Индивидуальное устройство для гипоксической тренировки Российский патент 2024 года по МПК A61M16/00 A63B23/18 

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, неврологии, пульмонологии, спортивной медицине и может быть использовано для изучения реакции организма на дозированную нормобарическую гипоксию, направленной на увеличение сопротивляемости (резистентности) организма к стрессовым факторам, тренировку адаптивных систем.

В медицине широко используются способы и устройства для нормобарической гипоксической тренировки, основанные на вдыхании пациентом дыхательной смеси атмосферного воздуха с выдыхаемым воздухом «мертвого» пространства, который содержит до 4-4,5% углекислого газа (СО₂) и 16-16,3% кислорода (О₂) [1, 2].

Основой известных устройств для гипоксической тренировки являются корпус с емкостью для «мертвого» пространства, смеситель для подачи атмосферного воздуха, патрубок с загубником [4-16],

Наиболее близким является тренажер дыхательный индивидуальный [7], который содержит внешний сосуд в виде корпуса с отверстиями для сообщения с окружающей атмосферой и для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда, а также содержит средство для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполненного в виде поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда и внешней поверхности среднего сосуда, выполненного в виде надувной емкости из эластичного материала для отделения доли используемого объема внешнего сосуда. Известное устройство основано на уменьшении или увеличении объема атмосферного воздуха, вдыхаемого во внешний сосуд.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности постепенного увеличения концентрации СО₂ в смеси воздуха, вдыхаемого из устройства в зависимости от продолжительности тренировочного процесса.

Техническим результатом предлагаемого устройства является устранение недостатков прототипа.

Общий вид и схема устройства представлены на фиг. 1-6.

На фиг. 1 общий вид устройства;

на фиг. 2 схема устройства;

на фиг. 3 схема корпуса устройства;

на фиг. 4 поперечное сечение устройства по АА¹;

на фиг. 5 схема дыхательной трубки;

на фиг. 6 схема фильтра.

Устройство (фиг. 1, 2 и 3) включает корпус (1), выполненный в виде цилиндра. Свободный конец (2) корпуса (1) жестко совмещен с выдающимся наружу выступом (3), в котором выполнено сквозное отверстие (4), открывающееся в полость (5) корпуса (1). На боковую поверхность выступа (3) нанесена резьба (6) (фиг. 3). На 1 см от свободного конца (2) корпуса (1) на его боковой стенке выполнены два сквозных отверстия (7) диаметром 0,7 см, которые симметрично ориентированы друг к другу во встречном направлении (фиг. 2, 3). Через отверстие (4) выступа (3) в полость (5) корпуса (1) вставлена дыхательная трубка (8), выполненная в виде цилиндра (фиг 2, 4 и 5). Дно (9) дыхательной трубки (8) имеет сквозное отверстие (10) диаметром 0,7 см, которое сообщает полость (11) дыхательной трубки (8) с полостью (5) корпуса (1) (фиг. 2 и 4). На свободном конце (12) дыхательной трубки (8) имеется коннектор (13) для соединения с анестезиологической маской (14) (фиг. 2 и 4). В месте перехода коннектора (13) дыхательная трубка (8) жестко совмещена с крышкой (15), на внутренней стенке которой нанесена резьба (16), которая конгруэнтна с резьбой (6) на выступе (3) корпуса (1) (фиг. 2 и 4). В стенке дыхательной трубки (8) под углом 45°, открытым к дну дыхательной трубки, выполнены два сквозных отверстия (17) диаметром 0,7 см, симметрично расположенных во встречном направлении. Дыхательная трубка (8) помещена в эластическую латексную манжетку (18) с толщиной стенки 0,06 мм. Концевые края (19 и 20) латексной манжетки (18) жестко и герметично совмещены с наружной поверхностью дыхательной трубки (8) у ее свободного конца (12) - концевой край (19) латексной манжетки (18) и у дна (9) дыхательной трубки (8) - концевой край (20) латексной манжетки (18). Места совмещения латексной манжетки (18) с дыхательной трубкой (8) закреплены резиновыми кольцами (21 и 22). Фиксация дыхательной трубки (8) в полости (5) корпуса (1) осуществляется резьбовым (6 и 16) совмещением крышки (15) дыхательной трубки (8) с выступом (3) корпуса (1) с возможностью их разъединения для дезинфекционной обработки корпуса (1), дыхательной трубки (8) и латексной манжетки (18) (фиг. 2, 3 и 4). При выдохе латексная манжетка (18) расширяется (23) с образованием дополнительной полости «мертвого» пространства (24) (фиг. 2 и 5).

Между полостью анестезиологической маски (14) и полостью (11) дыхательной трубки (8) вставлен фильтр (25) с хлопчатобумажной прослойкой (26) из одного слоя, например, бязи. Фильтр (25) со сквозным отверстием (27), которое совмещено с отверстием анестезиологической маски (14) (фиг. 2 и 6). По мере увлажнения хлопчатобумажную прослойку (26) заменяют. Между дном (28) корпуса (1) и дном (9) дыхательной трубки (8) имеется технологический зазор (29) до 1 см для циркуляции воздушного потока (фиг. 2).

