УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к устройствам для тренировки дыхательной системы для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха с возможностью регулирования содержания углекислого газа, и предназначена для нормализации функций дыхательной системы, как в домашних условиях, так и в медицинских учреждениях.
Из уровня техники известен аппарат для формирования биоактивной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха, содержащий дыхательную трубку, соединенную с внутренней камерой, имеющей сплошное дно, боковые отверстия в нижней части, средства для изменения площади их проходного сечения и помещенной в средний сосуд, закрытый крышкой, с по меньшей мере одним отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, в котором установлены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда. В аппарате средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде по меньшей мере одного стакана, установленного вверх дном на дно внешнего сосуда (RU 2177334, 27.09.2002).
Известен дыхательный тренажер, содержащий последовательно соединенные полумаску, шланг и дыхательную емкость. Полумаска имеет мягкую эластичную линию уплотнения под любую форму лица. Линия уплотнения имеет загибающиеся вовнутрь края, образующие воздушную подушечку по всей линии загиба. Полумаска снабжена головными лямками с возможностью регулирования их натяжения. Съемный гофрированный шланг имеет элементы крепления с двух сторон - со стороны полумаски и со стороны дыхательной емкости. Нижняя часть емкости имеет одинаковый диаметр по всей длине. Верхняя часть выполнена с сужающимся диаметром в сторону крепления со шлангом. Дыхательная емкость снабжена отверстиями под съемные заглушки со стороны крепления со шлангом и со стороны нижней части и отверстием под съемную заглушку для отбора из дыхательной емкости газовой смеси для проведения анализов (RU 2392010, 20.06.2010).
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предложенной полезной модели является аппарат для формирования физиологически активной дыхательной среды из выдохнутого и атмосферного воздуха, содержащий дыхательную трубку, соединенную с внутренней камерой, имеющей сплошное дно, боковые отверстия в нижней части, средства для изменения пощади их проходного сечения, и помещенной в средний сосуд, закрытый крышкой, с по меньшей мере одним отверстием для сообщения с окружающей атмосферой, в котором установлены средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда. Средства для отделения доли используемого объема внешнего сосуда выполнены в виде по меньшей мере одного стакана, установленного вверх дном на дно внешнего сосуда, причем дно стакана с прилегающей частью его цилиндрической поверхности расположено вне внешнего сосуда, и стакан без зазора пропущен в соответствующее ему отверстие во внешнем сосуде, причем в дне стакана выполнено отверстие для размещения без зазора в нем крышки среднего сосуда, верхняя часть которой размещена выше дна стакана, а аппарат снабжен средствами для образования и перекрытия прохода для газов между полостями стакана и внешнего сосуда и средствами для образования и перекрытия проходов для газов между окружающей атмосферой и соответственно полостями стакана среднего сосуда (RU 2189837, 27.09.2002).
К недостаткам данных конструкций относятся громоздкость и сложность конструкций, неудобство в использовании и малая надежность в эксплуатации.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании устройства для тренировки дыхательной системы, которое исключало бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в упрощении конструкции, уменьшении турбулентности при движении воздуха внутри при проведении тренировок за счет формы корпуса и, как следствие, создание дыхательной смеси с равномерными свойствами, зависящими от положения регулировочных отверстий, обеспечении высокой физиологичности конструкции за счет образования каналов внутри конструкции и возможности плавных регулировок нагрузки на органы дыхания и степени сообщения воздушной камеры с внешним воздухом даже во время проведения тренировки без разборки и каких-либо других дополнительных действий, требующих приостановки тренировки.
Указанный технический результат достигается в устройстве для тренировки дыхательной системы, содержащей состоящий из верхней и нижней частей полусферической формы корпус, в отверстие верхней части которого установлено приспособление для регулировки доступа воздуха с отверстием, в котором расположено полое цилиндрическое приспособление для регулировки сопротивления дыханию, герметично соединенное посредством шланга с маской или мундштуком и имеющее в нижней части вырез, при этом в внутри нижней части корпуса выполнен полукруглый выступ, выполненный с возможностью совмещения для образования регулируемого по площади отверстия с вырезом полого цилиндрического средства для регулировки сопротивления дыханию, верхняя часть корпуса выполнена с внутренним цилиндрическим выступом, имеющим отверстия в его верхней части и отходящим от верхней части корпуса, по периметру которого выполнены регулировочные отверстия, причем по периметру отверстия приспособления для регулировки доступа воздуха расположены регулировочные отверстия по форме и размерам идентичные регулировочным отверстиям на верхней части корпуса.
