего индивидуального снаряжения и оборудования.

Изобретение относится к тренировочным устройствам и предназначено для выработки и тренировки человеком техники дыхания в изолирующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания с химически связанным кислородом или сжатым кислородом (СИЗОД). Комплекс устройств для тренировки дыхания в изолирующих СИЗОД включает в себя устройство, визуально идентичное СИЗОД, содержащее лицевую часть, воздуховодные шланги, дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, подвесную систему. Комплекс содержит имитирующий корпус, блок имитации СО₂, сопло для имитации сопротивления, обратный клапан вдоха, обратный клапан выдоха, расходомер, балластный вес, тумблер включения, блок измерения. Блок измерения включает в себя микроконтроллер, выполняющий функцию сбора, расчета и передачи данных, полученных от датчика расходомера, с возможностью регистрации данных посредством радиоволнового передатчика, блок питания, блок передачи информации, блок синхронизации данных, пульсометр. Комплекс содержит инерциальный датчик, блок предоставления сведений, включающий экран и динамик, или виброблок с контроллером, или очки, на линзы которых проектируется информация для обучающегося. Блок получает информацию от микроконтроллера блока измерения. Также содержит блок связи с персональным компьютером, выполненный с возможностью отображения процесса тренировки и формирования протоколов тренировок. Для тренировки дыхания в изолирующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания с химически связанным кислородом или сжатым кислородом используют описанный выше комплекс устройств для тренировки дыхания в СИЗОД. В процессе тренировки регистрируют легочную вентиляцию, пройденную дистанцию, пульс. Предоставляют обучающемуся сведения об остаточном ресурсе СИЗОД и остаточной дистанции до окончания расчетного времени защитного действия при текущей легочной вентиляции. Осуществляют отработку обучающимся дыхания во время тренировки, расходующего меньше ресурса СИЗОД. Техническим результатом заявленного способа является выработка обучающимся навыков контроля и регулирования дыхания в СИЗОД, позволяющим расходовать меньше ресурса СИЗОД. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.

1. Комплекс устройств для тренировки дыхания в изолирующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания с химически связанным кислородом или сжатым кислородом, СИЗОД, включающий в себя устройство, визуально идентичное СИЗОД, включающее лицевую часть, воздуховодные шланги, дыхательный мешок с клапаном избыточного давления, подвесную систему, содержащий имитирующий корпус, блок имитации СО₂, сопло, для имитации сопротивления, обратный клапан вдоха, обратный клапан выдоха, расходомер, балластный вес, тумблер включения, блок измерения, включающий в себя микроконтроллер, выполняющий функцию сбора, расчета и передачи данных, полученных от датчика расходомера, с возможностью регистрации данных посредством радиоволнового передатчика, блок питания, блок передачи информации, блок синхронизации данных, пульсометр, отличающийся тем, что содержит инерциальный датчик, блок предоставления сведений, включающий экран и динамик или виброблок с контроллером или очки, на линзы которых проектируется информация для обучающегося, получающий информацию от микроконтроллера блока измерения, и блок связи с персональным компьютером, с возможностью отображения процесса тренировки и формирования протоколов тренировок.

2. Способ тренировки дыхания в изолирующих средствах индивидуальной защиты органов дыхания с химически связанным кислородом или сжатым кислородом, СИЗОД, отличающийся тем, что использует комплекс устройств для тренировки дыхания в СИЗОД по п. 1, при этом в процессе тренировки регистрирует легочную вентиляцию, пройденную дистанцию, пульс, и предоставляет обучающемуся сведения об остаточном ресурсе СИЗОД и остаточной дистанции до окончания расчетного времени защитного действия при текущей легочной вентиляции, осуществляют отработку обучающимся дыхания во время тренировки, расходующего меньше ресурса СИЗОД.