Устройство для нормализации функции и тренировки дыхательной системы Советский патент 1993 года по МПК A61H31/02 

Ч

VJ

ю ю ел

00 Ч)

Использование: в медицинской технике, в устройствах для проведения тренировки и нормализации функции дыхательной системы. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные корпус 1 с емкостью мертвого пространства 2, смеситель 6 с диафрагмой 5 подачи атмосферного воздуха, золотниковый узел 7, патрубок 8 с дополнительной емкостью мертвого пространства и загубник 9. Золотниковый узел представляет собой установленные коаксиально цилиндр 7 с торцовыми крышками 11, 12, поворотную гильзу 16 с запорными участками на наружной поверхности и распределитель 13 с запорным элементом. Распределитель 13 выполнен в виде стакана с заглушкой и снабжен приводом 19 для осевого перемещения. На боковой поверхности стакана выполнен ряд сквозных отверстий 17, расположенных вдоль его образующей и сообщающих полость стакана с воздухоподво- дящей магистралью, и ряд радиальных отверстий 18, сообщающих полость стакана с линией подачи воздуха к пациенту. Стакан установлен в кольцевой направляющей гильзы. Длина участка расположения отверстий 17 больше длины кольцевой направляющей. 5 ил. Ё

Шиг.1

v з

10/

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам искусственного дыхания и может быть использовано для лечения и профилактики дыхательной и сердечно-сосудистой сие- тем.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выбора концентрации углекислого газа в дыхательной смеси, обеспечения раз- личных.режимов дыхания и плавного регулирования величины нагрузки на дыхательную систему.

Указанная цель достигается тем, что устройство для нормализации функции и тре- нировки дыхательной системы, содержащее корпус с емкостью мертвого объема, выполненной в виде параллельно расположенных лабиринтных каналов и заглубник; согласно предлагаемого решения дополни- тельно содержит диафрагму регулирования подачи окружающего воздуха, смеситель и золотниковый узел, состоящий из цилиндрического корпуса с внутренней полостью эллиптического сечения, внутри которой размещена гильза с эллиптической поверхностью с диаметрально расположенными отверстиями в верхней и нижней ее частях и внутренней полостью, разделенной на две герметричные части кольцевым выступом, расположенным в центре полости и служащим посадочным местом для золотника, изготовленного в виде полого, закрытого с двух сторон цилиндра, снабженного в верхней части отверстиями и штоком с пластин- чатым клапаном, перекрывающим эти отверстия, а по образующей цилиндра выполнен ряд отверстий и ряд боковых отверстий, суммарная площадь которых равна площади сечения трахеи. Гильза прикрепле- на к верхней и нижней крышкам цилиндрического корпуса с возможностью ее соосного поворота относительно корпуса. В нижней крышке имеется микрометрический винт выбора величины нагрузки на дыха- тельную систему, с помощью которого золотник присоединен к золотниковому узлу через резиновый патрубок, объем которого вместе с объемом золотникового узла представляет собой дополнительное мертвое пространство, равное среднему объему мертвого пространства легких человека, исключенного во время процедуры носоглотки.

На фиг.1 изображено устройство для нормализации функции и тренировки дыхательной системы, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1 при одном положении гильзы в золотниковом узле; на фиг.З - то же, при положении гильзы, повернутой на 90° относительно положения, показанного на фиг.2; на фиг.4 - поперечное сечение золотникового узла; на фиг.5 - поперечное сечение золотникового узла, в котором гильза повернута на 180° относительно положения на фиг,4.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с емкостью мертвого пространства 2, выполненной в виде параллельно расположенных лабиринтных каналов, образованных внутри корпуса перегородками 3, отверстие 4, равное диаметру трахеи, диафрагму 5 подачи окружающего воздуха, смеситель б, золотниковый узел с цилиндрическим корпусом 7, патрубок 8, загубник (мундштук) 9 (фиг.1). Золотниковый узел содержит цилиндрический корпус 7 с внутренней полостью эллиптического сечения, внутри которой размещена гильза 10 с верхним отверстием 21 и нижним 20 и эллиптической внешней поверхностью, жестко прикрепленная к верхней крышке 11 и нижней крышке 12 корпуса 7. Внутри гильзы 10 размещен золотник 13 в виде полого, закрытого с двух сторон цилиндра, в верхней части которого имеются отверстия 14 и шток 15с пластинчатым клапаном 16 перекрытия этих отверстий 14. По образующей цилиндра золотника 13 имеется ряд отверстий 17, а также ряд боковых отверстий 18, суммарная площадь которых равна площади сечения трахеи. В нижней крышке 12 имеется микрометрический винт выбора величины нагрузки 19, закрепленный с золотником 13, позволяющий золотнику 13 подниматься и опускаться относительно кольцевого выступа гильзы 10 и определяющий этим площадь сечения отверстий 17, пропускающих дыхательную смесь.

