УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ТРЕНИРОВОК (ВАРИАНТЫ)

Полезные модели относятся к области медицины и предназначены для дыхательных тренировок, обеспечивающих профилактику и лечение бронхиальной астмы, ишемической болезни сердца, артериальной гипертонии и многих других заболеваний человека.
Известно устройство для создания гипоксической гиперкапнии, содержащее съемный загубник, трубку и цилиндр с емкостью «мертвого пространства», при этом емкость «мертвого пространства» общим объемом 700-800 мл разделена на параллельно расположенные ячейки, объем каждой из которых соотносится с объемом «мертвого пространства» 1:500, ячейки соединены между собой посредством соединительного пространства, имеющего обтекатели, при этом диафрагма имеет возможность регулировать объем «мертвого пространства» в диапазоне 100-800 мл за счет выключения из вентиляции части ячеек (патент RU №2301081, 2005).
Недостатками известного устройства являются его сложность и неудобства при эксплуатации и обслуживании за счет большого объема дополнительного «мертвого пространства», существенное отличие капнограммы дыхания при дыхательных тренировках от капнограммы естественного дыхания человека, невозможность персональной адаптации его параметров к дыхательному объему легких каждого пользователя. При этом следует учесть, что объем дополнительного «мертвого пространства» имеет избыточное значение (в 4 раза), приводящего к дыханию при тренировках одной и той же газовой смесью в течение 20-40 минут, что может привести к негативным последствиям. Кроме того, выполнение дополнительного «мертвого пространства» в виде большого количества параллельно соединенных ячеек (нескольких десятков) приводит к большим неудобствам при чистке устройства после каждой дыхательной тренировки (2-3 в день).
Известное устройство для дыхательных тренировок, выбранное нами за прототип, (патент RU №104846, 2010), содержит дыхательную трубку, первый конец которой подключен к маске или загубнику, а второй конец -к дополнительному «мертвому пространству», выполненному в виде вспомогательных трубок, соединенных последовательно между собой переходниками, количество которых меньше или равно 10, при этом внутренние сечения переходников, дыхательной и вспомогательных трубок составляют 50-260 мм, а их суммарный максимальный внутренний объем
Vт.max=K(Vд-Vмп),
где: Vд - дыхательный объем легких; Vмп - объем анатомического «мертвого пространства»; K=0,5-0,8.
2
Основным недостатком известного устройства является реализация его в виде отдельных трубок, приводящих к значительным неудобствам при его эксплуатации. Общая длина устройства может достигать в практических вариантах 1 м. при максимальном диаметре трубок 18 мм (внутреннее сечение 254 мм) и 2,2 м при диаметрах трубок 12 мм (внутреннее сечение 113 мм2.).
Основная задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в создании устройства для дыхательных тренировок, обеспечивающего высокую эффективность и максимальные удобства при его эксплуатации и обслуживании.
Технический результат, достигаемый заявленными полезными моделями, состоит в уменьшении габаритов и в уменьшении сопротивления дыханию.
Для решения задачи предложено два варианта устройства.
2
Основной технический результат по первому варианту достигается тем, что в устройстве для дыхательных тренировок, содержащем дыхательную трубку, первый конец которой подключен к маске или загубнику, а второй конец - к дополнительному «мертвому пространству», выполненному в виде трубчатых пространств с поперечными сечениями 50-260 мм, количество которых ≤10, согласно предложенному решению, дополнительное «мертвое пространство» образовано трубчатыми пространствами, размещенными в корпусе, причем трубчатые пространства расположены параллельно друг другу и соединены последовательно между собой съемными трубчатыми пространствами, при этом
max
Vдмп.=Kx(Vд-Vмп)-Vдт,
где:
max
Vдмп. - максимальный объем дополнительного «мертвого пространства» при дыхательных тренировках;
Vд - дыхательный объем легких человека;
Vмп - объем анатомического «мертвого пространства» человека;
Vдт - внутренний объем дыхательной трубки;
K=0,5-0,8.
