УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГИПОКСИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ "ТИГР"

Полезная модель относится к спортивной медицине и области оздоровления организма человека и может быть использовано как для оптимизации адаптации организма человека к условиям среднегорья, так и для профилактики заболеваний и патологических состояний, связанных с интенсивными физическими нагрузками.
Известны устройства, обеспечивающие состояния гипоксии и гиперкапнии при использовании их в акте дыхания для достижения терапевтического эффекта при широком спектре заболеваний.
Известен тренажер Фролова ТДИ-01 (патент Российской Федерации на изобретение №1790412, опубл. 1992, патент Российской Федерации на полезную модель №80751, опубл. 2009), представляющий из себя систему аппаратной безволевой коррекции дыхания на основе пользования домашним медицинским прибором. Состоит из трубки дыхательной с мундштуком, стакана с крышкой, внутренней камеры, крышки для банки и сетчатой донной насадки.
Недостатками данной модели являются громоздкость, потребность в дополнительных расходных материалах, ограничение моделируемой высоты до 2000 м над уровнем моря, длительность тренировки (первые результаты, по данным автора, через 25-30 дней, оптимальный результат через 6 месяцев).
Известен комплекс Ненашева «Самоздрав» (патент Российской Федерации на изобретение №2133629, опубл. 1999, патент Российской Федерации на изобретение №2118542, опубл. 1998, патент Российской Федерации на изобретение №2177334, опубл. 2001), представляющий из себя тренажер физкультурный имитатор (капникатор) и капнометр. Состоит из стакана с крышкой, трубки, мундштука, крышки для стеклянной банки и зажима для носа.
Недостатками данной модели являются громоздкость, потребность в дополнительных расходных материалах, длительность тренировки (оптимальный результат через 9 месяцев), отсутствие данных о моделируемой нагрузке по высоте над уровнем моря).
При использовании упомянутых устройств реализуются такие физиологические эффекты, как: гипоксия, гиперкапния и стимуляция основной дыхательной мускулатуры.
Ведущим фактором оздоровительного воздействия данных устройств признается гиперкапния. При этом гипоксии отводится значительно меньшая, хотя и положительная роль, а эффективная курсовая продолжительность лечения связывается со сроком 6-9 месяцев.
Данные характеристики не удовлетворяют потребностям ускоренной адаптации к условиям среднегорья в условиях спортивной и физкультурно-оздоровительной деятельности по срокам достижения требуемого эффекта и по фактору гипоксии, являющихся неотъемлемой составляющей эффекта интенсивной и продолжительной физической нагрузки.
Таким образом, основной задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего адаптацию организма человека к предстоящим интенсивным физическим нагрузкам в условиях гипоксии нагрузочного (эндогенного) и средового (экзогенного) характера и более короткие сроки адаптации организма человека к ожидаемому гипоксическому фактору.
Поставленные задачи достигаются тем, что используется биокибернетический эффект «обучения» системы в режиме срочной адаптации к дозированному по времени гипоксическому фактору, существенно превышающему таковой в планируемом месте пребывания. Моделирование гипоксии на высотах, достоверно превышающих те, на которых планируются интенсивные физические нагрузки, приводит к мобилизации и «раскачке» адаптационных механизмов до уровня, позволяющего достоверно сократить период острой акклиматизации.
Моделирование гипоксии осуществляется с помощью разработанного нами устройства.
Общий вид предложенного устройства изображен на фиг.1, где 1 - капсула, 2 - загубник, 3 - трубка с диаметром 0,390 см, 4 - трубка с диаметром 0,391 см, 5 - трубка с диаметром 0,392 см, 6 - трубка с диаметром 0,400 см, 7 - втулка загубника. На фиг.2 изображен загубник, где 2 - загубник, 8 - отверстие загубника.
Заявленное индивидуальное устройство для гипоксической тренировки представляет собой цилиндрический стержень с квадратным сечением, внутри которого вдоль всей длины выполнены дыхательные трубки различного диаметра: 0,400-0,392-0,391-0,390 см, так что оси всех дыхательных трубок расположены на одном фиксированном расстоянии от оси стрежня. Один из концов стрежня плотно совмещен с помощью втулки того же сечения, что и стержень, с загубником. В загубнике выполнено отверстие диаметром 0,400 см. Ось этого отверстия расположена на том же фиксированном расстоянии от оси втулки, что и оси дыхательных трубок от оси стержня. Это отверстие сопоставляется поочередно с одной из трубок путем переставления втулки вращением ее относительно оси стержня. Диаметры дыхательных трубок, выполненных в стержне, обеспечивают необходимый уровень гипоксии и соответствуют определенной высоте: 7120-7270-7290-8105 м н.у.м. (приведенное содержание кислорода составляет соответственно: 8,38-8,22-8,20-8,18% (ГОСТ 4401-64)).