Полое цилиндрическое приспособление для регулировки сопротивления дыхания выполнено в виде стакана и имеет крышку, по периметру которой выполнены выступы, а в верхней части крышки выполнено отверстие с удлиненными цилиндрическими стенками для подсоединения шланга.
Верхняя часть корпуса на кромке имеет паз для соединения с нижней частью корпуса.
Нижняя часть корпуса на кромке имеет паз для соединения с верхней частью корпуса.
Нижняя часть корпуса имеет основание, которое обеспечивает устойчивое положение корпуса на плоской поверхности во время тренировки.
Регулировочные отверстия верхней части корпуса выполнены в виде овалов.
Приспособление для регулировки доступа воздуха имеет горизонтально ориентированные выступы для удобства регулировки площади регулировочных отверстий.
Приспособление для регулировки доступа воздуха имеет цилиндрический выступ для удержания полого цилиндрического приспособления для регулировки сопротивления дыханию в рабочем положении.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена верхняя часть корпуса; на фиг.2 - нижняя часть корпуса; на фиг.3 - приспособление для регулировки доступа воздуха (регулятор); на фиг.4 - полое цилиндрическое приспособление для регулировки сопротивления дыханию (стакан); на фиг.5 - общий вид устройства для тренировки дыхательной системы в сборе с маской; на фиг.6 - общий вид устройства для тренировки дыхательной системы в сборе с мундштуком.
Корпус устройства для тренировки дыхательной системы конструктивно состоит из двух частей: верхней 1 и нижней 2. Обе части отлиты из пластмассы. В собранном состоянии корпус обеспечивает крепление в нем приспособления для регулировки доступа воздуха и полого цилиндрического приспособления для регулировки сопротивления дыханию. Одновременно корпус в собранном состоянии является емкостью для формирования воздушной смеси, обогащенной углекислым газом. Сферообразная форма корпуса способствует относительному упорядочиванию потока воздуха и приданию ему направления. То есть беспорядочное движение воздуха при тренировке сводится к минимуму, что способствует стабильным параметрам формируемой дыхательной смеси.
Верхняя часть 1 корпуса на нижней кромке имеет паз 3 для соединения с нижней частью 2 корпуса. В верхней части 1 имеется отверстие 4 для установки приспособления для регулировки доступа воздуха 5. По периметру этого отверстия 4 имеются регулировочные отверстия 6 в виде овалов. Когда устройство собрано для работы - эти отверстия 6 совпадают с регулировочными отверстиями 7 на приспособлении для регулировки доступа воздуха 5. Они могут быть полностью открыты или полностью закрыты, в зависимости от положения приспособления для регулировки доступа воздуха 5. Так же во всем диапазоне от полного открытия до полного закрытия площади отверстий 6 могут плавно изменяться поворотом приспособления для регулировки доступа воздуха 5 вокруг своей оси. Степень открытия регулировочных отверстий 6 влияет на концентрацию углекислого газа в дыхательной смеси, образуемой внутри корпуса и, частично, на сопротивление дыханию. Плавная регулировка необходима для создания индивидуально необходимого режима тренировки. На внутренней верхней стороне верхняя часть 1 корпуса имеет внутренний цилиндрический выступ 7 с отверстиями 8 в верхней части 1. Этот выступ 7 служит для разделения внутреннего объема корпуса на отделы. Это способствует формированию дыхательной смеси со стабильными параметрами.
