ТРЕНАЖЕР ДЫХАТЕЛЬНЫЙ
RESPIRATORY TRAINER

Изобретение относится к медицинской технике, к немедикаментозным средствам общеоздоровительного воздействия на организм и повышения физических возможностей человека через дыхательную систему, в частности, к устройствам для дыхания гипоксически-гиперкапническими смесями разных составов с регулируемым сопротивлением вдоху/выдоху, и может быть использовано в лечебно-профилактических целях как в лечебных учреждениях, так и в бытовых условиях.
Общеизвестно, что в норме (у здорового человека) организм самостоятельно поддерживает нормальное содержание углекислого газа в крови в пределах 6,5-7,0% (нормокапния). Вследствии неправильного дыхания и других поведенческих факторов при стрессах, гиподинамии, воздействия других неблагоприятных факторов, а также с возрастом в организме могут возникать отклонения от нормального содержание углекислого газа в крови (дефицит углекислого газа или гипокапния). В результате нарушаются регуляция тонуса гладкой мускулатуры, кровоснабжение органов, повышается артериальное давление, соответственно формируется и усиливается тяжесть гипертонической болезни, ишемической болезни, стенокардии, бронхиальной астмы, хронического бронхита, сахарного диабета, болезней пищеварительного тракта и других заболеваний.
Для профилактики и лечения указанных отклонений широко применяются гипоксически-гиперкапнические тренировки органов дыхания (гипоксически-гиперкапническое воздействие на организм), а также тренировки с повышенным сопротивлением (препятствием) вдоху/выдоху.
2
2
Гипоксические тренировки - это дыхание гипоксическими смесями (с пониженным содержанием кислорода в смеси). При дыхании газовоздушной смесью с низким содержанием кислорода в организме человека в процессе адаптации к гипоксии развивается комплекс приспособительных реакций, результатом которых является возникновение эндогенных типов дыхания с использованием эндогенного кислорода, находящегося в жировой ткани, и сжигание не окисленных продуктов метаболизма в организме до СO и НO (углекислый газ и вода). В результате гипоксического дыхания увеличиваются физиологические резервы организма - раскрываются резервные капилляры, происходит выброс в кровяное русло дополнительных эритроцитов, увеличиваются объем циркулирующей крови, улучшается кровоснабжение тканей и доставка кислорода, в том числе и эндогенного, в клетки, нормализуется обмен веществ, улучшаются функциональное состояние, работоспособность, жизнеспособность организма и качество жизни человека.
Гиперкапнические тренировки - это дыхание гиперкапническими смесями (с повышенным содержанием углекислого газа во вдыхаемом воздухе). Известно, что углекислый газ является важнейшим фактором, влияющим на важнейшие биологические и физиологические процессы. Углекислый газ влияет на обмен веществ в клетках, на состояние гладкой мускулатуры внутренних органов и сосудов, на состояние нервной системы, на кислотно-щелочное равновесие в организме, на процесс отделения кислорода от гемоглобина во время прохождения крови через капилляры и последующего его поступления в ткани. Организм человека активно реагирует на повышение углекислого газа в крови и в тканях в результате возбуждения гиперкапнических хеморецепторов. При снижении содержания углекислого газа подобной реакции не отмечается, так как у человека нет хеморецепторов, реагирующих на снижение углекислого газа. Это подчеркивает значение гиперкапнических тренировок для поддержания необходимого содержания углекислого газа в крови и в тканях.
Тренировки с повышенным сопротивлением (препятствием) вдоху/выдоху позволяют не только улучить газообмен, но и увеличить силу и выносливость дыхательной мускулатуры, эффективно использовать возможности всей дыхательной системы для оздоровления самой дыхательной системы и всего организма. При увеличении сопротивления вдоху тренировке подвергаются мышцы вдоха (преимущественно мышцы диафрагмы). При увеличении сопротивления выдоху тренировке подвергаются мышцы выдоха (преимущественно мышцы пресса и межреберные мышцы). Такие тренировки кроме положительного влияния на дыхательную мускулатуру способствуют гимнастике бронхов, улучшают отток лимфы и венозный отток, бронхиальную проходимость, газообмен на уровне альвеол, дренажные функции бронхиального дерева, процессы очистки бронхов и легких. Тренировки с повышенным сопротивлением (препятствием) вдоху/выдоху обязательны при подготовке спортсменов, специалистов, использующих средства защиты органов дыхания -противогазы, скафандры, акваланги и т.п.
Широко известны дыхательные гимнастики, например, гимнастики Стрельниковой и Бутейко, гимнастики боевых систем, в которых используют приемы искусственного повышения сопротивления дыханию в природных дыхательных путях (прижатия крыльев носа на вдохе - увеличение сопротивления вдоху, выдох через сжатые зубы со звуком «тсссс» - увеличение сопротивления выдоху).
Недостатком дыхательных гимнастик является то, что насыщение углекислым газом не контролируется ничем, кроме собственных ощущений человека, а это очень субъективно и может не только не улучшить, но и ухудшить состояние здоровья.
Для проведения тренировок органов дыхания используются специальные устройства (дыхательные тренажеры), позволяющие регулировать сопротивление вдоху/выдоху, задавать режимы гипоксически-гиперкапнического воздействия на организм и управлять ими независимо от субъективных ощущений человека.
Такие устройства (дыхательные тренажеры) широко описаны в источниках научно-технической и патентной информации. В качестве аналогов заявляемого дыхательного тренажера выбраны следующие известные устройства.
Дыхательный аппарат для проведения дыхательной гипоксической стимуляции (известен по авторскому свидетельству СССР №1526699, МПК А61М 16/00, дата подачи заявки 15.03.1988).
Дыхательный аппарат содержит маску с клапанами выдоха и вдоха, патрон, поглощающий двуокись кислорода, пылевой фильтр, тройник, выполненный с внутренней и внешней диафрагмами и патрубком для присоединения дыхательного мешка, воздушные каналы вдоха и выдоха. Внутренняя диафрагма соединяет канал вдоха с дыхательным мешком, а внешняя диафрагма - с атмосферой. В диафрагмах выполнены проходные отверстия.
Дыхательный аппарат работает следующим образом.
При выдохе воздух с пониженным содержанием кислорода через клапан и канал выдоха поступает в патрон с химическим поглотителем углекислого газа и далее через пылевой фильтр поступает в дыхательный мешок и частично выбрасывается в окружающую атмосферу через диафрагмы.
При вдохе газовоздушная смесь с пониженным содержанием кислорода из дыхательного мешка через отверстие внутренней диафрагмы, канал и клапан вдоха поступает на вдох. Одновременно на вдох поступает воздух из окружающей среды через отверстие внешней диафрагмы.
Соотношение потоков, поступающих на вдох из дыхательного мешка и с окружающей атмосферы, определяется площадями отверстий, выполненных во внутренней и внешней диафрагме.
Поскольку количество воздуха, подсасываемого с окружающей атмосферы, определяется площадями отверстий, выполненных во внутренней и внешней диафрагме, концентрация кислорода в газовоздушной смеси вдоха устанавливается постоянной.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, содержащий средства подключения к дыхательным путям пользователя, эластичную камеру в виде дыхательного мешка, каналы подвода к органам дыхания атмосферного воздух и газовоздушной смеси из дыхательного мешка, дроссельные устройства, установленные в каналах.
Дыхательный аппарат не предусматривает регулирования состава гипоксически-гиперкапничной дыхательной смеси, поскольку дроссельные устройства (отверстия в диафрагмах) нерегулируемые. В аппарате отсутствуют средства создания сопротивления вдоху/выдоху и его регулирования. Все указанное ограничивает режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм.
Известно устройство для лечения органов дыхания и кровообращения (авторское свидетельство СССР №1607817, МПК A61M 16/00, дата подачи заявки 11.02.1987).
Устройство содержит дыхательную маску, единый канал вдоха/выдоха в виде патрубка, дыхательный мешок, соединенный с патрубком, стабилизатор состава газа вдоха, выполненный в виде прямоугольного отверстия, вырезанного в патрубке, и ручной заслонки, установленной на патрубке с возможностью продольного перемещения вдоль указанного отверстия и частичного его перекрытия. Заслонка выполнена со шкалой содержания кислорода и углекислого газа в смеси вдоха.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно по шкале не ручной заслонке задают необходимое содержание свежего воздуха в смеси вдоха. Затем дыхательную маску закрепляют на голове пациента.
При выдохе дыхательная смесь через патрубок поступает преимущественно в дыхательный мешок, меньшей частью через прямоугольное отверстие в патрубке в атмосферу.
При вдохе в патрубок поступает дыхательная смесь из дыхательного мешка и атмосферный воздух через отверстие в патрубке, частично перекрытое ручной заслонкой. В патрубке оба потока смешиваются. Через несколько минут состав смеси вдоха (содержание кислорода и углекислого газа в смеси) стабилизируется в пределах, соответствующих заданию на шкале ручной заслонки.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, содержащий средства подключения к дыхательным путям пользователя, эластичную камеру в виде дыхательного мешка, каналы подвода к органам дыхания атмосферного воздух и газовоздушной смеси из дыхательного мешка, регулируемое дроссельное устройство, установленное в канале подвода атмосферного воздух.
Режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм ограничены отсутствием средств создания сопротивления вдоху/выдоху и его регулирования.
Известен дыхательный тренажер, как физиотерапевтическое устройство (патент Российской Федерации №2196612, МПК А61М 16/00, дата подачи заявки 06.07.1987).
Тренажер содержит составной корпус, средства регулирования сопротивления дыханию, клапанные устройства вдоха и выдоха. Корпус включает полый цилиндр и размещенный соосно в полости цилиндра стакан, герметично соединенный со своего открытого торца с полым цилиндром.
В боковой стенке полого цилиндра и в боковой стенке стакана выполнены сквозные отверстия, закрытые снаружи упругими кольцевыми диафрагмами. На полом цилиндре и стакане на участке упругих кольцевых диафрагм расположены подвижные разрезные хомутики. Разрезные хомутики установлены с возможностью углового поворота относительно полого цилиндра и стакана и регулирования проходных сечений сквозных отверстий. При постоянной величине зазора в разрезных хомутиках возможность регулировки сопротивления дыханию обеспечивается выполнением отверстий или в виде ряда отверстий с постепенно увеличивающимся диаметром, или в виде расширяющихся прорезей.
