Дыхательный тренажер
BREATHING TRAINER

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапевтическим устройствам, используемым для тренировки дыхательной мускулатуры, а также для профилактики и лечения хронических заболеваний легких.
8
Известен дыхательный тренажер (патент РФ №50115, МПК А61М 16/00, А61М 15/00, опубликовано 27.12.2005), содержащий корпус трубчатой формы с опорой, выполненной с отверстием с возможностью установки съемной эластичной мембраны с нагрузочным отверстием, опора снабжена элементами крепления съемной эластичной мембраны в различных положениях для изменения размеров отверстия для прохода воздуха, образованного частичным перекрытием отверстия опоры съемной эластичной мембраной при ее креплении на опоре.
Недостатком данного устройства является возможность установки только 3 уровней сопротивления в дыхательном контуре (минимальный, средний, максимальный).
8
Известен дыхательный тренажер (патент РФ №2215547, МПК А61М 16/00, опубликовано 10.11.2003), содержащий мундштук, корпус с полой цилиндрической частью, клапан в виде стакана, расположенный в полой части корпуса и взаимодействующий с упором, ограничивающим перемещение клапана, каналы вдоха и выдоха, устройство регулировки их проходного сечения в виде колец, снабженных шкалами с делениями в виде ребер, облегчающими установку требуемого аэродинамического сопротивления вдоху и выдоху.
Недостатком данного тренажера является ограничение в изменении аэродинамического сопротивления вдоху и выдоху, равное делению шкалы, которому соответствует отверстие между двумя ребрами.
8
Наиболее близким решением является дыхательный тренажер (патент РФ №83421, МПК А62В 7/00, опубликовано 10.06.2009), выполненный в виде маски с клапанами вдоха и выдоха и узла формирования усилия сопротивления выдоху, установленного снаружи перед клапаном выдоха. Узел формирования усилия сопротивления выдоху выполнен с возможностью последовательного формирования двух фаз: первой -плавного уменьшения усилия выдоха от априорно установленного, и второй - резкого сброса усилия до 0 до конца выдоха.
Недостатками данного устройства являются:
- низкая точность, плавность хода и скорость регулирования перекрытия дыхательного контура, обусловленные сложностью выбора сопротивления и подборе втулки с разной площадью проходного отверстия, упругой вставки с разной степенью упругости, трубчатого элемента, изготавливаемого из материалов с разными характеристиками жесткости и воздухопроницаемости;
- низкая эффективность тренировок из-за сложности изменения сопротивления путем замены элементов тренажера.
Технической задачей данного изобретения является создание дыхательного тренажера с повышенной точностью, плавностью хода и скоростью регулирования перекрытия дыхательного контура, а также повышенной эффективностью тренировок.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в дыхательный тренажер, содержащий узел формирования усилия сопротивления вдоху и выдоху, имеющий элемент для подсоединения датчика давления, дополнительно введены исполнительное устройство и устройство управления, при этом узел формирования усилия сопротивления вдоху и выдоху выполнен в виде дыхательного контура, состоящего из дыхательной трубки, скрепленной с регулируемой заслонкой, дыхательный контур и исполнительное устройство закреплены на держателе, на боковой поверхности дыхательной трубки выполнено отверстие для подключения датчика давления, соединенного с устройством управления, выход устройства управления соединен с исполнительным устройством, позволяющим изменять угловое положение регулируемой заслонки, регулируемая заслонка выполнена в виде двух цилиндров, вставленных друг в друга с идентичными отверстиями прямоугольной формы, при этом внутренний цилиндр является подвижным и имеет возможность вращения относительно своей оси для линейного изменения площади отверстия заслонки в диапазоне от полного открытия отверстия, равного площади отверстия дыхательной трубки, до полного перекрытия дыхательного контура с минимальным шагом изменения площади отверстия.