2
Основной технический результат по второму варианту достигается тем, что в устройстве для дыхательных тренировок, содержащем дыхательную трубку, первый конец которой подключен к маске или загубнику, а второй конец - к дополнительному «мертвому пространству», выполненному в виде трубчатых пространств с поперечными сечениями 50-260 мм, количество которых ≤10, согласно предложенному решению, дополнительное «мертвое пространство» образовано трубчатыми пространствами и вспомогательным пространством, расположенными в корпусе, причем трубчатые пространства расположены параллельно друг другу и их первые концы соединены с вспомогательным трубчатым пространством, установленном перпендикулярно трубчатым пространствам, а вторые концы трубчатых пространств связаны с атмосферой, и к торцевому выходу вспомогательного трубчатого пространства подключена дыхательная трубка, при этом
max
Vдмп.=Kx(Vд-Vмп)-Vдт,
где:
max
Vдмп. - максимальный объем дополнительного «мертвого пространства» при дыхательных тренировках;
Vд - дыхательный объем легких человека;
Vмп - объем анатомического «мертвого пространства» человека;
Vдт - внутренний объем дыхательной трубки;
K=0,5-0,8.
Полезная модель поясняется рисунками.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства, выполненного по первому варианту, на фиг. 2 - общий вид устройства, выполненного по второму варианту.
Устройство, выполненное по первому варианту, включает дыхательную трубку 1, первый конец которой подключен к маске или загубнику 2, а второй конец - к дополнительному «мертвому пространству», выполненному в виде трубчатых пространств 3, 4, 5. Трубчатые пространства 3, 4, 5 расположены в корпусе 6 параллельно друг другу и соединены последовательно между собой первым съемным трубчатыми пространством 7 и вторым съемным трубчатыми пространством 8.
Устройство, выполненное по второму варианту, включает дыхательную трубку 1, первый конец которой подключен к маске или загубнику 2, а второй конец - к дополнительному «мертвому пространству», выполненному в виде трубчатых пространств 3, 4, 5. Трубчатые пространства 3, 4, 5 расположены в корпусе 6 параллельно друг другу. Первые концы трубчатых пространств 3, 4, 5 соединены с вспомогательным трубчатым пространством 9, расположенном в корпусе 6 перпендикулярно трубчатым пространствам 3, 4, 5. Торцевой выход вспомогательного трубчатого пространства 9 подключен к дыхательной трубке 1.
Устройство по первому варианту работает следующим образом.
3
3
3
3
3
3
Дыхательная трубка 1 выполнена с внутренним диаметром 1,4 см (внешний диаметр 1,8 см) и длиной 26 см, внутренний объем Удт дыхательной трубки 1 равен 40 см. При дыхательном объеме легких Vд=500 см, объеме анатомического «мертвого пространства» Vмп=150 см, К=0,7 максимальный объем Vдмп.max дополнительного «мертвого пространства» (3+4+5+6+7) равен 217 см. При объеме каждого съемного трубчатого пространства 7,8, например, 5 см и трех трубчатых пространствах 3, 4, 5, получаем объем одного трубчатого пространства 69 см. При внутреннем диаметре трубчатого пространства 1,8 см его длина равна 27 см. В этом случае размеры корпуса следующие: толщина - 2,5 см; длина с первым и вторым съемными трубчатыми пространствами 7, 8 - 28 см; ширина - 9 см.
Весь цикл дыхательных тренировок разбивается при трех трубчатых пространствах 3, 4, 5 двух съемных трубчатых пространств 7 и 8 на четыре этапа.
2
2
2
На первом этапе дыхательных тренировок применяется только дыхательная трубка 1 с загубником 2. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации углекислого газа (CO) во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 0,4%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 1,9% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
3
3
3
2
2
На втором этапе дыхательных тренировок к дыхательной трубке 1 с внутренним объемом 40 см присоединяется первое трубчатое пространство 3 с объемом 69 см (первое и второе съемные трубчатые пространства 7 и 8 отключены от корпуса 6), которое увеличивает объем дыхательной трубки 1 до 109 см. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации СО2 во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 1,09%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 2,59% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
3
3
3
3
2
2
2
На третьем этапе дыхательных тренировок к дыхательной трубке 1 с внутренним объемом 40 см присоединяется первое трубчатое пространство 3 с объемом 69 см, первое съемное трубчатое пространство 7 с объемом 5 см и второе трубчатое пространство 4 с объемом 69 см (первое съемное трубчатое пространство 7 подключено к корпусу 6 и соединяет последовательно между собой трубчатые пространства 3 и 4, а второе съемное трубчатое пространство 8 отключено от корпуса 6), которые увеличивают объем дыхательной трубки 1,0 до 183 см. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 1,83%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 3,33% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
3
3
3
3
3
3
3
2
2
2
На четвертом (последнем) этапе дыхательных тренировок к дыхательной трубке 1 с внутренним объемом 40 см присоединяется последовательно первое трубчатое пространство 3 объемом 69 см, первое съемное трубчатое пространство 7 с объемом 5 см, второе трубчатое пространство 4 с объемом 69 см, второе съемное трубчатое пространство 8 с объемом 5 см и трубчатое пространство 5 с объемом 69 см (первое и второе съемные трубчатые пространства 7 и 8 подключены к корпусу 6 и соединяют между собой последовательно трубчатые пространства 3, 4 и 5), которые увеличивают объем дыхательной трубки 1,0 до 257 см. При концентрации CO в газовой смеси легких человека, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 2,57%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 4,07% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
2
2
2
При нормализации концентрации CO в артериальной крови человека до необходимой величины (например, 6,5%) на четвертом этапе тренировок среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 3,1%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 4,6% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
Устройство по второму варианту работает следующим образом.