При вдохе упругая диафрагма, установленная на полом цилиндре и являющаяся клапаном выдоха, закрывает отверстия полого цилиндра, упругая диафрагма, установленная на стакане и являющаяся клапаном вдоха, открывает отверстия стакана, расположенные в зазоре разрезного хомутика.
При выдохе упругая диафрагма, являющаяся клапаном вдоха, закрывает отверстия стакана, а упругая диафрагма, являющаяся клапаном выдоха, открывает отверстия полого цилиндра в зазоре разрезного хомутика.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, включающий каналы вдоха и выдоха, в которых установлены регулируемые дроссельные устройства.
Конструкция тренажера не предусматривает регулирования состава гипоксически-гиперкапничнои дыхательной смеси, что ограничивает режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм.
Известно индивидуальное дыхательное устройство, предназначенное для создания гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси (патент Российской Федерации №2336907, МПК А61М 16/00, дата подачи заявки 06.02.2006).
Устройство содержит дыхательную маску, внутреннее пространство которой соединено с двумя мешками для сбора выдыхаемого воздуха, через два заборника атмосферного воздуха, которые расположены по бокам дыхательной маски и выполнены с регуляторами вдыхаемой воздушной смеси. Регуляторы вдыхаемой воздушной смеси состоят из ряда пробок со сквозными отверстиями разного диаметра. Пробки установлены в сквозных отверстиях, выполненных в заборниках атмосферного воздуха.
Устройство имеет раздельные каналы вдоха и выдоха, изолированные клапанами вдоха и выдоха, расположенными в дыхательной маске. Каналы выдоха образованы клапаном выдоха и соединительными трубками, соединяющими внутреннее пространство маски с заборниками атмосферного воздуха. Каналы вдоха образованы заборниками атмосферного воздуха с закрепленными на них мешками и клапанами вдоха, через которые заборники атмосферного воздуха соединяются с внутренним пространством маски.
При выдохе (клапаны вдоха закрыты) воздух с пониженным содержанием кислорода через клапан выдоха поступает в заборники атмосферного воздуха, в мешки для сбора воздуха выдоха и частично выбрасывается в окружающую атмосферу через отверстия в пробках.
При вдохе (клапан выдоха закрыт) клапаны вдоха открываются. Воздушная смесь с пониженной концентрацией кислорода и повышенной долей углекислого газа из мешков для сбора выдыхаемого воздуха через заборники атмосферного воздуха поступает на вдох. Одновременно на вдох поступает воздух из окружающей среды через сквозные отверстия в пробках. Соотношение потоков, поступающих на вдох из мешков и с окружающей атмосферы через сквозные отверстия в пробках, определяется аэродинамическим сопротивлением общего диаметра сквозных отверстий в пробках и общего диаметра входных отверстий в мешках.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, включающий средства подключения к дыхательным путям пользователя, эластичную камеру в виде дыхательного мешка, каналы подвода к органам дыхания атмосферного воздуха и газовоздушной смеси из дыхательного мешка, регулируемое дроссельное устройство, установленное в канале подвода атмосферного воздуха.
Режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм ограничены отсутствием средств создания сопротивления вдоху/выдоху и его регулирования.
Известен дыхательный тренажер, предназначенный для профилактики и лечения заболеваний дыханием гипоксически-гиперкапнической воздушной смесью (патент Российской Федерации №2467771, МПК А61М 16/00, дата подачи заявки 16.08.2010).
Дыхательный тренажер состоит из маски для присоединения тренажера к органам дыхания пользователя, дыхательного мешка и смесителя-регулятора вдыхаемый смеси. Смеситель-регулятор установлен в отверстии в нижней части маски. Дыхательный мешок соединен с нижним основанием смесителя-регулятора.
Смеситель-регулятор может быть выполнен в виде цилиндра с отверстием в нижнем основании, которое перекрыто упругими эластичными лепестками, и с отверстием для атмосферного воздуха на боковой поверхности, которое также перекрыто упругими эластичными лепестками. Упругие эластичные лепестки обеспечивают минимальное сопротивление вдоху/выдоху при постоянном соотношении свежего воздуха и выдыхаемого воздуха в дыхательной смеси.
Смеситель-регулятор может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с отверстиями в нижнем основании и на боковой поверхности. Внутри корпуса расположен цилиндр с возможностью ручного вращения, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса. Указанный цилиндр выполнен с отверстием в стенке цилиндра и сегментом в основании. При вращении цилиндра его стенка с отверстием частично перекрывает отверстие на боковой поверхности корпуса, а сегмент перекрывает часть отверстия в основании корпуса.
Смеситель-регулятор при вдохе регулирует поступление и смешивание двух газовых потока: свежий воздух и смесь из дыхательного мешка, а при выдохе разделяет поток выдыхаемого воздуха на два потока: в дыхательный мешок и в атмосферу, обеспечивая заданное соотношении между свежим воздухом и выдыхаемым воздухом.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, содержащей средства подключения к дыхательным путям пользователя, эластичную камеру в виде дыхательного мешка, каналы подвода к органам дыхания атмосферного воздуха и газовоздушной смеси из дыхательного мешка.
Режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм ограничены отсутствием средств создания сопротивления вдоху/выдоху и его регулирования.
Известен респиратор для приготовления гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси (авторское свидетельство СССР на изобретение №1174043, МПК A62B 18/02, дата подачи заявки 29.04.1984). Респиратор может быть использован как тренажер для тренировки и восстановления дыхания пользователей, в том числе спортсменов.
Респиратор состоит из корпуса, выполненного в виде полого жесткого цилиндра, внутри которого установлена перегородка, разделяющая полость цилиндра на две камеры. Первая камера соединена с органами дыхания пользователя через средства подключения респиратора к дыхательным путям (маска с эластичным ремешком). Вторая камера соединена с атмосферой через канал, выполненный в корпусе на участке второй камеры. Первая и вторая камера соединены между собой через канал, выполненный в перегородке. Канал сообщения второй камеры с атмосферой выполнен в корпусе в наиболее удаленном от лица пользователя месте.
Респиратор используют следующим образом.
Маску надевают на лицо пользователя и фиксируют на голове с помощью эластичного ремешка. При дыхании во время приема процедуры во внутреннем объеме цилиндрического корпуса концентрация газов дыхательной смеси в каждом цикле устойчивого рабочего режима респиратора колеблется вокруг средних величин в зависимости от глубины дыхания. Если в одиночной камере респиратора (без перегородки) средний состав вдыхаемый смеси содержит 18,5 объемных % кислорода и 2,3 объемных % углекислого газа, то последовательное соединение двух таких камер дает величины объема кислорода и углекислого газа в вдыхаемый смеси соответственно 16,5 и 3,7 объемных %.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, содержащий две сообщенные между собой камеры, первая из которых соединена со средствами подключения тренажера к дыхательным путям пользователя, а вторая соединена с атмосферой.
Указанный респиратор, как устройство для гипоксически-гиперкапнической тренировки организма, имеет ограниченные возможности регулирования состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси, поскольку изменение состава дыхательной смеси может быть реализовано только путем изменения соотношения объемов первой и второй камеры, требует изготовления ряда респираторов с разным соотношением объемов указанных камер. В респираторе отсутствуют средства, создающие сопротивление (препятствие) вдоху/выдоху и, соответственно, его регулирования. Все указанное ограничивает режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм.
В качестве прототипа выбран тренажер дыхательный индивидуальный, известный по патенту Российской Федерации RU 2118542, МПК А61M 16/00, дата подачи заявки 30.05.1997.
Тренажер дыхательный индивидуальный содержит внутреннюю камеру (первую камеру), соединенную со средствами подключения тренажера к дыхательным путям пользователя (дыхательная трубка), среднюю (вторую) камеру, соединенную с внутренней (первой) камерой, внешнюю (третью) камеру, соединенную со средней (второй) камерой и с окружающей атмосферой. Внутренняя камера (первая камера) соединена со средней (второй) камерой через отверстия со средствами изменения величины площади проходного сечения отверстий (через регулируемое дроссельное устройство). Тренажер содержит средства для отделения части используемого объема внешней (третьей) камеры (средства регулирования рабочего объема камеры), которые выполнены в виде поперечной перегородки, прилегающей к внутренней поверхности внешней камеры и к внешней поверхности средней камеры с возможностью аксиального перемещения и фиксации, или в виде, по меньшей мере, одной надувной емкости из эластичного материала, размещенной между наружной поверхностью средней камеры и внутренней поверхностью внешней камеры.
Лечебно-профилактическое воздействие тренажера на организм человека определяется дыханием гипоксически-гиперкапнической средой и наличием сопротивления вдоху/выдоху.
Регулирование состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси выполняют путем регулирования рабочего объема внешней (третьей) камеры при настройке режима тренажера.
Регулировка сопротивления вдоху/выдоху выполняют путем регулирования величины проходного сечения отверстий, через которые первая камера соединена со второй камерой.
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: тренажер дыхательный, содержащий первую камеру, соединенную со средствами подключения тренажера к дыхательным путям пользователя, вторую камеру, соединенную с первой камерой, третью камеру, соединенную со второй камерой, средства регулирования состава дыхательной смеси и средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху.
Указанная конструкция-прототип имеет следующие недостатки: не позволяет раздельно и независимо регулировать сопротивление вдоху и сопротивление выдоху; возможности регулирования состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси ограничены размерами третьей камеры - для достижения высокой степени гиперкапнии дыхательной смеси третья камера должна иметь значительные габариты; сложность конструкции, связанная с необходимостью использования средств изменения рабочего объема внешней (третьей) камеры.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования тренажера дыхательного, в котором за счет особенностей конструкции обеспечивается возможность регулирования (изменения) состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси в широких пределах простыми техническими средствами, раздельного и независимого регулирования сопротивления (препятствия) вдоху и выдоху, что расширяет возможности выбора режимов использования тренажера и его оздоровительного воздействия на организм.
По первому варианту изобретения поставленная задача решается тем, что в тренажере дыхательном, содержащем первую камеру, соединенную со средствами подключения тренажера к дыхательным путям пользователя, вторую камеру, соединенную с первой камерой, третью камеру, соединенную со второй камерой, средства регулирования состава дыхательной смеси, средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху, установленные в канале сообщения первой камеры со второй камерой, согласно изобретению, вторая камера соединена с атмосферой, третья камера выполнена эластичной, средства регулирования состава дыхательной смеси выполнены в виде регулируемого дроссельного устройства, установленного в канале сообщения второй камеры с третьей камерой, и регулируемого дроссельного устройства, установленного в канале сообщения второй камеры с атмосферой, а средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху выполнены с возможностью раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху.
