Увлажнитель воздуха с дыхательным тренажером

Полезная модель относится к электротехнике для создания искусственного микроклимата и кондиционирования воздуха, а именно к увлажнителям воздуха для таких помещений как жилые площади, офисы, дачные домики, бытовки строительно-монтажных организаций и может быть использована для профилактики различных заболеваний, повышения устойчивости организма к неблагоприятным факторами среды, а также расширения физических, интеллектуальных и адаптационных возможностей организма.
Известно устройство для дыхания атмосферным воздухом находящегося в помещении человека, которое содержит маску, соединенную через отверстие для дыхания с дыхательной системой человека, канал подачи атмосферного воздуха в помещение и канал выпуска использованного воздуха из помещения, сообщенные с маской. Устройство снабжено, по меньшей мере, одним вентилятором с регулятором скорости вращения, установленным в канале подачи атмосферного воздуха и/или канале выпуска использованного воздуха. Маска выполнена с полостью, соединенной с отверстием для дыхания. Канал подачи атмосферного воздуха и канал выпуска использованного воздуха сообщены с маской при помощи полости (патент RU № 2433356, 2011).
Известное устройство может быть использовано одновременно для кондиционирования воздуха и в качестве тренажера дыхания. Вместе с тем, применение известного устройства ограничено тем, что при его использовании необходимо надевать маску, а также отсутствуют элементы контроля дыхательных упражнений. Это не позволяют совмещать занятия спортом или хозяйственные дела с дыхательными тренировками. Также отсутствует возможность введения в струю вдыхаемого воздуха полезных для дыхания компонентов. Все вышеперечисленное характеризует ограниченные функциональные возможности известного устройства.
Известен увлажнитель воздуха, содержащий воздуховод, вентилятор, поддоны, заполненные водой, примыкающие к воздуховоду и сообщенные с ним при помощи щелей, поддоны расположены друг над другом и выполнены с отверстиями в бортиках, имеющими местное понижение и образующие с дном вышестоящего поддона щели для входа и выхода воздуха, при этом бортики одного  отверстия образуют воздуховод, а бортики другого отверстия образуют канал для слива воды, воздуховод закрыт снизу крышкой, имеющей отверстие с бортиками, а стенки поддонов  выполнены ступенчатыми и образуют корпус увлажнителя, щели для выхода воздуха снабжены брызгозащитными заслонками, вентилятор расположен над воздуховодом, увлажнитель снабжен емкостью для воды  (патент RU № 60683, 2007).
Известный увлажнитель также имеет ограниченные функциональные возможности, т.к. отсутствует функция тренажера дыхания.
Известна гипербарическая камера, которая при условии подачи в нее смеси с пониженным содержанием кислорода может быть использована в качестве гипоксикатора, включающая  корпус с патрубками, вентили, таймер, усилитель, увлажнитель, датчик расхода и датчик давления, причем все перечисленные элементы выполнены механическими и единственным источником энергии является давление газа, который подается от смесителя (патент США N 4296743, 1981).
Известное  устройство реализует одновременно функции увлажнения и дыхательного тренажера с таймером, но имеет недостатки, связанные с использованием баллонных источников газовой смеси: высокие масса и габариты, неавтономность, высокие эксплуатационные расходы. Известное устройство не позволяют совмещать занятия спортом или хозяйственные дела с дыхательными тренировками и не предназначено для широкого круга людей, нуждающихся в оздоровительном типе дыхания.
Наиболее близким к предлагаемому является увлажнитель воздуха, который  содержит внутри корпуса резервуар для воды, ультразвуковой преобразователь, создающий вибрацию в воде резервуара и генерирующий поток пара во внутренней камере, сообщающейся с отверстием в корпусе, а также диффузионную насадку, установленную на упомянутом отверстии  и содержащую отверстие  выхода пара, упомянутая насадка  содержит внутреннюю деталь  удлиненной формы, выполненную из пористого материала, который может быть пропитан летучим ароматическим веществом, с возможностью прохождения парового потока вдоль ее стенок, который затем попадает в упомянутое выходное отверстие (патент RU 2395755, 2007).
Известное устройство обеспечивает надежность и эффективность работы увлажнителя, а также расширяет его функциональные возможности за счет обеспечения возможности использования с функцией ароматизатора воздуха, улучшая дыхательный комфорт. Вместе с тем, известная конструкция не обеспечивает эффективного его применения для целей тренировок оздоровительного типа дыхания.
Техническая проблема - ограниченные функциональные возможности увлажнителя воздуха.
Технический результат – расширение функциональных возможностей увлажнителя воздуха за счет придания функции дыхательного тренажера для тренировок оздоровительного типа дыхания.