3
3
3
3
3
max
При выполнении дыхательной трубки 1 с внутренним диаметром 1,4 см (внешний диаметр 1,8 см) и длиной 26 см, внутренний объем Vдт дыхательной трубки 1 составляет 40 см. При дыхательном объеме легких Vд=500 см, объеме анатомического «мертвого пространства» Умп=150 см, K=0,7 максимальный объем Vдмп. дополнительного «мертвого пространства» (3+4+5+6) равен 217 см. При длине вспомогательного трубчатого пространства 9 равном, например, 9 см и внутреннем диаметре 1,8 см его объем составляет 23 см. Для трех трубчатых пространств 3, 4, 5 объем одного трубчатого пространства составляет 65 см. При внутреннем диаметре трубчатого пространства 2 равном 1,6 см, его длина равна 32 см.
В этом случае размеры корпуса 6 следующие: толщина - 2,5 см; длина - 35 см; ширина - 9 см.
Весь цикл дыхательных тренировок разбивается при данном количестве трубчатых пространств 3, 4, 5 на четыре этапа.
2
2
2
На первом этапе дыхательных тренировок применяется только дыхательная трубка 1 с загубником 2. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации углекислого газа (CO) во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 0,4%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равна 1,9% за счет наличия анатомического «мертвого пространства».
3
3
3
3
2
2
2
На втором этапе дыхательных тренировок конец дыхательной трубки 1(см. фиг. 2) находится между трубчатыми пространствами 3 и 4, закрывая собой трубчатые пространства 4 и 5. В этом случае к дыхательной трубке 1 объемом 40 см присоединяется только первое трубчатое пространство 3 с объемом 65 см через часть объема вспомогательного трубчатого пространства 9 объемом, например, 7 см, которые увеличивают объем дыхательной трубки 1 до 112 см. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 1,12%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 2,62% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
3
3
2
2
2
На третьем этапе дыхательных тренировок конец дыхательной трубки 1 (см. фиг. 2) находится между трубчатыми пространствами 4 и 5, закрывая собой трубчатое пространство 5. В этом случае к дыхательной трубке присоединяются параллельно соединенные трубчатые пространства 3 и 4 с суммарным объемом 130 см через часть объема вспомогательного трубчатого пространства 9, например, 15 см, которые увеличивают объем дыхательной трубки 1 до 185 см. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 1,85%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 3,35% за счет анатомического «мертвого пространства».
3
3
3
2
2
2
На четвертом этапе дыхательных тренировок конец дыхательной трубки 1(см. Фиг. 2) находится между трубчатым пространством 5 и стенкой корпуса 6, не закрывая собой трубчатые пространства 3, 4, 5. В этом случае к дыхательной трубке 1 с внутренним объемом 40 смприсоединяются параллельно соединенные трубчатые пространства 3, 4 и 5 с суммарным объемом 195 см через весь объем 23 см вспомогательного трубчатого пространства 9, которые увеличивают объем дыхательной трубки 1 до 257 см. При концентрации CO в газовой смеси легких, равной, например, 5,0%, среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 2,57%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 4,07% из-за наличия анатомического «мертвого пространства».
2
2
2
При нормализации концентрации CO в артериальной крови человека до необходимой величины (например, 6,5%) на четвертом этапе тренировок среднее значение концентрации CO во вдыхаемой газовой смеси, поступающей в рот, равно 3,1%. При этом среднее значение концентрации CO в газовой смеси, поступающей в легкие человека, будет равно 4,6% за счет наличия анатомического «мертвого пространства».