2
2
Указанные признаки являются существенными признаками изобретения по первому варианту, так как обеспечивают возможность регулирования состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO в дыхательной смеси) в широком диапазоне с помощью простых технических средств, а также возможность раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху, что расширяет режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм пользователя.
Средства регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху по первому варианту тренажера могут иметь различные схемы выполнения.
Средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху могут быть выполнены в виде регулируемого дроссельного устройства с запорным элементом, который установлен в проходном сечении устройства с возможностью перемещений в противоположные стороны относительно плоскости проходного сечения, и регулируемых упоров, ограничивающих величину указанных перемещений.
Запорный элемент регулируемого дроссельного устройства может быть выполнен в виде свободно установленного шара, или в виде консольного лепестка с возможностью ее упругого отклонения в противоположные стороны.
Указанные выполнения запорного элемента являются техническими эквивалентами, обеспечивающими возможность раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху.
Средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху могут быть выполнены в виде параллельно соединенных обратного клапана и регулируемого дроссельного устройства, а также регулируемого дроссельного устройства, последовательно соединенного с указанными параллельно включенными дроссельным устройством и обратным клапаном.
Обратный клапан может быть выполнен с направлением потока в сторону первой камеры, или в сторону второй камеры.
При выполнении обратного клапана с направлением потока в сторону первой камеры сопротивление выдоху всегда выше сопротивления вдоху. При выполнении обратного клапана с направлением потока в сторону второй камеры сопротивление вдоху всегда выше сопротивления выдоху. Это дополнительно расширяет режимы использования тренажера.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, могут быть выполнены в виде окна, вырезанного в корпусе второй камеры, и втулки, герметично соединенной с третьей камерой и установленной на корпусе второй камеры с возможностью перемещения вдоль указанного окна.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, также могут быть выполнены в виде втулки, установленной на корпусе второй камеры с возможностью вращения вокруг продольной оси корпуса с отверстиями, вырезанными в корпусе второй камеры и во втулке на участке, размещенном в пределах третьей камере, и с отверстиями, вырезанными в корпусе второй камеры и во втулке на участке, размещенном за пределами третьей камеры, причем указанные отверстия выполнены с возможностью взаимного перекрытия и образования при проворачивании втулки регулируемых в противоположных направлениях проходных сечений, соединяющих вторую камеру с третьей камерой и атмосферой.
Такое восполнение позволяют одним рабочим органом (перемещением или проворачиванием втулки) одновременно управлять регулируемыми дроссельными устройствами, установленными в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, по заданной зависимости (уменьшение степени дросселирования в одном дроссельном устройства с одновременным увеличением степени дросселирования в другом), что обеспечивает удобство пользования тренажером и увеличивают глубину регулирования указанных дроссельных устройств.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, могут быть выполнены в виде внешнего стакана и внутреннего стакана, размещенного внутри внешнего стакана с возможностью вращения вокруг продольной оси и контакта донышек внешнего и внутреннего стаканов, с отверстиями в донышках стаканов, выполненных с возможностью взаимного перекрытия и образования регулируемого проходного сечения, сообщающего вторую камеру с третьей камерой, и с отверстиями в стенках стаканов, выполненными с возможностью взаимного перекрытия и образования регулируемого проходного сечения, сообщающего вторую камеру с атмосферой, причем указанные отверстия выполнены с возможностью изменения величин проходных сечений в донышках стаканов и проходных сечений в стенках стаканов в противоположных направлениях при проворачивании внутреннего стакана.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, могут быть выполнены в виде трехходового крана-смесителя с двумя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления дыхательной смеси в другом регулируемом канале, и наоборот, с помощью единой рукоятки управления краном.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой и в канале сообщения первой и второй камеры между собой, могут быть выполнены в виде трехходового крана-смесителя с тремя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления в другом регулируемом канале, и наоборот, а также независимого регулирования сопротивления дыхательной смеси в третьем канале с помощью единой рукоятки управления краном.
Выполнение регулируемых дроссельных устройств в виде трехходовых кранов-смесителей с двумя или тремя регулируемыми каналами с единственной рукояткой управления обеспечивает удобство пользования тренажером, упрощает его конструкцию при сохранении широких возможностей регулирования режимов использования тренажера.
По второму варианту изобретения поставленная задача решается тем, что в тренажере дыхательном, содержащем первую камеру, соединенную со средствами подключения тренажера к дыхательным путям пользователя, вторую камеру, соединенную с первой камерой, третью камеру, соединенную со второй камерой, средства регулирования состава дыхательной смеси и средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху, согласно изобретению, третья камера выполнена эластичной, вторая камера соединена с атмосферой, первая камера соединена со второй камерой двумя параллельными каналами, средства регулирования состава дыхательной смеси выполнены в виде регулируемого дроссельного устройства, установленного в канале сообщения второй камеры с третьей камерой, и регулируемого дроссельного устройства, установленного в канале сообщения второй камеры с атмосферой, а средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху выполнены в виде последовательно соединенных обратных клапанов и регулируемых дроссельных устройств, установленных в параллельных каналах соединения первой камеры со второй с возможностью прохождения дыхательной смеси в указанных каналах во взаимно противоположных направлениях.
2
2
Указанные признаки являются существенными признаками изобретения по второму варианту, так как обеспечивают возможность регулирования состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO в дыхательной смеси) в широком диапазоне с помощью простых технических средств, а также возможность раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху, разделение потоков вдоха и выдоха с возможностью раздельного контроля параметров газовоздушных смесей вдоха и выдоха, что расширяет режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм пользователя.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, могут быть выполнены в виде трехходового крана-смесителя с двумя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления дыхательной смеси в другом регулируемом канале, и наоборот, с помощью единой рукоятки управления краном. Такое исполнение обеспечивает удобство пользования тренажером, упрощает его конструкцию при сохранении широких возможностей регулирования режимов использования тренажера.
Последовательно соединенные обратные клапаны и регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения первой камеры со второй камерой, могут быть выполнены в виде обратных клапанов со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении.
Средства регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении могут быть выполнены в виде регулируемого упора, ограничивающего величину перемещения запорного элемента в сторону открытия обратного клапана.
Такая конструкция является одним их возможных исполнений средств регулирования сопротивления вдоху/выдоху в тренажере по второму варианту.
Последовательно соединенные обратные клапаны и регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения первой камеры со второй камерой, могут включать поперечную перегородку, закрепленную в цилиндрическом корпусе, внутренние стаканы, установленные внутри цилиндрического корпуса по обе стороны перегородки с возможностью вращения вокруг продольной оси и контактирования донышек стаканов с перегородкой, пары диаметрально противоположных отверстий, выполненных в перегородке и в днищах стаканов, обратные клапаны, выполненные в виде лепестков, перекрывающие одно из отверстий в днищах стаканов с внутренних сторон стаканов, при этом отверстия в днищах стаканов, противоположные отверстиям с обратными клапанами, выполнены в виде круговых пазов, отверстие с обратным клапаном в донышке одного из стаканов, и паз в донышке второго стакана расположены соосно с одним из отверстий в перегородке.
Первая и вторая камеры могут быть выполнены в виде кольцеобразного полого корпуса, полость которого разделена на соединенные между собой первую и вторую камеру.
По третьему варианту поставленная задача решается тем, что в тренажере дыхательном, содержащем первую камеру, соединенную со средствами подключения тренажера к дыхательным путям пользователя, вторую камеру, соединенную с первой камерой, третью камеру, соединенную со второй камерой, средства регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху, согласно изобретению, третья камера выполнена эластичной, тренажер содержит источник дыхательной смеси, вторая камера разделена на две полости, первая полость второй камеры соединена с первой камерой, атмосферой и третьей камерой, вторая полость второй камеры соединена с третьей камерой, источником дыхательной смеси и первой камерой, а средства регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху выполнены в виде последовательно соединенных обратных клапанов и регулируемых дроссельных устройств, установленных в канале сообщения первой камеры с первой полостью второй камеры с направлением потока в сторону первой полости второй камеры, в канале сообщения первой полости второй камеры с атмосферой с направлением потока в сторону атмосферы, в канале сообщения первой полости второй камеры с третьей камерой с направлением потока в сторону третьей камеры, в канале сообщения третьей камеры со второй полостью второй камеры с направлением потока в сторону второй полости второй камеры, в канале сообщения второй полости второй камеры с первой камерой с направлением потока в сторону первой камеры, в канале сообщения второй полости второй камеры с источником дыхательной смеси с направлением потока в сторону второй полости второй камеры.
2
2
Указанные признаки являются существенными признаками изобретения по второму варианту, так как обеспечивают возможность регулирования состава гипоксически-гиперкапнической дыхательной смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO в дыхательной смеси) в широком диапазоне с помощью простых технических средств, а также возможность раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху, разделение потоков вдоха и выдоха с возможностью раздельного контроля параметров газовоздушных смесей вдоха и выдоха, возможность использования особых дыхательных смесей, независимых от окружающей атмосферы, что расширяет режимы использования тренажера и возможности его оздоровительного воздействия на организм
Вторая полость второй камеры может быть сообщена с атмосферой, как с источником дыхательной смеси.
Источник дыхательной смеси может быть выполнен в виде сообщенной с атмосферой камеры подготовки дыхательной смеси, в полости которой размещены натуральные или синтетические эфирные масла, и/или лекарственные травы, и/или экстракты лекарственных трав, и/или минеральные вещества, например лечебные минеральные соли, со средствами подогрева или без них. Такое исполнение повышает оздоровительный эффект от применения тренажера в результате присутствия в дыхательной смеси лечебных добавок.
Камера подготовки дыхательной смеси может быть выполнена с возможностью размещения в ней пользователя или части тела пользователя, например, головы пользователя. При таком исполнении лечебные добавки, присутствующие в дыхательной смеси, влияют не только на органы дыхания, но и на открытые участки тела пользователя, что дополнительно повышает оздоровительный эффект.