Изобретение поясняется рисунками и схемами. На фиг. 1 и фиг. 2 представлен эскиз и сборочный чертеж дыхательного тренажера. На фиг. 3 показан дыхательный тренажер в разрезе, на фиг. 4 - составные части дыхательного контура, на фиг. 5 - составные части регулируемой заслонки. На фиг. 6 изображена структурная схема тренажера. На фиг. 7 показаны положения регулируемой заслонки (стрелками указано движение воздуха):
- слева - регулируемая заслонка находится в положении полного открытия дыхательного контура;
- по центру - регулируемая заслонка находится в положении перекрытия дыхательного контура на 50%;
- справа - регулируемая заслонка находится в положении полного перекрытия дыхательного контура.
Дыхательный тренажер содержит дыхательный контур 1, состоящий из дыхательной трубки 2, скрепленной с регулируемой заслонкой 3, соединенной с исполнительным устройством 4. Дыхательный контур 1 и исполнительное устройство 4 закреплены на держателе 5. На боковой поверхности дыхательной трубки 2 выполнено отверстие 6 для подключения датчика давления 7. Датчик давления 7 соединен с устройством управления 8, сигналы с которого поступают на исполнительное устройство 4. Регулируемая заслонка 3 выполнена в виде двух цилиндров А и Б, вставленных друг в друга с идентичными отверстиями прямоугольной формы шириной L1 и длиной L2. Цилиндр А является динамическим и имеет возможность вращения относительно своей оси и частичного перекрытия отверстия в цилиндре Б, являющимся статическим, тем самым изменяя площадь отверстия (S1) регулируемой заслонки 3. Отверстие в дыхательной трубке 2 имеет площадь S2. Площадь отверстия (S1) регулируемой заслонки 3, когда отверстия в цилиндрах А и Б совпадают, равна площади отверстия (S2) в дыхательной трубке 2.
Работа дыхательного тренажера с учетом вышеприведенного описания происходит следующим образом.
В ходе тренировки пациент дышит через дыхательную трубку 2 дыхательного контура 1, закрепленного на держателе 5. Давление в ротовой полости на вдохе и выдохе фиксируется с помощью датчика давления 7, подключенного к отверстию 6, выполненного в дыхательной трубке 2. Величина давления в виде электрического сигнала поступает в устройство управления 8, где преобразуется в цифровую форму. После расчета параметров дыхания пациента с учетом показаний датчика давления 7, в устройстве управления 8 формируется сигнал управления, подаваемый на исполнительное устройство 4, воздействующее на регулируемую заслонку 3. В результате данного воздействия цилиндр А регулируемой заслонки 3 поворачивается относительно своей оси, частично перекрывая отверстие в цилиндре Б, тем самым изменяя площадь отверстия S1 регулируемой заслонки 3. За счет перемещения цилиндров А и Б относительно друг друга происходит линейное перекрытие отверстий цилиндров.
С устройства управления 8 подаются сигналы, соответствующие углу перекрытия дыхательного контура 1, на исполнительное устройство 4, которое поворачивает динамический цилиндр А на заданный угол относительно статического цилиндра Б. Ширина L1 отверстий в регулируемой заслонке 3 влияет на точность регулирования и время перекрытия дыхательного контура. Так при увеличении ширины L1 отверстий повышается точность перекрытия дыхательного контура вследствие того, что уменьшается минимальное изменение перекрытия дыхательного контура при вращении динамического цилиндра А относительно своей оси на одну условную единицу, соответствующую шагу исполнительного устройства. При уменьшении ширины L1 отверстий повышается скорость регулирования перекрытия дыхательного контура 1 из-за увеличения минимального изменения перекрытия дыхательного контура 1 при вращении динамического цилиндра А относительно своей оси на одну условную единицу, соответствующую шагу исполнительного устройства. Данный параметр зависит от минимального шага исполнительного устройства и выбирается, исходя из соотношения важности двух параметров: точность регулирования и скорость перекрытия дыхательного контура.
Таким образом, применение данного изобретения повышает точность, скорость и плавность регулирования перекрытия дыхательного контура тренажера. Тем самым достигается повышенная эффективность тренировок.