Поставленная задача решается тем, что заявляемый увлажнитель воздуха с дыхательным тренажером, содержащий корпус, внутри которого размещены резервуар для воды, ультразвуковой преобразователь, создающий вибрацию в воде резервуара и генерирующий поток пара во внутренней камере, сообщающейся с распылителем, установленным на выходе из  корпуса, вентилятор, установленный в нижней части корпуса, панель управления, при этом дополнительно содержит блок управления с печатной платой с радиоэлементами и микроконтроллером, информационный дисплей, которые электрически соединены друг с другом и с блоком питания, источник света, установленный в корпусе, на панели управления размещены элементы управления, которые электрически соединены с печатной платой, микроконтроллер выполнен с возможностью взаимодействия с элементами управления, информационным дисплеем и источником света, который выполняет команды на генерацию света через заданные периоды времени в соответствии с заданным режимом дыхания, а информационный дисплей выполнен с возможностью отображения заданных режимов дыхания.
Микроконтроллер, размещенный в блоке управления, программируется для посекундного отсчета времени, которое отображается на информационном дисплее. Дополнительно микроконтроллер выдает управляющие команды на источник света, в качестве которого применяют светодиоды, идентифицируя тем самым заданные команды режимов дыхания. Светодиоды выполнены цветными для идентификации заданных фаз дыхания. Реализация синхронизации переключения цветных светодиодов в соответствии с фазами дыхания осуществляется с помощью программного кода, записанного в микроконтроллер.
Информационный дисплей имеет четыре семисегментных знакоместа, где отображаются 4 фазы дыхания – вдох, задержка на вдохе, выдох, задержка на выдохе. Дополнительно информационный дисплей имеет знакоместо для отображения отсчета времени для каждой фазы дыхания. Информационный дисплей отображает время в секундах, затрачиваемое на каждую фазу дыхания, выполняя функцию экрана таймера.
Электрическое соединение представлено схемой питания, реализованной электропроводящими проводами, электрическими контактами, токопроводящими дорожками на печатной плате и иными известными элементами электрических схем.
Сравнение заявляемого устройства с известным позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».
Заявляемое устройство может быть изготовлено с применением известных конструктивных элементов, собранных известными способами. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
Заявляемое устройство иллюстрируется следующими рисунками.
На Фиг. 1 схематично показано заявляемое устройство.
На Фиг. 2 схематично показана панель управления.
Увлажнитель воздуха представляет собой прибор, основанный на принципе принудительного испарения (Фиг.1) и содержит размещенные в корпусе 1 резервуар для воды 2, ультразвуковой преобразователь 3, создающий вибрацию в воде резервуара и генерирующий поток пара во внутренней камере парообразования 4, сообщающейся с распылителем 5, установленным на выходе из  корпуса 1, вентилятор 6, установленный в нижней части корпуса, поддон 7. Во фронтальной части корпуса 1 размещен блок управления 8, содержащий печатную плату 9 с программируемым микроконтроллером 10, радиоэлементами 11, информационным дисплеем 12.  Электрическое соединение обеспечивается проводами 15 от блока питания 16. На лицевой стороне корпуса размещена панель управления 13 с окном для информационного дисплея 12 и с элементами управления в виде кнопок 14. В поддоне и на дне корпуса 1 расположены светодиоды 17 трех цветов.
Заявляемое устройство в режиме увлажнителя воздуха  работает следующим образом. Вода из резервуара для воды 2  поступает в поддон 7, где  ультразвуковой преобразователь 3 посредством высокочастотных колебаний ультразвуковой мембраны разбивает воду на мельчайшие частицы, образуя пар. Вентилятор 6 нагнетает  воздух из помещения во внутреннюю  камеру 4, где идет процесс парообразования. Воздух,  обогащенный водяным паром,  через распылитель 5 выдувается обратно в помещение увлажненным.
После задания посредством соответствующего элемента управления 14  на панели управления 13 режима дыхательного тренажера,  на информационном дисплее 12 в соответствующих знакоместах отображается  индикация заданного режима дыхания. Увлажнитель работает в автоматическом режиме, испаряя обогащенный влагой воздух. На информационном дисплее 12 отображаются автоматические настройки, либо настройки, заданные пользователем посредством нажатия на элементы управления 14, например, задав длительность вдоха или соотношение  длительности вдоха к длительности других фаз дыхания.
Блок управления 8 с программируемым микроконтроллером 10 настроен на автоматический запуск режима дыхательного тренажера  через 30 с после последнего нажатия элемента управления 14 при входе в режим дыхательного тренажёра. Программируемый микроконтроллер 10 сохраняет в памяти настройки, которые ранее были заданы пользователем, и при последующем включении отображает их на информационном дисплее 12.