Источник дыхательной смеси может быть выполнен в виде автономного источника дыхательной смеси, например, газобаллонного устройства с регулируемым дросселем и дыхательным мешком. При таком исполнении дыхательная смесь, используемая в тренажере, не зависит от состояния окружающей среды.
Первая и вторая камеры могут быть выполнены в виде кольцеобразного полого корпуса, полость которого разделена на сообщающиеся между собой первую камеру, первую полость второй камеры, вторую полость второй камеры. Такое решение является примером возможного исполнения корпуса для третьего варианта тренажера.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения первой полости второй камеры с атмосферой и третьей камерой, а также регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй полости второй камеры с третьей камерой и источником дыхательной смеси, могут быть выполнены в виде трехходовых кранов-смесителей с двумя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления дыхательной смеси в другом регулируемом канале, и наоборот, с помощью единых рукояток управления кранами.
Регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения первой полости второй камеры с атмосферой, третьей камерой и первой камерой, а также регулируемые дроссельные устройства, установленные в каналах сообщения второй полости второй камеры с третьей камерой, источником дыхательной смеси и первой камерой, могут быть выполнены в виде трехходовых кранов-смесителей с тремя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления в другом регулируемом канале, и наоборот, а также независимого регулирования сопротивления дыхательной смеси в третьем канале с помощью единых рукояток управления кранами.
Выполнение регулируемых дроссельных устройств в виде трехходовых кранов-смесителей с двумя или тремя регулируемыми каналами с единственной рукояткой управления обеспечивает удобство пользования тренажером, упрощает его конструкцию при сохранении широких возможностей регулирования режимов использования тренажера.
Последовательно соединенные обратные клапаны и регулируемые дроссельные устройства, установленные в канале сообщения первой камеры с первой полостью второй камеры, в канале сообщения первой полости второй камеры с атмосферой, в канале сообщения первой полости второй камеры с третьей камерой, в канале сообщения третьей камеры со второй полостью второй камеры, в канале сообщения второй полости второй камеры с первой камерой, в канале сообщения второй полости второй камеры с источником дыхательной смеси могут быть выполнены в виде обратных клапанов со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении. Такое решение является еще одним примером возможного выполнения средств регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху для третьего варианта тренажера.
Каждое из регулируемых дроссельных устройств, установленных в каналах сообщения первой камеры с первой и второй полостями второй камеры, может включать внешний стакан и внутренний стакан, размещенный внутри внешнего стакана с возможностью вращения вокруг продольной оси и контакта донышек внешнего и внутреннего стаканов, и отверстия, выполненные в донышках указанных стаканов с возможностью взаимного перекрытия и образования при независимом проворачивании внутренних стаканов регулируемых проходных сечений, сообщающих первую камеру с первой и второй полостями второй камеры, каждая пара регулируемых дроссельных устройств, установленных в каналах сообщения первой полости второй камеры с атмосферой и третьей камерой и в каналах сообщения второй полости второй камеры с третьей камерой и источником дыхательной смеси, могут быть выполнена в виде таких же двух стаканов с отверстиями в донышках стаканов и с отверстиями в стенках стаканов, которые выполнены с возможностью взаимного перекрытия и образования при независимом проворачивании внутренних стаканов регулируемых проходных сечений, сообщающих первую полость второй камеры с атмосферой и с третьей камерой, вторую полость второй камеры с третьей камерой и источником дыхательной смеси, причем указанные отверстия выполнены с возможностью изменения величин проходных сечений в донышках и проходных сечений в стенках стаканов в противоположных направлениях при проворачивании внутренних стаканов.
По меньшей мере, в одной из камер или каналов тренажера могут быть установлены датчик давления дыхательной смеси, и/ли датчик состава дыхательной смеси, и/или датчик расхода дыхательной смеси, выполненные с возможностью визуального представления показаний датчиков пользователю. Это позволяет пользователю раздельно контролировать параметры дыхательных смесей вдоха и выдоха и самостоятельно корректировать режим использования тренажера с помощью управляемых дроссельных устройств.
Тренажер может быть выполнен с системой компьютерного управления режимом работы, которая включает датчики давления дыхательной смеси, и/или датчики состава дыхательной смеси, и/или датчики расхода дыхательной смеси, установленные, по крайней мере, в одной из камер или каналов тренажера, процессор с заданными алгоритмами режимов работы тренажера, монитор для визуального представления пользователю информации о режиме работы тренажера, входной блок, соединенный с указанными датчиками и процессором, и выходной блок, соединенный с органами управления регулируемых дроссельных устройств и процессором. Система компьютерного управления режимом использования тренажера позволяет выбрать необходимый режим из множества алгоритмов и поддерживать выбранный режим в процессе использования тренажера без участия пользователя.
В первой камере тренажера может быть выполнена, по меньшей мере, одна перегородка, на которой установлены, по меньшей мере, одна голосовая планка, по меньшей мере, с одним голосовым язычком. Такое исполнение позволяет генерировать в дыхательной смеси вблизи органов дыхания акустические колебания заданной частоты, динамическое воздействие которых на органы дыхания пользователя повышает оздоровительное действие тренажера.
Средства подключения тренажера к дыхательным путям пользователя могут быть выполнены в виде трубки с загубником, или герметичной лицевой маски, или герметичного шлема, или герметичного скафандра.
Ниже приводится описание заявляемого тренажера дыхательного и его работы со ссылками на чертежи, на которых показано:
Фиг. 1 - Тренажер дыхательный, первый вариант.
Фиг. 2 - Тренажер дыхательный, первый вариант, дроссельное устройство регулирования сопротивления вдоху/выдоху с запорным элементом в виде лепестка.
Фиг. 3 - Тренажер дыхательный, первый вариант, дроссельное устройство регулирования сопротивления вдоху/выдоху с запорным элементом в виде шара.
Фиг. 4 - Тренажер дыхательный, первый вариант, средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху в виде дроссельных устройств и обратного клапана.
Фиг. 5 - Тренажер дыхательный, первый вариант, узел I на фиг. 4.
Фиг. 6 - Тренажер дыхательный, первый вариант, первая схема выполнения дроссельных устройств регулирования состава дыхательной смеси.
Фиг. 7 - Тренажер дыхательный, первый вариант, вторая схема выполнения дроссельных устройств регулирования состава дыхательной смеси с прямоугольными отверстиями.
Фиг. 8 - Тренажер дыхательный, первый вариант, вторая схема выполнения дроссельных устройств регулирования состава дыхательной смеси с круговыми отверстиями.
Фиг. 9 - Тренажер дыхательный, первый вариант, схема выполнения дроссельных устройств регулирования состава дыхательной смеси в виде стаканов.
Фиг. 10 - Тренажер дыхательный, первый вариант, вид А на фиг 9, выполнение секторных отверстий в днищах стаканов.
Фиг. 11 - Тренажер дыхательный, первый вариант, вид А на фиг 9, выполнение круговых отверстий в днищах стаканов.
Фиг. 12 - Тренажер дыхательный, первый вариант, вид А на фиг 9, выполнения отверстий в днищах стаканов в виде круговых пазов.
Фиг. 13 - Тренажер дыхательный, первый вариант, вид А на фиг 9, выполнение двух пар круговых отверстий в днищах стаканов.
Фиг. 14 - Тренажер дыхательный, первый вариант, узел Б на фиг 9, выполнения прямоугольных отверстий в стенках стаканов.
Фиг. 15 - Тренажер дыхательный, первый вариант, узел Б на фиг 9, выполнение круговых отверстий в стенках стаканов.
Фиг. 16 - Тренажер дыхательный, первый вариант, узел Б на фиг 9, выполнение двух пар круговых отверстий в стенках стаканов.
Фиг. 17 - Тренажер дыхательный, первый вариант, выполнения дроссельных устройств в виде трехходового крана-смесителя с двумя регулируемыми каналами.
Фиг. 18 - Тренажер дыхательный, первый вариант, схема выполнения и работы трехходового крана-смесителя с двумя регулируемыми каналами.
Фиг. 19 - Тренажер дыхательный, первый вариант, выполнения дроссельных устройств в виде трехходового крана-смесителя с тремя регулируемыми каналами.
Фиг. 20 - Тренажер дыхательный, первый вариант, схема выполнения и работы трехходового крана-смесителя с тремя регулируемыми каналами.
Фиг. 21 - Тренажер дыхательный, второй вариант, принципиальная схема.
Фиг. 22 - Тренажер дыхательный, второй вариант, выполнения дроссельных устройств регулирования состава дыхательной смеси в виде трехходового крана-смесителя с двумя регулируемыми каналами.
Фиг. 23 - Тренажер дыхательный, второй вариант, выполнения дроссельных устройств регулирования сопротивления вдоху / выдоху в виде обратных клапанов со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении.
Фиг. 24 - Тренажер дыхательный, второй вариант, схема обратного клапана шарикового типа со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении.
Фиг. 25 - Тренажер дыхательный, второй вариант, схема обратного клапана лепесткового типа со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении.
Фиг. 26 - Тренажер дыхательный, второй вариант, пример выполнения регулируемых дроссельных устройств и обратных клапанов.
Фиг. 27 - Тренажер дыхательный, второй вариант, разрез Г-Г на фиг 26.
Фиг. 28 - Тренажер дыхательный, второй вариант, разрез Д-Д на фиг 26.
Фиг. 29 - Тренажер дыхательный, второй вариант, разрез Е-Е на фиг 26.
Фиг. 30 - Тренажер дыхательный, второй вариант, пример исполнения корпуса.
Фиг. 31 - Тренажер дыхательный, третий вариант, принципиальная схема.
Фиг. 32 - Тренажер дыхательный, третий вариант, источник дыхательной смеси -атмосфера.
Фиг. 33 - Тренажер дыхательный, третий вариант, источник дыхательной смеси -камера подготовки дыхательной смеси.
Фиг. 34 - Тренажер дыхательный, третий вариант, камера подготовки дыхательной смеси с возможностью размещения в ней части тела пользователя.
Фиг. 35 - Тренажер дыхательный, третий вариант, источник дыхательной смеси -автономное газобаллонный устройство.
Фиг. 36 - Тренажер дыхательный, третий вариант, пример исполнения корпуса.
Фиг. 37 - Тренажер дыхательный, третий вариант, выполнения дроссельных устройств в виде трехходовых кранов-смесителей с двумя регулируемыми каналами.
