Устройство для дозированной нагрузки дыхательных мышц

 

Использование: в медицинской технике для измерения выносливости и тренировки дыхательных мышц. Дыхательная камера 1 имеет дыхательную трубку с клапанами вдоха 2 и выдоха 3. Со стороны клапанов закреплены съемные патрубок 7 и нагрузочная камера 10. При смене режима тренировки с вдоха на выдох патрубок 7 и нагрузочная камера 10 взаимно переставляются. Нагрузочная камера 10 сообщена с атмосферой и снабжена нагрузочным элементом в виде электромагнита с неподвижным якорем 16 и сердечником 14, расположенными вдоль общей оси. По обе стороны от нагрузочного элемента расположены инспираторкое 23 и экспираторное 24 отверстия с седловыми поверхностями. В отверстиях установлены запорные элементы 21, 22, взаимодействующие с седловыми поверхностями . Запорные элементы жестко закреплены на подвижном якоре 16. В неподвижном сердечнике 14 выполнено направляющее отверстие 20 для возвратнопоступательного перемещения запорного элемента 22. 2 ил. ЧР- Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 В 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863844/14 (22) 04,09.90 (46) 07.10.92. Бюл, ¹ 37 (71) Карагандинский государственный медицинский институт и Институт физиологии и гигиены труда АН КазССР (72) Н.В.Зародин, О.П.Зябрев, А.Н.Зародин и И,Н.Зародин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1641275, кл. А 61 В 5/08, 1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ

НАГРУЗКИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ (57) Использование: в медицинской технике для измерения выносливости и тренировки дыхательных мышц. Дыхательная камера 1 имеет дыхательную трубку с клапанами вдоха 2 и выдоха 3. Со стороны клапанов закреплены съемные патрубок 7 и нагрузочИзобретение относится к медицинской технике, а именно к пульмонологическим терапевтическим устройствам и функциональным методам исследования системы дыхания. Оно может быть использовано для измерения выносливости и тренировки дыхател ьн ых мы ш ц.

Известно устройство для тренировки дыхательной мускулатуры /Авторское свидетельство СССР № 1445692, кл. А 61 В

5/08, 1988 г./

Недостатком известного устройство является невозможность раздельной трекировки дыхательных мышц вдоха и выдоха, что ограничивает область его использования. Кроме того, при тренировке дыхательных мышц не контролируется респираторное давление, развиваемое при. Ы 1766369 А1 ная камера 10, При смене режима тренировки с вдоха на выдох патрубок 7 и нагрузочная камера 10 взаимно переставляются, Нагрузочная камера 10 сообщена с атмосферой и снабжена нагрузочным элементом в виде электромагнита с неподвижным якорем 16 и сердечником 14, расположенными вдоль общей оси, По обе стороны от нагрузочного элемента расположены инспираторное 23 и экспираторное 24 отверстия с седловыми поверхностями. B отверстиях установлены запорные элементы 21, 22, взаимодействующие с седловыми поверхностями. Запорные элементы жестко закреплены на подвижном якоре 16, В неподвижном сердечнике 14 выполнено направляющее отверстие 20 для возвратнопоступательного перемещения запорного элемента 22. 2 ил. нагрузке, что затрудняет точную дозировку инспираторно-экспираторных нагрузок, а также не позволяет производить исследование выносливости дыхательных мышц, Известно устройство для исследования выносливости и тренировки дыхатель- О ных мышц при вдохе, содержащее (д дыхательную камеру с клапаном выдоха, О соединенную с нагрузочной камерой через клапан вдоха и с загубником через дыхательную трубку, имеющую штуцер для подключения к датчику давления, с

° авек противоположной клапану вдоха стороны нагрузочная камера снабжена инспираторным отверстием, перекрытым плунжером, выполненным с возможностью продольного перемещения и снабженным нагрузочным элементом, выполненным в

1766369 виде электромагнита, якорь которого жестко связан с плунжером, кроме того в устройство введены последовательно соединенные задатчик и индикатор величины нагрузки, источник электропитания и узел отключения нагрузочного элемента в фазу выдоха /Заявка М 4469972/14 /119313/ от 29.07.88 r. 9. кл. А 61 В 5/08, решение о выдаче авторского свидетельства от

21.09.89 r./ — прототип, Однако известное устройство не обеспечивает тренировку мышц выдоха, а установленный в дыхательной камере узел отключения нагрузочного элемента в фазу выдоха создает не регулируемое дополнительное сопротивление воздушному потоку при выдохе и ухудшает таким образом процесс исследования выносливости дыхательных мышц, Kpofiie" того, наличйе узла отключения электромагнита в фазу выдоха в дыхательной камере усложняет устройство, При исследовании выносливости дыхательных мышц известным устройством в дыхательной камере скапливается значительное количество конденсата выдыхаемой тяги, что также способствует ухудшению процесса исследования.