После запуска режима дыхательного  тренажёра на информационном дисплее 12 отображается, какую фазу дыхания проходит пользователь, а также отображается  отсчёт секунд до окончания каждой фазы дыхания. Каждую фазу дыхания сопровождает смена цвета подсветки, реализованной через светодиоды 17, или её отключение. Одно дыхательное упражнение включает в себя поочередное прохождение четырёх фаз дыхания: вдох, задержка дыхания на вдохе, выдох, задержка дыхания на выдохе.
Каждое дыхательное упражнение выполняется фиксированное количество раз, пока не закончатся все упражнения данного типа. После окончания одного вида дыхательного упражнения, начинает выполняться следующее дыхательное упражнения другого типа (если это было задано в настройках дыхательного тренажёра).
В качестве примера приводим пример задания настроек дыхательного тренажера (Фиг.2) заявляемого увлажнителя воздуха.
Дыхательное упражнение идентифицируется в окне 19 информационного дисплея 12, а фазы дыхания описываются дыхательной пропорцией, отображаемой в окне 21. Дыхательное упражнение повторяется в количестве 20 раз – количество повторений дыхательного упражнения  отображается в левой части информационного дисплея 12 в окнах 18. На информационном дисплее 12 отображается длительность фазы дыхания в секундах – по умолчанию длительность вдоха. Дыхательная пропорция  представляет собой соотношение длин вдоха, выдоха  и задержек дыхания на выдохе и вдохе, которые отображаются в окнах 22,23,24 и 25 соответственно.
Дыхательная пропорция 1:0:1:0 и длительность фазы дыхания - 6 секунд означают, что длительность различных фаз дыхания составляет:
Вдох – 6 с.
Задержка на вдохе – 0 с.
Выдох – 6 с.
Задержка на выдохе – 0 с.
Каждая из фаз дыхания сопровождается горением светодиода присвоенного ей цвета:
Вдох – цвет А.
Задержка на вдохе – цвет Б.
Выдох – цвет В.
Задержка на выдохе – цвет Г/цвет не горит.
После запуска тренажера дыхания при работающем увлажнителе воздуха на информационном дисплее 12 в окне 19 отображается первое дыхательное упражнение. Количество повторений дыхательного упражнения отображается подсветкой в окнах 18 на информационном дисплее 12. Количество подсвечиваемых окон 18 уменьшается  по одному делению по мере повторения дыхательного упражнения. В окне 20 на информационном дисплее 12 отображается  длительность вдоха и поочередно идет отсчёт длительности каждой из фаз дыхания  в секундах: вдоха, затем задержки на вдохе, затем выдоха, затем задержки на выдохе. Фаза дыхания, для которой идет отсчёт длительности в секундах, мигает в соответствующем окне 22,23, 24 или 25. Указанные фазы дыхания дополнительно поясняются графическими изображениями, выполненными над соответствующими окнами 22,23, 24 и 25.
В правом верхнем углу информационного дисплея 12 в окне 19 постоянно отображается порядковый номер дыхательного упражнения, которое выполняется дыхательным тренажером. В начале каждого нового дыхательного упражнения порядковый номер дыхательного упражнения увеличивается на единицу, а количество повторений дыхательного упражнения обнуляется. Дыхательная пропорция для каждого дыхательного упражнения является изменяемой.
Заявляемое устройство обеспечивает возможность использовать увлажнитель воздуха для освоения оздоровительного типа дыхания, устраняет раздражающие факторы, связанные с использованием дыхательных тренажеров известных конструкций, сокращает трудоемкость освоения дыхательных процедур различных типов, позволяя в домашних условиях и без контакта с устройством увеличить объём лёгких путём регулярных тренировок, нормализовать ритм дыхания, особенно на фоне стресса или аритмии, обогатить кровь кислородом и, как следствие, ускорить обмен веществ в организме, увеличив его рекреационные способности и улучшив работу внутренних органов. Пользователь имеет возможность выбрать или составить индивидуальную программу выполнения дыхательных упражнений, отслеживать длительность каждой фазы дыхания в секундах на информационном дисплее. Заявляемое устройство позволяет визуализировать смену фаз дыхания благодаря световым эффектам, обеспечивающих режим  светового таймера, где каждый цвет света соответствует определённой фазе, что избавляет пользователя от необходимости следить за цифровым отсчетом времени на информационном дисплее, и делает дыхательные тренировки удобными даже для людей с ослабленным зрением.