ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ТРЕНАЖЕР

Полезная модель относится к медицине, а именно к физиотерапевтическим устройствам, используемым для тренировки дыхательной мускулатуры, а также для профилактики и лечения различных заболеваний.
Известен дыхательный тренажер [патент РФ №2196612 по классу A61M 16/00], состоящий из составного корпуса со сквозными отверстиями, средств для регулирования сопротивления дыханию, клапанного устройства вдоха и выдоха. В составном корпусе выполнено одно или более дополнительное сквозное отверстие для вдоха и одно или более дополнительное сквозное отверстие для выдоха.
Недостатком этого тренажера является невозможность отслеживания параметров дыхания во время применения тренажера. В результате процесс тренировки дыхательной системы контролируется субъективными ощущениями пациента, что может не только не улучшить, но и ухудшить состояние здоровья. Кроме того, изменение сопротивления вдоху и выдоху требует разборки и последующей сборки составного корпуса тренажера.
Наиболее близким по техническому решению к заявленному тренажеру является дыхательный тренажер с биологической обратной связью [патент РФ №91765 по классу G01N 33/15], позволяющий проводить разного вида дыхательные тренировки с отслеживанием измеряемых физиологических показателей, в том числе при повышенном сопротивлении вдоху и выдоху.
Для проведения тренировок при повышенном сопротивлении дыханию указанный тренажер содержит дыхательный узел в виде загубника, ротоносовой маски или носового наконечника, дыхательную трубку, соединенные в единый сосуд переменной емкости дыхательный шланг и незамкнутый накопительный сосуд, насадку с дополнительной диафрагмой для увеличения сопротивления дыханию, устанавливаемую на выходе дыхательной трубки или незамкнутого накопительного сосуда, блок измерения пульса, блок измерения постоянного потенциала головного мозга, блок измерения скорости потока воздуха с дифференциальным датчиком давления и с размещенной посередине дыхательной трубки измерительной диафрагмой, по бокам от которой находятся отверстия, соединенные с дифференциальным датчиком давления. Информация об измеряемых показателях отображается на жидкокристаллическом индикаторе или на персональном компьютере, что позволяет отслеживать динамику физиологических показателей.
Недостатком этого устройства является то, что создание сопротивления дыханию требует набора дополнительных насадок, установка которых производится вручную.
Технической задачей данной полезной модели является автоматизация процесса регулирования сопротивления дыханию на вдохе и/или выдохе.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в дыхательный тренажер, содержащий загубник, дыхательную трубку с установленным в ней датчиком давления, микроконтроллер, связанный с персональным компьютером, введен автоматический регулятор сопротивления дыханию, состоящий из регулируемого дросселя, установленного в дыхательной трубке, и исполнительного механизма, причем выход исполнительного механизма соединен с регулируемым дросселем, а вход - с персональным компьютером через микроконтроллер, также для контроля эффективности тренировки дыхательной мускулатуры дыхательная трубка содержит группу датчиков давления, состоящую из относительного и вакуумного датчика, соединенную с персональным компьютером через последовательно соединенные фильтр нижних частот и микроконтроллер.
Введение в дыхательный тренажер автоматического регулятора сопротивления дыханию обеспечивает автоматизацию процесса регулирования сопротивления дыханию на вдохе и/или выдохе.
На фиг.1 приведена структурная схема дыхательного тренажера. Дыхательный тренажер содержит загубник 1, соединенный с дыхательной трубкой 2, содержащей относительный датчик давления 3 и вакуумный датчик давления 4, которые соединены с входом фильтра нижних частот 5, выход которого соединен с входом микроконтроллера 6, выход которого - соединен с персональным компьютером 7. Выход персонального компьютера 7 соединен с исполнительным механизмом 8 через микроконтроллер 6, а выход исполнительного механизма 8 соединен с регулируемым дросселем 9.
Регулируемый дроссель тренажера может быть выполнен в виде дросселя кранового типа. В качестве относительного датчика давления может быть выбран один из датчиков, измеряющих избыточное давление в диапазоне от 0 до 10 кПа, а в качестве вакуумного датчика давления - один из датчиков, измеряющих степень разрежения в диапазоне от 0 до 10 кПа, например, датчик компании Motorola MPX5010. Микроконтроллер может представлять собой 8-разрядный микроконтроллер PICmicro. Исполнительный механизм может состоять из шагового двигателя с редуктором.
Работа дыхательного тренажера с учетом вышеприведенного описания происходит следующим образом.
В ходе тренировки пациент дышит через дыхательную трубку 2 с загубником 1. При выдохе, когда поток воздуха движется в дыхательной трубке со стороны ротовой полости пациента, на участке перед регулируемым дросселем 9, создающим сопротивление потоку, возникает ' давление выше атмосферного. Чем меньше площадь пропускного отверстия регулируемого дросселя, тем выше давление, измеряемое относительным датчиком давления 3. Когда происходит вдох, поток воздуха движется в другую сторону, при этом давление на участке перед дросселем становится ниже атмосферного. Эту разницу давления измеряет вакуумный датчик давления 4. Величина давления в виде электрического сигнала от относительного датчика 3, измеряющего давление в ротовой полости на выдохе, или от вакуумного датчика 4, измеряющего давление в ротовой полости на вдохе, пропускается через фильтр нижних частот 5 и преобразуется в цифровую форму с помощью микроконтроллера 6. Далее информация о давлении в ротовой полости поступает в персональный компьютер 7, где рассчитывается скорость изменения давления в ротовой полости, скорость потока воздуха, время вдоха и выдоха, объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, частота и минутный объем дыхания в процессе тренировки, сохраняются полученные данные и на мониторе отображаются графики изменения давления в ротовой полости в течение тренировки. По величине давления в ротовой полости и другим рассчитанным показателям дыхания оператор (в лице пациента или врача) задает команды управления через микроконтроллер 6 исполнительному механизму 8, воздействующему на регулируемый дроссель 9 для изменения площади его пропускного отверстия. Таким образом, обеспечивается автоматизация процесса регулирования сопротивления дыханию на вдохе и/или выдохе.