Целью изобретения является расширение области использования за счет тренировки дыхательных мышц при выдохе, Эта цель достигается тем, что в устройстве для дозированной нагрузки дыхательных мышц, содержащее дыхательную камеру с клапанами вдоха и выдоха, включающую патрубок выдоха и дыхательную трубку со штуцером для подключения к датчику давления, съемную, соединенную с атмосферой, и установленную со стороны клапана вдоха нагрузочную камеру с инспираторным отверстием, выполненным с сед.ловой поверхностью, и снабженную нагрузочным элементом в виде электромагнита с подвижным якорем, соединенным с запорным органом, установленным с возможностью осевого перемещения, блок управления, в нагрузочной камере выполнено экспираторное отверстие с седловой поверхностью, нагрузочный элемент дополнительно снабжен запорным органом, закрепленным соосно основному запорному органу с возможностью взаимодействия с седловой поверхностью экспираторного отверстия, при этом нагрузочный элемент снабжен неподвижным сердечником с направляющим отверстием для дополнительного запорного органа, а патрубок выдоха выполнен съемным.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляе5

15 мое устройство для дозированной нагрузки дыхательных мышц отличается тем, что в нагрузочной камере выполнено зкспираторное отверстие с седловой поверхностью, а нагрузочный. элемент дополнительно снабжен запорным органом, закрепленным соосно основному запорному органу с возможностью взаимодействия с седловой поверхностью экспираторного отверстия, при этом нагрузочный элемент снабжен неподвижным сердечником с направляющим отверстием для дополнительного запорного органа, а патрубок выдоха выполнен съемным.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических реше20 ний в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом. устройстве для дозированной нагрузки ды25 хательных мышц, и признать заявляемое решение соответствующим критерию

"существенные отличия".

На фиг. 1 изображено устройство для дозированной нагрузки дыхательных мышц, 30 разрез, на фиг. 2 — блок управления электромагнитом и нагревательным элементом, Устройство для дозированной нагрузки дыхательных мышц содержит дыхательную камеру 1 с клапанами 2 вдоха и 3 выдоха, 35 дыхательную трубку 4 со штуцером 5 для подключения к датчику давления /не показан/, загубник /не показан/, нагревательный элемент 6, размещенный на дыхательной камере 1, патрубок 7 со штуце40 ром 8 для подключения газоанализатора

/не показан/ и с отверстием 9 для подключения измерителя /не показан/ объемов воздуха, нагрузочную камеру 10, в корпусе

11 которой установлена катушка 12 с обмот45 кой 13, по оси которой размещен неподвижный сердечник 14, связанный с фланцем 15 и якорь 16, установленный с возможностью осевого перемещения, связанный посредством штоков 17, 18 через направляющие от50 верстия 19, 20 с плунжерами 21, 22, установленными с возможностью взаимодействия с седловой поверхностью инспираторного и экспираторного отверстий 23, 24, которые соединены отверстиями 25, 26

55 с атмосферой.

Блок управления электромагнитом содержит источник 27 электропитания, выключатель 28, индикатор 29 величины нагрузки, шкала /не показана/ которого проградуированна в граммах, задатчик 30

1766369 величины нагрузки, последовательно соединенные с обмоткой 13.

Блок управления нагревательным эле- ментом включает источник 27 электропитания, выключатель 31, индикатор 32 величины температуры, задатчик 33 величины температуры, авторегулятор 34 величин ы температуры, последовательно соединенные с нагревательным Элементом

6.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы с устройством нагревают дыхательную камеру 1 до температуры, предотвращающей образование конденсата выдыхаемой влаги. Для этого включают выключатель 31 и создают цепь для прохождения электрического тока от источника 27 электропитания через контакты выключателя 31, индикатор 32, задатчик 33, авторегулятор 34 величины температуры и нагревательный элемент 6 на второй вывод источника 27. Величина тока и соответственно величина температуры нагревательного элемента 6 устанавливается задатчиком 33 и наблюдается по индикатору 32. По достижению величины температуры, предотвращающей образование конденсата выдыхаемой влаги в дыхательной камере 1 включают авторегулятор 34, который ее поддерживает на постоянном уровне.