Фиг. 38 - Тренажер дыхательный, третий вариант, выполнения дроссельных устройств в виде трехходовых кранов-смесителей с тремя регулируемыми каналами.
Фиг. 39 - Тренажер дыхательный, третий вариант, выполнения дроссельных устройств в виде обратных клапанов со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении.
Фиг. 40 - Тренажер дыхательный, третий вариант, пример выполнения дроссельных устройств в виде стаканов.
Фиг. 41 - Тренажер дыхательный, первый, второй, третий варианты, выполнение с датчиками параметров дыхательной смеси.
Фиг. 42 - Тренажер дыхательный, первый, второй, третий варианты, пример выполнения с системой компьютерного управления режимом работы.
Фиг. 43 - Тренажер дыхательный, первый, второй, третий варианты, пример выполнения первой камеры с голосовыми язычками.
По первому варианту изобретения (фиг. 1) тренажер дыхательный содержит три сообщенные между собой камеры: первую камеру 1, вторую камеру 2, третью камеру 3. Камеры 1, 2 выполнены в корпусе 4. Камера 3 выполнена эластичной в виде дыхательного мешка 5, соединенного с корпусом 4. Камера 1 соединена со средствами 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя и сообщена с камерой 2 через канал 7. Камера 2 сообщена с атмосферой через канал 8 и с камерой 3 через канал 9.
Средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху 10 установлены в канале 7 сообщения первой камеры 1 со второй камерой 2 и выполнены с возможностью раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху.
Средства регулирования состава дыхательной смеси выполнены в виде регулируемого дроссельного устройства 11, установленного в канале 8 сообщения второй камеры 2 с атмосферой, и регулируемого дроссельного устройства 12, установленного в канале 9 сообщения второй камеры 2 с третьей камерой 3.
При выдохе дыхательная смесь, обогащенная углекислым газом, заполняет камеру 1, далее через канал 7, в котором установлены средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху 10, поступает в камеру 2. Часть выдыхаемой смеси из камеры 2 выбрасывается в атмосферу через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11, остальная часть выдыхаемой смеси через канал 9 поступает в эластичную камеру 3. Соотношение указанных частей выдыхаемой смеси задается степенью дросселирования потоков в каналах 8, 9 с помощью регулируемых дроссельных устройств 11, 12.
При вдохе в камеру 2 поступает атмосферный воздух через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11 и дыхательная смесь из эластичной камеры 3 через канал 9 с регулируемым дроссельным устройством 12. Количество атмосферного воздуха и дыхательной смеси из камеры 3, поступающих в камеру 2, задается регулируемыми дроссельными устройствами 11, 12. В камере 2 происходит смешивание атмосферного воздуха с дыхательной смесью из камеры 3. Дыхательная смесь из камеры 2 через канал 7 со средствами 10 регулирования сопротивления вдоху/выдоху поступает в камеру 1, в которой дополнительно смешивается со смесью выдоха и, далее, к средствам 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя. Таким образом, в результате смешивания в камерах 1, 2 дыхательной смеси выдоха с атмосферным воздухом к дыхательным путям поступает дыхательная смесь заданного состава.
2
2
Такое выполнение тренажера позволяет регулировать состав вдыхаемой газовоздушной смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO), который задается регулируемыми дроссельными устройствами 11, 12, а также обеспечивает возможность раздельного и независимого регулирования сопротивления вдоху и сопротивления выдоху средствами 10.
Средства 10 регулирования сопротивления вдоху/выдоху, установленные в канале 7 сообщения первой камеры 1 и второй камеры 2, могут быть выполнены в виде регулируемого дроссельного устройства с запорным элементом (13, 14), установленным в проходном сечении устройства с возможностью перемещений в противоположные стороны относительно плоскости проходного сечения, и регулируемых упоров 15, ограничивающих величину указанных перемещений.
Запорный элемент регулируемого дроссельного устройства может быть выполнен в виде консольного лепестка 13 с возможностью его упругого отклонения в противоположные стороны (фиг. 2) или в виде свободно установленного шара 14 (фиг. 3).
Средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху могут быть выполнены в виде параллельно соединенных регулируемого дроссельного устройства 13 и обратного клапана 14, а также регулируемого дроссельного устройства 15 последовательно соединенного с указанными дроссельным устройством 13 и обратным клапаном 14, которые установлены в канале 7 сообщения камеры 1 с камерой 2. Обратный клапан 13 может быть выполнен с направлением потока в сторону камеры 1 (фиг. 4).
При выдохе дыхательная смесь, обогащенная углекислым газом, поступает из камеры 1 через регулируемое дроссельное устройство 13 и регулируемое дроссельное устройство 15 в камеру 2. Обратный клапан 14 закрыт. Часть выдыхаемой смеси из камеры 2 выбрасывается в атмосферу через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11, остальная часть выдыхаемой смеси через канал 9 с регулируемым дроссельным устройством 12 поступает в эластичную камеру 3. Соотношение указанных частей выдыхаемой смеси регулируется степенью дросселирования потока в канале 8 регулируемым дроссельным устройством 11, а также степенью дросселирования потока в канале 9 регулируемым дроссельным устройством 12. Сопротивление выдоху регулируется дроссельными устройствами 13, 15.
При вдохе в камеру 2 поступают атмосферный воздух через регулируемое дроссельное устройство 11 и дыхательная смесь из эластичной камеры 3 через регулируемое дроссельное устройство 12. Соотношение количества атмосферного воздуха и дыхательной смеси из камеры 3, поступающих в камеру 2, задается регулируемыми дроссельными устройствами 11, 12. Дыхательная смесь из камеры 2 через дроссельное устройство 15, открытый обратный клапан 14 и, частино, через регулируемое дроссельное устройство 13 поступает в камеру 1 и, далее, к средствам 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя. Сопротивление вдоху регулируется дроссельным устройством 15.
Процессы смешивания выдыхаемой смеси с атмосферным воздухом и регулирования состава дыхательной смеси аналогичны описанным выше.
2
2
Такое выполнение тренажера позволяет раздельно регулировать сопротивление выдоху, которое задается регулируемыми дроссельными устройствами 13 и/или 15, и сопротивление вдоху, которое задается преимущественно регулируемым дроссельным устройством 15, а также регулировать состав вдыхаемой смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO), который задается регулируемыми дроссельными устройствами 11, 12. При этом сопротивление выдоху всегда выше сопротивления вдоху, так как дросселирование дыхательной смеси в процессе выдоха осуществляется через последовательно соединенные регулируемые дроссельные устройства 13, 15, а в процессе вдоха - только через регулируемое дроссельное устройство 15.
Обратный клапан 14 может быть выполнен с направлением потока в сторону камеры 2 (фиг. 5).
При выдохе дыхательная смесь, обогащенная углекислым газом, поступает из камеры 1 через открытый обратный клапан 13 и регулируемое дроссельное устройство 15 в камеру 2. Сопротивление выдоху регулируется дроссельным устройством 15. При вдохе дыхательная смесь из камеры 2 через регулируемые дроссельные устройства 15, 13 поступает в камеру 1 и, далее, к средствам 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя. Обратный клапан 14 закрыт.
При этом сопротивление вдоху всегда выше сопротивления выдоху, так как дросселирование дыхательной смеси в процессе вдоха осуществляется через последовательно соединенные регулируемые дроссельные устройства 15, 13, а в процессе выдоха - только через регулируемое дроссельное устройство 15.
Процессы смешивания дыхательной смеси с атмосферным воздухом и регулирования состава дыхательной смеси аналогичны описанным выше.
2
2
Такое выполнение тренажера позволяет раздельно регулировать сопротивление вдоху, которое задается регулируемыми дроссельными устройствами 13 и/или 15, и сопротивление выдоху, которое задается, преимущественно, регулируемым дроссельным устройством 15, а также регулировать состав вдыхаемой смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO), который задается с помощью регулируемого дроссельного устройства 11, установленного в канале 8 сообщения камеры 2 с атмосферой, и регулируемого дроссельного устройства 12, установленного в канале 9 сообщения камеры 2 с камерой 3.
Регулируемые дроссельные устройства широко применяются в различных дыхательных аппаратах и могут иметь различное исполнение, в том числе и по схемам, которые показаны на фиг. 2, 3.
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, установленные в каналах 8, 9 сообщения второй камеры 2 с атмосферой и с третьей камерой 3, могут быть выполнены в виде окна 18 вырезанного в корпусе второй камеры 2, и втулки 19, соединенной с дыхательным мешком 5 и установленной на корпусе второй камеры 2 с возможностью перемещения вдоль окна 18 и частичного его перекрытия втулкой 19 (фиг. 6).
При перемещении втулки 19 в ту или иную сторону относительно окна 18 меняются проходные сечения окна 18, соединяющие камеру 2 с атмосферой и с камерой 3 в обратной зависимости. Уменьшение проходного сечения окна 18, соединяющей камеру 2 с атмосферой, сопровождается увеличением проходного сечения окна 18, соединяющей камеру 2 с камерой 3, и наоборот. Таким образом, одним органом управления (перемещением втулки 19 вдоль окна 18) осуществляется одновременно управления дроссельными устройствами 11, 12, что удобно при пользовании тренажером, а также увеличивает глубину регулирования.
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, установленные в каналах 8, 9 сообщения второй камеры 2 с атмосферой и с третьей камерой 3, могут быть выполнены в виде втулки 20, установленной на корпусе 4 с возможностью вращения вокруг продольной оси корпуса 4, пары отверстий 21, 22, вырезанных в корпусе второй камеры 2 и во втулке 20 на участке, размещенном в камере 3, а также пары отверстий 23, 24, вырезанных в корпусе второй камеры 2 и во втулке 20 на участке, размещенном за пределами камеры 3. Отверстия 21, 22, 23, 24 выполнены с возможностью взаимного перекрытия и образования при проворачивании втулки 20 регулируемых в противоположных направлениях проходных сечений, сообщающих вторую камеру 2 с третьей камерой 3 и с атмосферой. Отверстия 21, 22, 23, 24 могут иметь прямоугольную (фиг. 7) или круговую (фиг. 8) форму.
Пары отверстий 21, 22 и 23, 24 выполнены с возможностью взаимного перекрытия с образованием их общих проходных сечений, величина которых регулируется вращением втулки 20. При этом увеличение проходного сечения одной пары отверстий сопровождается уменьшением проходного сечения другой пары отверстий.