Золотниковый узел обеспечивает регулируемую величину нагрузки на дыхательную систему и следующие режимы дыхания:

1) свободное дыхание;

2) свободный вдох, выдох с нагрузкой;

3) свободный выдох, вдох с нагрузкой.

На фиг.2 и 3 золотниковый узел изображен без золотника. Для наглядности символами изображена его функция. Сплошной стрелкой () обозначено направление движения дыхательной смеси без нагрузки на дыхательную систему, пунктирной ()- направление движения дыхательной смеси с нагрузкой на дыхательную систему.

Устройство работает следующим образом.

В режиме свободного дыхания при открытой диафрагме 5 воздух через отверстие 4 и емкость мертвого пространства 2, а также через диафрагму 5 поступает при вдохе в смеситель 6, золотниковый узел, патрубок 8 и загубник 9 в дыхательную систему человека. При этом гильзу 10 располагают внутри корпуса 7 золотниковой системы с помощью крышек 11 или 12 так, чтобы их эллиптические поверхности были расположены соосно (см.фиг. 1 и 2). Смесь воздуха свободно без сопротивления проходит через золотниковый блок между эллиптическими поверхностями. При этом золотник 13 с отверстиями 14, 17 и 18 и клапаном 16 в работе не участвуют. При вдохе дыхательная смесь воздуха с образовавшимся С02 проходит через устройство в обратном направлении, сохраняясь в нем для вдоха.

В режиме свободный выдох, вдох с нагрузкой гильзу 10 поворачивают внутри корпуса 7 золотниковой системы на 90° с помощью поворота крышек 11 и 12 (см. фиг.З и 4). При этом перекрывается свободный ход дыхательной смеси через золотниковый узел. При выходе дыхательная смесь проходит через загубник 9 и патрубок 8 (фиг.1) в объем меду корпусом 7 и гильзой 10, затем через нижнее отверстие 20 в гильзе 10 попадает внутрь золотника 13 через отверстия 18. Из золотника 13 через отверстия 14 под открытым клапаном 16 дыхательная смесь идет без нагрузки через верхнее отверстие 21 гильзы 10 в смеситель 6 .мертвое пространство 2.

При вдохе дыхательная смесь идет в обратном направлении. Смесь поступает из мертвого пространства 2 в смеситель 6. С помощью диафрагмы 5, согласно ее градуировки, можно менять концентрации С02 в дыхательной смеси. При увеличении пропускной способности диафрагмы 5 подачи воздуха из окружающего пространства концентрация С02 в дыхательной смеси уменьшается. Дыхательная смесь с заданной с помощью диафрагмы 5 концентрации С02 поступает в объем между корпусом 7 и гильзой 10, затем через верхнее отверстие 21 гильзы 10 и малые отверстия 17 по образующей золотника 13 попадает внутрь золотника 13, При этом отверстия 14 закрыты клапаном 16. Из золотника 13 через нижние отверстия 18 золотника и нижнее отверстие 20 гильзы 10 смесь попадает в патрубок 8 и загубник 9.

В режиме свободный вдох, выдох с нагрузкой гильзу 10 поворачивают с помощью крышек 11 и 12 внутри корпуса 7 на 180° относительно положения, показанного на фиг.4 (см. фиг.5, стрелкой показан выдох). При вдохе дыхательная смесь заданной концентрации поступает из смесителя 6 в объем между корпусом 7 и гильзой 10, затем нижнее отверстие 20 в гильзе 10 и большие

отверстия 18 в нижней части золотника 13 поступает внутрь золотника 13, поднимает клапан 16, проходит через верхние отверстия 14 золотника 13 и верхнее отверстие

гильзы 10 поступает в патрубок 8 и загубник 9.

Нагрузка на дыхательную систему при выдохе осуществляется за счет того, что при выдохе клапан 16 опускается и закрывает

отверстия 14 золотника 13, и дыхательная смесь проходит только через часть малых отверстий 17 по образующей золотника 13. Количество малых отверстий 17 регулируется винтом 19.