Нижняя часть 2 корпуса имеет основание 9, которое обеспечивает устойчивое положение корпуса заявленного устройства на плоской горизонтальной поверхности во время тренировки. На выступающей верхней кромке имеется паз 3 для соединения с верхней частью 1 корпуса. Внутри (на внутренней стороне донной части) имеется полукруглый выступ 10 с вырезом 11, который служит для регулировки сопротивления дыханию. Это происходит, когда в собранном состоянии в этот выступ 10 вставляется нижняя часть полого цилиндрического приспособления для регулировки сопротивления дыханию 12 с подобным вырезом 13. Путем поворота приспособления 12 вокруг своей оси можно добиться максимального раскрытия отверстия, образуемого выступом 10 нижней части 2 корпуса и нижней частью приспособления 12, и полного его закрытия. В диапазоне от полного раскрытия до полного закрытия можно плавно регулировать площадь отверстия. Это необходимо для подбора индивидуального режима тренировки.
Приспособление для регулировки доступа воздуха 5 (регулятор) служит для регулировки концентрации углекислого газа в воздушной емкости, и, частично для регулировки сопротивления дыханию. Приспособление 5 в верхней части имеет отверстие для установки приспособления для регулировки сопротивления дыханию 12. По периметру этого отверстия имеются регулировочные отверстия 7 по форме и размерам идентичные регулировочным отверстиям 6 на верхней части 1 корпуса. В верхней выступающей части приспособления для регулировки доступа воздуха 5 есть горизонтально ориентированные выступы 14 для удобства регулировки площади отверстий при использовании заявленного устройства. В нижней части приспособление 5 имеет цилиндрический выступ 15, служащий для удержания средства для регулировки сопротивления дыханию 12 в рабочем положении и представляет собой нижнюю кольцевую стенку - перегородку, которая делит пространство воздушной камеры корпуса на сообщающиеся камеры меньшего объема.
Приспособление для регулировки сопротивления дыханию 12 (внутренний стакан) служит для создания заданного сопротивления вдоху и выдоху и, частично, для создания заданной повышенной концентрации углекислого газа в создаваемой дыхательной смеси. Приспособление для регулировки сопротивления дыханию 12 имеет цилиндрическую форму. В нижней части цилиндра имеется вырез 13. Вырез 13 имеет такую форму и размеры, что в собранном состоянии при совмещении с полукруглым выступом 10 нижней части 2 корпуса образуется прямоугольное отверстие с регулируемой площадью - от полного открытия до полного закрытия. Регулировка происходит поворотом приспособления 12 вокруг своей оси. В верхней части приспособление 12 имеет крышку 16. Крышка 16 по периметру имеет выступы 17, обеспечивающие удобство регулировки. В верхней части крышки 16 имеется отверстие с удлиненными цилиндрическими стенками 18, служащими для подсоединения шланга 19 к средству 12.
Шланг 19 (соединительный шланг) служит для герметичного и удобного соединения корпуса и дыхательной маски 20 и изготовлен из полипропилена в виде гофрированного цилиндра. Гофрированная поверхность шланга 19 позволяет придать ему любой изгиб, что необходимо для эффективности применения прибора. С обеих сторон шланг 19 имеет цилиндрические окончания, которые служат для надежного и герметичного соединения со средством для регулировки сопротивления дыханию 12 с одной стороны и, маской 20 или мундштуком 21, с другой.
Маска 20 служит для обеспечения дыхания таким образом, чтобы вдыхаемый и выдыхаемый воздух проходил только через заявленное устройство. Это, собственно, и обеспечивает создание режима тренировки. Маска 20 плотно прилегает к лицу человека и исключает поступление воздуха к органам дыхания помимо представленного устройства. Для соединения с заявленным устройством через шланг 19 маска 20 имеет цилиндрический переходник 22, сопрягаемый со шлангом 19.
Мундштук 21 служит тем же целям, что и маска 20, с тем отличием, что при использовании мундштука 21 возможно проведение тренировки только при дыхании ртом. Дыхание носом должно быть исключено. Мундштук 21 имеет с одной стороны цилиндрическую форму 23, сопрягаемую со шлангом 19, с другой - удобный загубник 24 для удобства пользования при дыхании ртом.
В основу работы устройства для тренировки дыхательной системы положен принцип создания регулируемого сопротивления вдоху и выдоху человека и, одновременно создание в воздушной камере корпуса дыхательной смеси с повышенным содержанием углекислого газа. Известно, что сопротивление дыханию способствует тренировке мышц дыхательной системы, а смесь для дыхания с повышенным содержанием углекислого газа имеет выраженные профилактические и лечебные свойства.