Алгоритм работы с устройством:

1. Пациент при гипоксической тренировке находится в лежачем положении в удобной для него позе.

2. Процедура гипоксической тренировки проводится в циклично-фракционном режиме: дыхание через устройство 3-5 мин, далее дыхание атмосферным воздухом до 5 мин (один цикл). Число циклов в течении одного сеанса 3-5. Продолжительность курса до 15 сеансов при условии по одному сеансу ежедневно.

3. В начале тренировки при вдохе через отверстия (7) в «мертвое» пространство полости (5) корпуса (1) и отверстие (10) «мертвого» пространства дыхательной трубки (8) поступает атмосферный воздух, содержащий до 20-21% кислорода (О₂), до 0,03-0,04% углекислого газа (СО₂) и до 79-80% газообразного азота (N₂). Общий объем вдыхаемого воздуха составляет 400-500 см³.

4. При вдохе атмосферный воздух из устройства через анестезиологическую маску (14) входит в дыхательную систему пациента.

5. При выдохе часть воздуха остается в «мертвых» пространствах полости (5) корпуса (1), полости (11) дыхательной трубки (8) и полости (24) латексной манжетки (18).

6. При выдохе латексная манжетка (18) раздувается (23) воздухом, проходящим через отверстия (17) в стенке дыхательной трубки (8) с образованием дополнительного «мертвого» пространства (24).

7. После первого выдоха состав воздуха в «мертвых» пространствах (5, 11 и 24): О₂ - 15-16%, СО₂ - 3-4%, N₂ - 79-80%. Общий объем «мертвых» пространств (5, 11 и 24) 200-250 см³.

8. При последующих вдохах происходит смешивание вдыхаемого через отверстия (7) корпуса (1) атмосферного воздуха с воздухом «мертвых» пространств (5, 11 и 24) с образованием дыхательной смеси газов с содержанием СО₂ - 1-1,5%.

9. После 5-минутного тренировочного цикла происходит постепенное увеличение процентного состава СО₂ до 2-2,5% во вдыхаемой газовой смеси. Процентное соотношение углекислого газа определено с помощью газоанализатора ИГМ-014.

10. После 5-минутных восстановительных периодов повторяют 5-минутный тренировочный цикл. Всего за один сеанс проводят 3-5 тренировочных циклов в зависимости от самочувствия пациента.

11. После каждого 5-минутного тренировочного цикла проводили мониторинг артериального давления, частоты сердечных сокращений и уровень насыщения кислородом гемоглобина крови. Для этого использовали пульсоксиметр Pulse Jximeter LK-87. Для контроля артериального давления использовали тонометр ELECTRONIC RAK 289 (таблица).

Таблица. Мониторинг первого сеанса гипоксической тренировки пациентки В., 32 года, с физически активной жизненной позицией (обратилась в связи с повышенным АД)

ИП ВП после 1-го 5ТЦ ВП после 2-го 5ТЦ ВП после 3-го 5ТЦ Через 10 мин после 4-го 5ТЦ начало конец начало конец начало конец начало конец ЧСС 72 76 70 75 68 73 69 72 66 АД 130/80 135/85 130/80 135/90 130/80 130/85 125/80 128/80 125/80 О₂ 96 95 97 97 98 96 97 96 97

Примечание: ИП - исходный показатель перед началом гипоксической тренировки; ВП - восстановительный период; 5ТЦ - пятиминутного тренировочный цикл; ЧСС - число сердечных сокращений в 1 мин; АД - мм рт.ст; О₂ - в %.

12. Мониторинг артериального давления, частоты сердечных сокращений и уровня насыщения кислородом гемоглобина крови выполняют через 10 мин после завершения последнего 5-минутного тренировочного цикла.

13. Через 10 мин после завершения последнего 5-минутного тренировочного цикла: ЧСС - 64 в 1 мин; АД - 125/80 мм рт. ст.; О₂ - 97%.

Положительный эффект работы с устройством

1. Применение устройства позволяет стабилизировать АД и ЧСС у лиц, склонных к артериальной гипертензии и тахикардии; оказывает успокаивающий эффект.

2. Наличие дополнительного «мертвого» пространства обеспечивает постепенное увеличение концентрации СО₂ во вдыхаемом из устройства воздухе.

3. Анестезиологическая маска, прижимаемая пациентом к носороговой области лица, не создает опасности нарушения дыхания при засыпании пациента во время гипоксической тренировки.

4. Работа с устройством не усложняет тренировочный процесс.

5. Введение в конструкцию устройства фильтра с хлопчатобумажной прослойкой позволяет уменьшить поступление влаги в устройство во время дыхания.

6. Конструкция устройства позволяет выполнять его очистку и дезинфекцию после проведения тренировочного сеанса.

7. Конструкция устройства не имеет сложных технических решений и легко может быть воспроизведена.

Список используемой литературы

1. Физиология дыхания: учебно-методическое пособие / И.В Городецкая. - Витебск: ВГМУ, 2012. - 15 с.

2. Физиология дыхания: учебное пособие / А.Г. Зарифьян, Т.Н. Наумова, А.К. Нартаева, И.Е. Кононец. - Бишкек: КРСУ, 2013. - 146 с.