Изготовлен и прошел успешно клинические испытания образец предлагаемого устройства (см. фото). Корпус 1 с объемом мертвого пространства 2 выполнен в виде

цилиндра, перегородки 3 внутри корпуса - в виде усеченных круговых дисков из листовой нержавеющей стали. Золотник 13 имеет девять отверстий по образующей диаметром 2 мм. Объем мертвого пространства

соответствует среднему объему легких человека,

Концентрация С02 в дыхательной смеси может превышать концентрацию в окружающей среде от 1 % до 5%. Значение цифр на

шкале диафрагмы 5 соответствует превышению процентного содержания в дыхательной смеси над концентрацией в окружающей среде.

При полностью открытой диафрагме 5

превышение процентного содержания CU2 будет равно 1 %. Закрывая последовательно диафрагму 5 превышение процентного содержания в дыхательной смеси можно сделать равным 2%, 3%, 4%. 5%. Экспериментальные измерения, расчеты и внесенные согласно с ними конструктивные поправки в устройство сделаны с учетом значений: 1) концентрация CU2 в атмосфере - 0,03%; 2) концентрация С02 в выдыхаемой смеси человека - 5%. Эти значения достаточно стабильны,

Применение устройства для лечения и профилактики.

Сопротивление вдоху и выдоху показа- но на хроническом обструктивном бронхите. Заниматься по этой методике предлагают Кокосов А.Н. и Стрельцова Э.В. (1982) больным с выраженной обструкцией дыхательных путей, сопровождающейся одышкой в покое. Эта методика основана на тренировке дыхательных мышц.

В противоположность гимнастическим приемам, тренирующим вдох и выдох, Стрельниковой А.Н. (1974 г.) был предложен способ лечения болезней, связанных с потерей голоса и получил название гимнастика вдоха. Названная методика рассчитана на тренировку только вдоха, предоставляя выдоху быть произвольным.

В режиме свободное дыхание в устройстве участвует дополнительное мертвое пространство 2, диафрагма 5 подачи окружающего воздуха, смеситель 6. ДМП используется для лечения бронхиальной астмы. Показанием к его применению является наличие синдрома гипервентиляции. Если при методике волевой ликвидации глубокого дыхания Бутейко существуют проти- вопоказания при психических заболеваниях и умственных дефектов, не позволяющих понять суть метода и освоить способ лечения заболевания, то устройство исключает субъективные качества пациента.

Метод дыхания через ДМП использовал Поляков В.А. (1974, 1975, 1977) при лечении больных с хроническими неспецифичёскими заболеваниями легких, а также больных после операции. Тренировки через ДМП приводили к уменьшению одышки, улучшали регулировку дыхания, увеличивали объем дыхательных путей. Поскольку исследования показали, что большинство людей обладают неправильным дыханием, т.е. дыхание сопровождается гипервентиляцией, устройство может быть широко использовано в профилактических целях.

В.С.Тарфель (1965) и сотрудники использовали дыхание через ДМП для повышения выносливости спортсменов.

В.О.Яхонтов (1968, 1971) обнаружили увеличение выносливости и работоспособности после 20-дневной тренировки дыхания через ДМП. Время работы до отказа на велоэргометре увеличилось на 40%.

Акт клинических испытаний устройства прилагается.

Формула изобретения Устройство для нормализации функции и тренировки дыхательной системы, содержащее съемный загубник, корпус с емкостью мертвого пространства, средство регулируемой подачи атмосферного воздуха и средство для регулирования сопротивления дыханию, отличающееся тем, что, с целью выбора и обеспечения стабильмости концентрации С02 в дыхательной смеси и различных режимов дыхания за счет независимого регулирования величины сопротивления дыханию на вдохе и выдохе, средство регулирования сопротивления дыханию выполнено в виде золотникового узла, представляющего собой коаксиально установленные цилиндр с торцовыми крышками, поворотную гильзу с запорными участками на наружной поверхности и

распределитель с запорным элементом, гильза на внутренней поверхности имеет кольцевую направляющую для распределителя, выполненного в виде стакана с заглушкой, снабженного приводом осевого

перемещения и установленного в полости гильзы с образованием двух сообщающихся камер, одна из которых сообщена с полостью распределителя посредством упомянутого запорного элемента и ряда

отверстий, выполненных вдоль образующих стакана, причем длина участка расположения отверстий больше длины кольцевой направляющей, а другая - посредством радиальных отверстий, выполненных в боковой поверхности стакана, причем средство регулируемой подачи атмосферного воздуха выполнено в виде смесителя с диафрагмой, установленного между корпусом и золотниковым узлом, сообщенным с загубником посредством дополнительно введенного патрубка, имеющего емкость мертвого пространства.

Фиг. 2

Фиг.5