Работа устройства.
Устройство собирается согласно руководству по эксплуатации. При первоначальном использовании устройства его регулировки устанавливаются в положения, обеспечивающие минимальное сопротивление дыханию и максимальное сообщение воздушной камеры с воздухом снаружи ее. Так же следует поступать вначале каждой тренировки, с тем, чтобы постепенно довести нагрузку на органы дыхания с минимальной до требуемого режима.
Маска надевается на лицо пользователя. Она сконструирована так, что плотно прилегает к лицу и обеспечивает сообщение органов дыхания с воздушной емкостью, исключая доступ воздуха помимо дыхательной емкости. Вместо маски можно использовать мундштук; в этом случае нужно исключить дыхание носом во время тренировки.
При вдохе воздух проходит снаружи внутрь корпуса (воздушной камеры) через регулировочные отверстия; далее - через регулировочные отверстия приспособления для регулировки доступа воздуха в его полость и, по шлангу - к органам дыхания. При этом из-за того, что воздух проходит через систему отверстий с площадью, гораздо меньшей площади сечения трахеи, создается некоторое затруднение вдоха; дыхательная мускулатура испытывает нагрузку сверх обычной. На выдохе воздух поступает обратно по тому же пути. Выдох тоже делается с усилием по этой же причине.
Часть выдыхаемого воздуха, не имея возможности сразу выйти из полости в воздушную камеру через имеющиеся отверстия, задерживается в полости. Воздух, вышедший из отверстий средства для регулировки доступа воздуха, попадает в воздушную камеру. При этом он движется вдоль закругленной внутренней поверхности камеры к отверстиям, соединяющим полость воздушной емкости с наружным воздухом. Из-за сравнительно небольшой площади отверстий не весь воздух выходит через них наружу. Часть воздушного потока отражаясь от верней стенки воздушной камеры движется двумя путями: вниз вдоль стенки (перегородки) внутреннего цилиндрического выступа и, через отверстия в его верхней части - в пространство между внутренним цилиндрическим выступом и средством для регулировки сопротивления дыханию. Обе эти части воздушного потока задерживаются в воздушной камере. Далее цикл дыхания повторяется.
Воздух, оставшийся в воздушной камере после выдоха, обогащенный углекислым газом и не вышедший наружу, при вдохе смешивается с воздухом, поступающим снаружи к органам дыхания. Таким образом, к органам дыхания на вдохе поступает воздух с содержанием углекислого газа большим, чем в окружающем воздухе. Через несколько минут тренировки устанавливается такой режим поставки к органам дыхания воздуха, обогащенного углекислым газом, при котором сохраняется постоянное соотношение углекислого газа во вдыхаемом воздухе и в воздухе снаружи воздушной камеры.
По мере тренированности, пользователь может увеличивать сопротивление дыханию и концентрацию углекислого газа во вдыхаемом воздухе поворотом приспособления для регулировки сопротивления дыхания и приспособления для регулировки доступа воздуха вокруг своей оси на определенное число мерных делений.
Заявленная полезная модель имеет ряд преимуществ:
- Простота конструкции и применяемых при изготовлении технологий.
- Для изготовления деталей устройства применяются современные пластики. Это обеспечивает возможность изготовления устройства с высокими эстетическими и эргономическими свойствами, наряду с абсолютной безвредностью для человека.
- Округлая форма корпуса способствует уменьшению турбулентности при движении воздуха внутри него при проведении тренировок и, как следствие, создание дыхательной смеси с равномерными свойствами, зависящими от положения регулировочных отверстий.
- Система образующихся за счет стенок выступов и стакана перегородок внутри корпуса (воздушной камеры) делит его внутреннее пространство на каналы, имеющие площадь сечения, сопоставимую с площадью сечения трахеи человека. Это обусловливает высокую физиологичность устройства.
- Конструкция устройства обеспечивает возможность плавных регулировок нагрузки на органы дыхания и степень сообщения воздушной камеры с внешним воздухом даже во время проведения тренировки без разборки и каких-либо других дополнительных действий, требующих приостановки тренировки.