Таким образом, одним органом управления (вращением втулки 20) осуществляется одновременно управления дроссельными устройствами 11, 12 по заданной зависимости (уменьшение степени дросселирования в одном дроссельном устройстве с одновременным увеличением степени дросселирования в другом), что обеспечивает удобство пользования тренажером и увеличивает глубину регулирования состава дыхательной смеси.
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, установленные в каналах 8, 9 сообщения второй камеры 2 с атмосферой и с третьей камерой 3 могут быть выполнены в виде внешнего стакана 25 и внутреннего стакана 26, размещенного внутри внешнего стакана 25 с возможностью вращения вокруг продольной оси и контактирования донышек внешнего 25 и внутреннего 26 стаканов, с отверстиями 27, 28 в донышках стаканов 25, 26, которые выполнены с возможностью взаимного перекрытия и образования регулируемого проходного сечения, сообщающего вторую камеру 2 с третьей камерой 3 (дроссельное устройство 12), и с отверстиями 29, 30 в стенках стаканов 25, 26, которые выполнены с возможностью взаимного перекрытия и образования регулируемого проходного сечения, сообщающего вторую камеру 2 с атмосферой (дроссельное устройство 11), причем указанные отверстия 27, 28, 29, 30 выполнены с возможностью изменения величин проходных сечений в донышках стаканов 25, 26 и проходных сечений в стенках стаканов 25, 26 в противоположных направлениях при проворачивании внутреннего стакана 26 с помощью рукоятки 31 (фиг. 9).
Отверстия 27, 28 могут быть выполнены в виде секторов (фиг. 10), в виде круговых отверстий (фиг. 11), в виде пазов (фиг. 12). Возможен вариант выполнения в донышках стаканов 25, 26 двух пар отверстий 27, 28 (фиг. 13).
Отверстия 29, 30 могут иметь прямоугольную (фиг. 14) или круговую (фиг. 15) форму. Возможен вариант выполнения в боковых стенках стаканов 25, 26 двух пар отверстий 29, 30 (фиг. 16).
При вращении внутреннего стакана 26 происходит увеличение проходного сечения одного из дроссельных устройств 11, 12 с уменьшением проходного сечения другого. Таким образом, одним органом управления (перемещением рукоятки 31, соединенной с внутренним стаканом 26) осуществляется одновременное управление дроссельными устройствами 11, 12, что удобно при пользовании тренажером.
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, установленные в каналах 8, 9 сообщения камеры 2 с атмосферой и камерой 3 могут быть выполнены в виде трехходового крана-смесителя К1 с двумя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления дыхательной смеси в другом регулируемом канале, и наоборот, с помощью единой рукоятки управления краном Р1 (фиг. 17).
Такие краны широко применяются для регулируемого смешивания двух потоков текучих сред. Принципиальная схема такого крана показана на фиг. 18.
То есть регулируемый трехходовой кран-смеситель К1 в данном случае выполняет функции регулируемых дроссельных устройств 11, 12, установленных в каналах 8, 9 сообщения камеры 2 с атмосферой и камерой 3, с единственной рукояткой управления Р1, что позволяет уменьшать сопротивление дыхательной смеси в одном из регулируемых дроссельных устройств 11, 12 с одновременным увеличением сопротивления в другом регулируемом дроссельном устройстве, и наоборот, что увеличивает диапазон регулирования состава дыхательной смеси и упрощает процедуру пользования тренажером.
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, установленные в каналах 8, 9 сообщения второй камеры 2 с атмосферой и с третьей камерой 3, а также регулируемое дроссельное устройство 18, установленное в канале 7 сообщения первой 1 и второй 2 камеры между собой, могут быть выполнены в виде регулируемого трехходового крана-смесителя К2 с тремя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления в другом регулируемом канале, и наоборот, а также независимого регулирования сопротивления дыхательной смеси в третьем канале с помощью единой рукоятки управления краном Р2. Это дает возможность одновременного взаимно противоположного регулирования сопротивления дыхательной смеси в каналах 8, 9 сообщения второй камеры 2 с атмосферой и с третьей камерой 3, а также независимого регулирования сопротивления дыхательной смеси в канале 7 сообщения первой 1 и второй 2 камер между собой. Такое решение показано на фиг. 19. Принципиальная схема крана-смесителя К2 показана фиг. 20.
В указанном кране-смесителе К2 изменение степени дросселирования потоков дыхательной смеси в каналах 8, 9 осуществляется поворотом рукоятки управления Р2 в горизонтальной плоскости, изменение степени дросселирования потока дыхательной смеси в канале 7 осуществляется поворотом рукоятки управления Р2 в вертикальной плоскости.
Выполнение регулируемых дроссельных устройств в виде трехходовых кранов-смесителей с двумя или тремя регулируемыми каналами с единственной рукояткой управления обеспечивает удобство пользования тренажером, упрощает его конструкцию при сохранении широких возможностей регулирования режимов использования тренажера.
По второму варианту тренажер дыхательный содержит три камеры, сообщающиеся между собой: первую камеру 1, вторую камеру 2, третью камеру 3. Камеры 1, 2 выполнены в корпусе 4. Камера 3 выполнена эластичной в виде дыхательного мешка 5, соединенного с корпусом 4. Камера 1 соединена со средствами 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя и сообщена с камерой 2 через два параллельных канала 33 и 34. Камера 2, в свою очередь, сообщена с атмосферой через канал 8 и с камерой 3 через канал 9.
Тренажер содержит средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху и средства регулирования состава дыхательной смеси, установленные в каналах сообщения камер между собой и атмосферой.
Средства регулирования сопротивления вдоху/выдоху выполнены в виде последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 35 и обратного клапана 36, установленных в канале 33, последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 37 и обратного клапана 38, установленных в канале 34.
Средства регулирования состава дыхательной смеси выполнены в виде регулируемого дроссельного устройства 11, установленного в канале 8 сообщения камеры 2 с атмосферой, и регулируемого дроссельного устройства 12, установленного в канале 9 сообщения камеры 2 с камерой 3. Обратные клапаны 36, 38 установлены с обратным направлением потоков, что обеспечивает прохождение дыхательной смеси по каналам 33, 34 во взаимно противоположных направлениях (фиг. 21).
При выдохе дыхательная смесь, обогащенная углекислым газом, заполняет камеру 1, далее через канал 33, в котором установлены регулируемое дроссельное устройство 35 и обратный клапан 36, поступает в камеру 2. Часть выдыхаемой смеси из камеры 2 выбрасывается в атмосферу через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11, вторая часть выдыхаемой смеси через канал 9 с регулируемым дроссельным устройством 12 поступает в эластичную камеру 3. Соотношение указанных частей выдыхаемой смеси задается степенью дросселирования потоков в каналах 8, 9 с помощью регулируемых дроссельных устройств 11, 12.
При вдохе в камеру 2 поступают атмосферный воздух через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11 и дыхательная смесь из эластичной камеры 3 через канал 9 с регулируемым дроссельным устройством 12. Количество атмосферного воздуха и дыхательной смеси из камеры 3, поступающих в камеру 2, задается регулируемыми дроссельными устройствами 11, 12. В камере 2 происходит смешивание атмосферного воздуха с дыхательной смесью из камеры 3. Полученная дыхательная смесь из камеры 2 через канал 34 с регулируемым дроссельным устройством 37 и обратным клапаном 38 поступает в камеру 1, в которой дополнительно смешивается со смесью выдоха и, далее, поступает к средствам 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя.
Таким образом, в результате смешивания в камерах 1, 2 выдыхаемой смеси с атмосферным воздухом к дыхательным путям поступает дыхательная смесь заданного состава (с заданным содержанием кислорода и углекислого газа).
В тренажере по второму варианту газовые потоки разделены в каналах 33, 34 (в канале 33 поток выдоха, в канале 34 поток вдоха), что позволяет раздельно контролировать параметры дыхательных смесей выдоха и вдоха.
2
2
Устройство тренажера позволяет регулировать состав дыхательной смеси (соотношение кислорода O и углекислого газа СO), который задается регулируемыми дроссельными устройствами 11, 12, а также раздельно и независимо регулировать сопротивление выдоху регулируемым дроссельным устройством 35 и сопротивление вдоху регулируемым дроссельным устройством 37.
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, установленные в каналах 8, 9 сообщения камеры 2 с атмосферой и камерой 3, могут быть выполнены в виде регулируемого трехходового крана-смесителя К3 с двумя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления дыхательной смеси в другом регулируемом канале, и наоборот, с помощью единой рукоятки управления краном РЗ (фиг. 22). Принципиальная схема такого крана показана на фиг. 18.
То есть регулируемый трехходовой клапан-смесителя К3 в данном случае выполняет функции регулируемых дроссельных устройств 11, 12, установленных в каналах 8, 9 сообщения камеры 2 с атмосферой и камерой 3 с единственным органом управления - рукояткой Р3.
Выполнение регулируемых дроссельных устройств 11, 12 в виде трехходового крана-смесителя К3 с двумя регулируемыми каналами с единственной рукояткой управления Р3 повышает удобство пользования тренажером, упрощает его конструкцию при сохранении широких возможностей регулирования режимов использования тренажера.
Последовательно соединенные регулируемое дроссельное устройство 34 и обратный клапан 35, установленные в канале 32, а также последовательно соединенные регулируемое дроссельное устройство 36 и обратный клапан 37, установленные в канале 33, могут быть выполнены в виде обратных клапанов К4, К5 со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении (фиг. 23).
Средства регулирования степени дросселирования потока могут быть выполнены в виде регулируемого упора, ограничивающего величину перемещения запорного элемента в сторону открытия клапана. На фиг. 24, 25 показаны возможные схемы таких клапанов (фиг. 24 - шариковый обратный клапан, фиг. 25 - лепестковый обратный клапан).
Такая конструкция является одним их возможных выполнений средств регулирования сопротивления вдоху/выдоху в тренажере по второму варианту.
Тренажер дыхательный по второму варианту может быть выполнен следующим образом.
Корпус 4 выполнен в виде цилиндра с поперечной перегородкой 39. По обе стороны перегородки 39 внутри корпуса 4 установлены внутренние стаканы 40, 41 с возможностью вращения. Донышки 42, 43 стаканов контактируют с перегородкой 39. Стаканы 40, 41 установлены с возможностью вращения в корпусе 4 с помощью рукояток 44, которые перемещаются в проемах, выполненных в корпусе 4 (фиг. 26).