3. Авторское свидетельство СССР № 572268, A61H31/02, опубл. 15.09.1977.

4. Авторское свидетельство СССР № 747474, A61H31/02, опубл. 15.07.1980.

5. Авторское свидетельство СССР № 1123692, A61H31/02, опубл. 15.11.1984.

6. Авторское свидетельство СССР № 1235500, A61H31/02, опубл. 07.06.86.

7. Патент РФ № 2118542, А61М16/00, опубл. 10.09.1998.

8. Патент РФ № 2183475, А61М16/00, опубл. 20.06.2002.

9. Патент РФ № 2221597 А61М16/00, опубл. 20.01.2004.

10. Патент РФ № 2248812, А61М16/00, опубл. 27.03.2005.

11. Патент РФ № 2301081, A61M16/00, опубл. 20.06.2007.

12. Патент РФ № 2303465, A61M16/00, опубл. 27.07.2007.

13. Патент РФ № 2308979, А61М16/00, опубл. 27.10.2007.

14. Патент РФ № 2383360, A61M15/00, опубл. 10.03.2010.

15. Патент РФ № 2383361 А61М16/00, опубл. 10.03.2010.

16. Патент РФ № 2675342, А61М16/00, опубл. 18.12.2018.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к индивидуальному устройству для гипоксической тренировки. Устройство содержит внешний сосуд в виде корпуса с отверстиями для сообщения с окружающей атмосферой и для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда. Устройство имеет средство для отделения доли используемого объема внешнего сосуда, выполненного в виде поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда и внешней поверхности среднего сосуда, выполненного в виде надувной емкости из эластичного материала для отделения доли используемого объема внешнего сосуда. Корпус устройства выполнен в виде цилиндра; в стенке цилиндра выполнены два сквозных отверстия, симметрично ориентированных друг к другу во встречном направлении. Свободный конец корпуса совмещен с выдающимся наружу выступом. На боковой поверхности выступа нанесена резьба. В выступе выполнено сквозное отверстие, открывающееся в полость корпуса; через отверстие, открывающееся в полость корпуса, введена дыхательная трубка, выполненная в виде цилиндра со сквозным отверстием в дне, а свободный конец дыхательной трубки совмещен с коннектором для соединения с анестезиологической маской. Место соединения коннектора с дыхательной трубкой совмещено с крышкой, на внутренней стенке крышки нанесена резьба, конгруэнтная с резьбой на выступе корпуса, в стенке дыхательной трубки под углом 45°, открытым к дну дыхательной трубки, выполнены два сквозных отверстия. Дыхательная трубка помещена в эластическую латексную манжетку с толщиной стенки 0,06 мм, концевые края латексной манжетки герметично совмещены с наружной поверхностью дыхательной трубки и закреплены резиновыми кольцами. Техническим результатом является обеспечение возможности постепенного увеличения концентрации СО₂ в смеси воздуха, вдыхаемого из устройства, в зависимости от продолжительности тренировочного процесса. 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Индивидуальное устройство для гипоксической тренировки, содержащее внешний сосуд в виде корпуса с отверстиями для сообщения с окружающей атмосферой и для дыхательной трубки, соединенной с внутренней камерой, имеющей отверстия в нижней части и помещенной в средний сосуд, выполненный с отверстием вверху для сообщения со средой внешнего сосуда, средство для отделения доли используемого объема внешнего сосуда, выполненного в виде поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешнего сосуда и внешней поверхности среднего сосуда, выполненного в виде надувной емкости из эластичного материала для отделения доли используемого объема внешнего сосуда, отличающееся тем, что корпус устройства выполнен в виде цилиндра; в стенке цилиндра выполнены два сквозных отверстия, симметрично ориентированных друг к другу во встречном направлении, свободный конец корпуса совмещен с выдающимся наружу выступом; на боковой поверхности выступа нанесена резьба; в выступе выполнено сквозное отверстие, открывающееся в полость корпуса; через отверстие, открывающееся в полость корпуса, введена дыхательная трубка, выполненная в виде цилиндра со сквозным отверстием в дне, а свободный конец дыхательной трубки совмещен с коннектором для соединения с анестезиологической маской; место соединения коннектора с дыхательной трубкой совмещено с крышкой, на внутренней стенке крышки нанесена резьба, конгруэнтная с резьбой на выступе корпуса, в стенке дыхательной трубки под углом 45°, открытым к дну дыхательной трубки, выполнены два сквозных отверстия, а дыхательная трубка помещена в эластическую латексную манжетку с толщиной стенки 0,06 мм, концевые края латексной манжетки герметично совмещены с наружной поверхностью дыхательной трубки и закреплены резиновыми кольцами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксация дыхательной трубки в полости корпуса осуществлена резьбовым совмещением крышки дыхательной трубки с выступом корпуса с возможностью их разъединения для дезинфекционной обработки корпуса, дыхательной трубки и латексной манжетки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между полостью анестезиологической маски и полостью дыхательной трубки вставлен фильтр с хлопчатобумажной прослойкой из бязи.