Для удобства пользования устройством длина капсулы и, соответственно, трубок 9 см, а длина всего устройства с загубником 10 см. Для данной длины устройства рассчитано дополнительное мертвое пространство, которое составляет 1,194-1,256 мл.
2
V=πrh
V - объем цилиндра
h - высота цилиндра
π - число пи (3.1415)
r - радиус цилиндра
h=10 см
max
r=0,400/2=0,200 см
max
2
3
V=3,1415*0,200*10=1,256 см=1,256 мл
min
r=0,390/2=0,195 см
min
2
3
V=3,1415*0.195*10=1,194 см=1,194 мл
Известно, что значимым, по данным ряда авторов, является объем от 300 мл (Сверчкова B.C., Любомирская Р.И., Рехтман А.Г., Исраилова Т.Н., Поставничева В.А. Некоторые показатели дыхательной и сердечнососудистой систем человека при дыхании через дополнительное мертвое пространство // Кислородный режим организма и механизмы его обеспечения. - Барнаул, 1978; Солопов И.Н. Дыхательные тренажеры: Учебно-методическое пособие. - Волгоград: ВГАФК, 1999).
Таким образом, дополнительное мертвое пространство сокращено до 1,194-1,256 мл, что позволяет им пренебречь в качестве фактора, способствующего развитию гиперкапнии.
Способ гипоксической тренировки с помощью устройства состоит в следующем.
Тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,400 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты. Такая тренировка повторяется через 8, 16 и 24 часа от начала первой и 8 часов от начала предыдущей, соответственно.
Через 32 часа от начала первой тренировки и 8 часов от начала предыдущей тренировки тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,392 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты. Такая тренировка повторяется через 40 часов от начала первой и 8 часов от начала предыдущей, соответственно.
Через 48 часов от начала первой тренировки и 8 часов от начала предыдущей тренировки тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,391 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты.
Через 56 часов от начала первой тренировки и 8 часов от начала предыдущей тренировки тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,390 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты.
Таким образом, первые 4 тренировки проводятся с трубкой диаметром 0,400 см, 2-е диаметром 0,392 см, 1 - с диаметром 0,391 см и 1 - с диаметром 0,390 см. Рекомендованная тренировочная частота дыхания способствует осуществлению полноценного вдоха и выдоха, что минимизирует развитие эндогенной гиперкапнии.
Для доказательства эффективности данной тренировки с использованием устройства проведено обследование группы из 32 человек в возрасте 20-30 лет (16 мужчин и 16 женщин), выезжавших для прохождения горного туристического маршрута на Северный Кавказ. Исследования проводились с информированного согласия испытуемых. Основную группу составили 16 человек (8 мужчин и 8 женщин), проходивших предварительную гипоксическую тренировку по ниже описываемой методике. В контрольную группу вошли 16 человек (8 мужчин и 8 женщин), не занимающихся гипоксической тренировкой.
В ходе исследования во время выхода в условия среднегорья в основной группе расчетный показатель двойного произведения (ПДП), как и пиковая скорость выдоха (ПСВ) обнаруживали достоверную разницу с исходными значениями и имели устойчивую тенденцию к увеличению (ПСВ: 544,88±30,26 л/мин, t=2,25; ПДП: 108,39±11,1 ед., t=2,41).
Испытуемые группы сравнения не только не обнаруживали достоверного прироста указанных показателей, но и демонстрировали выраженные клинические проявления периода острой акклиматизации (ПСВ: 450,17±16,23 л/мин, t=2,64; ПДП: 85,6±6,49 ед., t=2,07).
Значения пульсоксиметрии, проводившейся дополнительно в основной группе по ходу наблюдения продемонстрировали достоверное, по сравнению с исходными показателями, повышение устойчивости тканей к аноксии (исходные показатели: 98±1%, в ходе наблюдения: 93±2%, t=2,24).
Таким образом, предлагаемое устройство является портативным, компактным, не требует особых условий для эксплуатации, моделирует высоту до 8105 м н.у.м. и не способствует развитию гиперкапнии, а методика его использования составляет менее 3 суток по сравнению с известными (6-9 месяцев), но, несмотря на свою краткосрочность, достоверно улучшает переносимость фактора гипоксии.