В перегородке 39 выполнены диаметрально противоположные отверстия 45, 46 (фиг. 28). В донышке 42 стакана 40 выполнены отверстие 47 и диаметрально противоположный отверстию 47 круговой паз 48. Отверстие 47 с внутренней стороны стакана 40 перекрыто лепестковым обратным клапаном 49 (фиг. 27). В донышке 43 стакана 41 выполнены отверстие 50 и диаметрально противоположный отверстию 50 круговой паз 51. Отверстие 50 с внутренней стороны стакана 41 перекрыто лепестковым обратным клапаном 52 (фиг. 29).
Паз 51 и отверстие 50 в донышке 43 стакана 41 выполнены диаметрально противоположными по отношению к пазу 48 и отверстию 47 в донышке 42 стакана 40. Паз 48 в донышке 42 стакана 40, отверстие 45 в перегородке 39 и отверстие 50 в донышке 43 стакана 41 с клапаном 52 расположены соосно. Отверстие 47 в донышке 42 стакана 40 с клапаном 49, отверстие 46 в перегородке 39 и паз 51 в донышке 43 стакана 41 также расположены соосно.
В данной конструкции перегородка 39, стаканы 40, 41 с отверстиями, пазами и лепестковыми клапанами, выполненными указанным выше образом, выполняют функции каналов 33, 34, регулируемых дроссельных устройств 35, 37 и обратных клапанов 36, 38, показаниях на фиг. 21 (принципиальная схема тренажера по второму варианту).
Регулируемые дроссельные устройства 11, 12, как и по первому варианту, могут быть выполнены по схемам, показанным на фиг. 6-8, или с использованием внутреннего стакана по схемам на фиг. 9-16, или с использованием трехходового крана-смесителя по схемам, показанным на фиг. 17, 18 (первый вариант тренажера).
При выдохе лепестковый клапан 51 закрыт, лепестковый клапан 49 открыт. Дыхательная смесь, обогащенная углекислым газом, заполняет камеру 1, далее, через паз 51 в донышке 43 стакана 41, через отверстие 46 в перегородке 39, через отверстие 47 в донышке 42 стакана 40 и через открытый лепестковый клапан 79 поступает в камеру 2. Часть выдыхаемой смеси из камеры 2 выбрасывается в атмосферу через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11, остальная часть выдыхаемой смеси через канал 9 с регулируемым дроссельным устройством 12 поступает в эластичную камеру 3. Соотношение указанных частей выдыхаемой смеси задается степенью дросселирования потоков в каналах 8, 9 с помощью регулируемых дроссельных устройств 11, 12.
Регулировка сопротивления выдоху осуществляется путем проворачивания стакана 40, в результате чего изменяется в ту или иную сторону проходное сечение, образованное отверстием 46 в перегородке 39 и отверстием 47 в донышке 42 стакана 40 в результате их взаимного перемещения.
При вдохе лепестковый клапан 52 открыт, лепестковый клапан 49 закрыт. В камеру 2 поступает атмосферный воздух через канал 8 с регулируемым дроссельным устройством 11 и дыхательная смесь из эластичной камеры 3 через канал 9 с регулируемым дроссельным устройством 12. Количество атмосферного воздуха и дыхательной смеси из камеры 3, поступающих в камеру 2, задается регулируемыми дроссельными устройствами 11 12. В камере 2 происходит смешивание атмосферного воздуха с дыхательной смесью из камеры 3.
Дыхательная смесь из камеры 2 через паз 48 в донышке 42 стакана 40, через отверстие 45 в перегородке 39, через отверстие 50 в донышке 43 стакана 41, через открытый лепестковый клапан 52 поступает в камеру 1 и, далее, в органы дыхания пользователя.
Регулировка сопротивления вдоху осуществляется путем проворачивания стакана 41, в результате чего изменяется в ту или иную сторону проходное сечение, образованное отверстием 45 в перегородке 39 и отверстием 50 в донышке 43 стакана 41 в результате их взаимного перемещения.
Корпус 4 может быть выполнен в виде полого кольца, полость которого разделена на камеры 1, 2, сообщенные между собой. В каналах 33 и 34 сообщения камер 1, 2 установлены регулируемое дроссельное устройство 35 и обратный клапан 36, регулируемое дроссельное устройство 37 и обратный клапан 38, соответственно (фиг. 30).
По третьему варианту тренажер дыхательный содержит три сообщенные между собой камеры: первую камеру 1, вторую камеру 2, третью камеру 3. Камеры 1, 2 выполнены в корпусе 4. Камера 3 выполнена эластичной в виде дыхательного мешка 5, соединенного с корпусом 4. Камера 1 соединена со средствами 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя. Вторая камера 2 разделена на две полости 2а и 2б.
Полость 2а сообщена с камерой 1 через канал 53, с атмосферой через канал 54 и с камерой 3 через канал 55. Полость 26 сообщена с камерой 1 через канал 56, с камерой 3 через канал 57 и с источником дыхательной смеси 58 через канал 59.
Тренажер содержит средства регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху, установленные в каналах сообщения камер между собой и атмосферой.
Указанные средства выполнены в виде: последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 60 и обратного клапана 61, установленных в канале 53 сообщения полости 2а с камерой 1 с направлением потока в сторону полости 2а; последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 62 и обратного клапана 63, установленных в канале 54 сообщения полости 2а с атмосферой с направлением потока в сторону атмосферы; последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 64 и обратного клапана 65, установленных в канале 55 сообщения полости 2а с камерой 3 с направлением потока в сторону камеры 3; последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 66 и обратного клапана 67, установленных в канале 57 сообщения камеры 3 полостью 2б с направлением потока в сторону полости 2б; последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 68 и обратного клапана 69, установленных в канале 56 сообщения полости 2б с камерой 1 с направлением потока в сторону камеры 1; последовательно соединенных регулируемого дроссельного устройства 70 и обратного клапана 71, установленных в канале 59 сообщения полости 2б с источником дыхательной смеси 58 с направлением потока в сторону полости 2б (фиг. 31).
При выдохе дыхательная смесь, обогащенная углекислым газом, заполняет камеру 1, далее через канал 53 с регулируемым дроссельным устройством 60 и обратным клапаном 61 поступает в полость 2а. Часть дыхательной смеси из полости 2а через канал 54 с регулируемым дроссельным устройством 62 и обратным клапаном 63 выбрасывается в атмосферу. Другая часть дыхательной смеси из полости 2а через канал 55 с регулируемым дроссельным устройством 64 и обратным клапаном 65 поступает в эластичную камеру 3. Соотношение указанных частей дыхательной смеси задается регулируемыми дроссельными устройствами 62, 64. Сопротивление выдоху регулируется дроссельным устройством 60.
При вдохе в полость 2б поступает дыхательная смесь из камеры 3 через канал 57 с регулируемым дроссельным устройством 66 и обратным клапаном 67, а также дыхательная смесь от источника дыхательной смеси 58 через канал 59 с регулируемым дроссельным устройством 70 и обратным клапаном 71. Количество дыхательной смеси, поступающего в полость 2б из камеры 3 и от источника дыхательной смеси 58 задается регулируемыми дроссельными устройствами 66, 70. В полости 2б происходит смешивание газовых потоков, поступающих в полость 2б из камеры 3 и от источника дыхательной смеси 58. Из полости 2б дыхательная смесь через канал 56 с регулируемым дроссельным устройством 68 и обратным клапаном 69 поступает в камеру 1, в которой дополнительно смешивается с ранее выдохнутой смесью, и, далее, подается к средствам 6 подключения тренажера к дыхательным путям пользователя. Таким образом, в результате смешения газовых смесей в полости 2б и в камере 1 к дыхательным путям поступает дыхательная смесь заданного состава.
Сопротивление вдоху регулируется дроссельным устройством 68. Состав вдыхаемой смеси задается регулируемыми дроссельными устройствами 66, 70.
Такое выполнение тренажера позволяет раздельно и независимо регулировать сопротивление вдоху и выдоху с помощью регулируемых дроссельных устройств 68 и 60, регулировать состав вдыхаемой смеси при помощи регулируемых дроссельных устройств 66 и 70, разделить потоки дыхательных смесей вдоха и выдоха по различным каналам и полостям (выдыхаемая смесь - канал 53 и полость 2а, выдыхаемая смесь - полость 2б и канал 56), использовать для дыхательной смеси как атмосферный воздух, так и особые дыхательные смеси со специальными добавками, которые получают в источнике дыхательной смеси 58.
В качестве источника дыхательной смеси может быть использована атмосфера. В таком случае полость 2б сообщена непосредственно с атмосферой через канал 58, в котором установлены регулируемое дроссельное устройство 70 и обратный клапан 71 с направлением потока в сторону полости 2б (фиг. 32).
Источник дыхательной смеси 58 может быть выполнен в виде камеры 72 подготовки дыхательной смеси, которая сообщена с атмосферой и в полости которой размещены натуральные или синтетические эфирные масла, и/или экстракты лекарственных трав 73, и/или лекарственные травы, и/или минеральные вещества 74, например, лечебные минеральные соли, со средствами подогрева или без них (фиг. 33).
Такое выполнение повышает оздоровительный эффект от применения тренажера в результате присутствия в дыхательной смеси лечебных добавок.
Камера 72 подготовки дыхательной смеси может быть выполнена с возможностью размещения в ней пользователя или части тела пользователя, например, головы пользователя (фиг. 34).
При таком выполнении лечебные добавки, присутствующие в дыхательной смеси, воздействуют не только на органы дыхания, но и на открытые участки тела пользователя, дополнительно повышает оздоровительный эффект.
Источник дыхательной смеси может быть выполнен в виде автономного источника дыхательной смеси, например, газобаллонного устройства 75 с регулируемым дросселем 76 и дыхательным мешком 77 (фиг. 35).
При таком выполнении дыхательная смесь, используемая в тренажере, не зависит от состояния окружающей среды.
В тренажере по третьему варианту корпус 4 может быть выполнен в виде полого кольца, полость которого разделена на первую камеру 1, полости 2а, 26 второй камеры, которые сообщены между собой каналом 53 с регулируемым дроссельным устройством 60 и обратным клапаном 61, а также каналом 56 с регулируемым дроссельным устройством 68 и обратным клапаном 69 (фиг. 36). Такое решение является примером возможного выполнения корпуса 4 для третьего варианта тренажера.
В тренажере по третьему варианту регулируемые дроссельные устройства 62, 64, установленные в каналах 54, 55, а также регулируемые дроссельные устройства 66, 70, установленные в каналах 57, 59, могут быть выполнены в виде регулируемых трехходовых кранов-смесителей К6, К7 с двумя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления дыхательной смеси в другом регулируемом канале, и наоборот, с помощью единых рукояток управления кранами Р6, Р7 (фиг. 37). Принципиальная схема таких кранов показана фиг. 18 (первый вариант тренажера).
То есть в данном случае регулируемый трехходовой кран-смеситель К6 выполняет функции регулируемых дроссельных устройств 62, 64, установленных в каналах 54, 55 с единственной рукояткой управления Р6, а регулируемый трехходовой кран-смеситель К7 выполняет функции регулируемых дроссельных устройств 66, 70, установленных в каналах 57, 59 с единственной рукояткой управления Р7. Управление такими кранами осуществляется поворотом рукояток управления Р6, Р7 в горизонтальных плоскостях. Например, при повороте рукоятки Р6 крана Кб в ту или иную сторону в горизонтальной плоскости изменяются характеристики дроссельных устройств 62, 64 по обратной зависимости (при увеличении сопротивления потока в одном, в другом сопротивление потока уменьшается, и наоборот).
В тренажере по третьему варианту регулируемые дроссельные устройства 60, 62, 64, установленные в каналах 53, 54, 55, а также регулируемые дроссельные устройства 66, 68, 70, установленные в каналах 57, 56, 59, могут быть выполнены в виде регулируемых трехходовых кранов-смесителей К8, К9 с тремя регулируемыми каналами с возможностью уменьшения сопротивления дыхательной смеси в одном из регулируемых каналов с одновременным увеличением сопротивления в другом регулируемом канале, и наоборот, а также независимого регулирования сопротивления дыхательной смеси в третьем канале с помощью единых рукояток управления кранами Р8, Р9 (фиг. 38). Принципиальная схема таких кранов показана на фиг. 20 (первый вариант тренажера).
То есть в данном случае регулируемый трехходовой кран-смеситель К8 выполняет функции регулируемых дроссельных устройств 60, 62, 64, установленных в каналах 53, 54, 55 с единственной рукояткой управления Р8, а регулируемый трехходовой кран-смеситель К9 выполняет функции регулируемых дроссельных устройств 66, 68, 70, установленных в каналах 57, 56, 59 с единственной рукояткой управления Р9. Управление такими кранами осуществляется поворотом рукояток управления Р8, Р9 в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Например, при повороте рукоятки Р8 крана К8 в ту или иную сторону в горизонтальной плоскости изменяются характеристики дроссельных устройств 62, 64 по обратной зависимости (при увеличении сопротивления потока в одном, в другом сопротивление потока уменьшается, и наоборот). При повороте рукоятки Р8 крана К8 вверх или вниз в вертикальной плоскости изменяются характеристики дроссельного устройства 60.
Выполнение регулируемых дроссельных устройств в виде трехходовых кранов-смесителей с двумя или тремя регулируемыми каналами с единственной рукояткой управления обеспечивает удобство пользования тренажером, упрощает его конструкцию при сохранении широких возможностей регулирования режимов использования тренажера.
В третьем варианте тренажера последовательно соединенные регулируемые дроссельные устройства и обратные клапана 60 и 61, 62 и 63, 64 и 65, 66 и 67, 68 и 69, 70 и 71, установленные соответственно в каналах 53, 54, 55, 57, 56 59 тренажера, могут быть выполнены в виде обратных клапанов К10, К11, К12, К13, К14, К15 со средствами регулирования степени дросселирования потока в прямом направлении в виде регулируемого упора, ограничивающего величину перемещения запорного элемента в сторону открытия клапана (фиг. 39).
Возможные схемы таких клапанов показаны на фиг. 24, 25 (второй вариант тренажера, фиг. 24 - шариковый обратный клапан, фиг. 25 - лепестковый обратный клапан).
В этом случае регулируемый обратный клапан К10 выполняет функции дроссельного устройства 60 и обратного клапана 61, регулируемый обратный клапан К14 выполняет функции дроссельного устройства 62 и обратного клапана 63, регулируемый обратный клапан К11 выполняет функции дроссельного устройства 64 и обратного клапана 65, регулируемый обратный клапан К13 выполняет функции дроссельного устройства 66 и обратного клапана 67, регулируемый обратный клапан К12 выполняет функции дроссельного устройства 68 и обратного клапана 69, регулируемый обратный клапан К15 выполняет функции дроссельного устройства 70 и обратного клапана 71.
Такое решение является еще одним примером возможного выполнения средств регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху для третьего варианта тренажера.
Тренажер дыхательный по третьему варианту может быть выполнен следующим образом.
Каждое регулируемое дроссельное устройство 60, 62, 64, 66, 68, 70 может быть выполнено в виде пары цилиндрических стаканов - внешнего стакана и внутреннего стакана, установленного во внешнем стакане с возможностью вращения (фиг. 40).
Донышки и боковые стенки наружного и внутреннего стаканов контактируют между собой. В донышках, боковых стенках стаканов вырезаны отверстия, выполненные с возможностью их взаимного перекрытия и изменения их общего проходного сечения при вращении внутреннего стакана в ту или иную сторону (изменение степени дросселирования).
Возможные схемы выполнения таких дроссельных устройств показаны фиг. 9-16 (первый вариант тренажера).
Так, донышки стаканов 78, 79 образуют регулируемое дроссельное устройство 60. Донышки стаканов 80, 81 образуют регулируемое дроссельное устройство 64. Отверстия в боковых стенках стаканов 80, 81 образуют регулируемое дроссельное устройство 63. Отверстия в боковых стенках стаканов 82, 83 образуют регулируемое дроссельное устройство 70, а отверстия в донышках этих стаканов - регулируемое дроссельное устройство 66. Отверстия в донышках стаканов 84, 85 образуют регулируемое дроссельное устройство 68. Открытые торцы внешних стаканов 78, 80 и 82, 84 соединены кольцевыми муфтами 86, 87 соответственно.
Проворачивание внутренних стаканов осуществляют с помощью рукояток 88, которые перемещаются в проемах 89, выполненных в наружных стаканах 78, 80, 82, 84. Проворачивание внутреннего стакана 81 изменяет степень дросселирования дроссельных устройств 62, 64 во взаимно противоположном направлении, проворачивание внутреннего стакана 83 изменяет во взаимно противоположном направлении степень дросселирования дроссельных устройств 66, 70. То есть управление дроссельными устройствами 62, 64 осуществляется одновременно единственным органом управления (проворачиванием стакана 81). Аналогичным образом осуществляется управление дроссельными устройствами 66, 70 (проворачиванием стакана 83).
В любом из вариантов изобретения, по меньшей мере, в одной из камер (каналов) тренажера могут быть установлены датчики 90 - давления дыхательной смеси, и/или состава дыхательной смеси, и/или расхода дыхательной смеси, выполненные со средствами 91 визуализации показаний датчиков 90 для визуального представления информации пользователю о режимах работы тренажера.
На фиг. 41 в качестве примера показано расположение датчиков 90 со средствами 91 визуализации показаний датчиков 90 для третьего варианта тренажера. Датчики 90 расположены в полостям 2а и 2б второй камеры, по которым протекают дыхательные смеси выдоха и вдоха, соответственно.
Это позволяет пользователю раздельно контролировать параметры дыхательных смесей вдоха и выдоха и самостоятельно корректировать режим использования тренажера с помощью управляемых дроссельных устройств 60, 62, 64, 66, 68, 70.
Любой из вариантов тренажера может быть выполнен с системой компьютерного управления режимом использования тренажера, включающей датчики 90 давления дыхательной смеси, и/или состава дыхательной смеси, и/или расходов дыхательной смеси, установленные, по крайней мере, в одной из камер (каналов) тренажера, процессор 92 с заданными алгоритмами режимов работы тренажера, монитор 93 для визуального представления пользователю информации о режиме работы тренажера, входной блок 94, соединенный с указанными датчиками 90 и процессором 92, и выходной блок 95, соединенный с органами управления регулируемых дроссельных устройств и с процессором 92.
На фиг. 42 показан пример тренажера с системой компьютерного управления режимом работы для третьего варианта. Датчики 81 расположены в полостях 2а и 2б второй камеры, по которым протекают газовоздушные смеси выдоха и вдоха, соответственно.
Система компьютерного управления режимом использования тренажера позволяет выбрать необходимый режим из множества алгоритмов и поддерживать выбранный режим в процессе использования тренажера без участия пользователя.
В любом из вариантов изобретения в первой камере 1 может быть выполнена, по меньшей мере, одна перегородка, на которой установлена, по меньшей мере, одна голосовая планка, по меньшей мере, с одним голосовым язычком с разделением первой камеры, по меньшей мере, на две полости (камеры).
На фиг. 43 показан пример выполнения в первой камере 1 тренажера двух перегородок 96, разделяющие камеру 1 на три полости (камеры) - 1а, 1б, 1в. На каждой перегородке 96 установлены голосовые планки 97, 98 с одним голосовым язычком 99 (голосовые планки 97) и с двумя голосовыми язычками 99 (голосовые планки 98). Полости 1а, 1б, 1в является камерами-резонаторами, позволяющими увеличить амплитуду звуковых волн, генерируемых голосовыми язычками 99.
Такое выполнение позволяет генерировать в дыхательной смеси вблизи органов дыхания акустические колебания заданной частоты, динамическое действие которых на органы дыхания пользователя повышает оздоровительное воздействие тренажера.
В любом из вариантов изобретения средства подключения тренажера к дыхательным путям пользователя могут быть выполнены в виде герметичной лицевой маски 6, или трубки с загубником или герметичного шлема, или герметичного скафандра (не показаны).
В любом из вариантов изобретения средства регулирования состава дыхательной смеси и сопротивления вдоху/выдоху выполняют функции:
- управления степенью дросселирования потоков дыхательной смеси (создание регулируемого препятствия потокам дыхательной смеси);
- смешивания потоков дыхательных смесей для получения заданного состава дыхательной смеси;
- разделения потоков дыхательных смесей вдоха и выдоха;
- приготовления дыхательной смеси заданного состава.