При тренировке мышц вдоха или исследования выносливости дыхательных мышц соединяют нагрузочную камеру 10 с дыхательной камерой 1 так /фиг. 1/, чтобы нагрузка на дыхательные мышцы создавалась при вдохе и измеряют максимальное инспираторное давление. Для этого включают выключатель 28 и создают цепь для прохождения электрического тока от источника 27 через контакты выключателя 28, индикатор 29 и задатчик 30 величины нагрузки через обмотку 13 на второй вывод источника 27. Задатчиком 30 устанавливают такую величину тока и соответственно величину нагрузки, которую пациент не может преодолеть при максимальном усилии вдоха.

При этом якорь 16 притягивается к неподвижному сердечнику 14 и соответственно плунжер 21 прижимается к седловой поверхности инспираторного отверстия 23 с силой, которую создали задатчиком 30.

Дыхательные пути пациента подключают к загубнику и он производит максимальный выдох. Клапан 3 выдоха в дыхательной камере 1 открывается и выдыхаемый воздух свободно выходит через отверстие 9 в атмосферу. В конце выдоха клапан 3 закрывается и пациент совершает с максимальной

55 силой вдох. В дыхательной камере 1 и в трубке 4 создается разрежение, которое передается через штуцер 5 к датчику респираторного давления, где фиксируется его величина. Затем, в зависимости от величины максимального инспираторного давления. устанавливают задатчиком 30 требуемую величину нагрузки, с которой пациент дышит в течение заданного времени.

Во время вдоха под действием отрицательного давления клапан 2 открывается и плунжер 21 приподнимается над инспираторным отверстием 23, создавая условия прохождения воздуха из атмосферы через отверстия 25 и 23 в дыхательные пути пациента. Якорь 16 вместе со штоком 17 и с плунжером 21 перемещается в сторону, противоположную от неподвижного сердечника 14, а сила притяжения якоря 16 к неподвижному сердечнику 14 препятствует этому перемещению, создавая сопротивление мышцам вдоха. Инспираторное давление, возникающее при этом через штуцер 5 регистрируется датчиком респираторного давления. По завершению вдоха якорь 16 притягивается к сердечнику 14, плунжер 21 прижимается к седловой поверхности инспираторного отверстия 23, клапан 2 вдоха закрывается, а во время выдоха клапан 3 открывается и воздух из легких через отверстие 9 удаляется в атмосферу.

При исследовании выносливости дыхательных мышц нагрузка ступенеобразно увеличивается задатчиком 30 через определенные интервалы времени до момента отказа пациента от исследования. Величина предельной нагрузки, укаэанная индикатором 29 или соответствующее ей инспираторное давление, характеризует выносливость дыхательных мышц, При тренировке мышц выдоха нагрузочную камеру 10 устанавливают так, чтобы нагрузка на дыхательные мышцы создавалась при выдохе. Для этого патрубок 7 и нагрузочную камеру 10 отсоединяют от дыхательной камеры 1. Затем, к ней присоединяют патрубок 7 со стороны клапана 2 вдоха, а нагрузочную камеру 10 со стороны клапана 3 выдоха частью, где размещен плунжер 22. Задатчиком 30 устанавливают такую величину нагрузки, которую пациент не может преодолеть при максимальном усилии выдоха и измеряют максимальное экспираторное давление. Дыхательные пути пациента подключат к загубнику и он производит максимальный вдох. При этом клапан 2 вдоха открывается и воздух из атмосферы поступает через отверстие 9 патрубка 7 в легкие. В конце вдоха клапан 2 закрывается и пациент совершает с макси1766369 мальной силой выдох. В дыхательной камере 1 и трубке 4 создается избыточное давление, которое передается через штуцер 5 к датчику респираторного давления, где фиксируется его величина. Затем, в зависимости от величины максимального экспираторного давления, устанавливают задатчиком 30 требуемую величину нагрузки для тренировки мышц выдоха, с которой пациент дышит в течение заданного времени. Во время выдоха в дыхательной камере

1 давление повышается, В результате создавшейся разницы давлений между давлением в камере 1 и атмосферным давлением клапан 3 выдоха открывается, плунжер 22 открывает экспираторное отверстие 24 и выдыхаемый воздух выходит через отверстия 24, 26 в атмосферу, Якорь 16 вместе со штоком 18 и с плунжером 22 перемещается в сторону, противоположную от неподвижного сердечника 14, а сила притяжения якоря 16 к неподвижному сердечнику 14 препятствует этому перемещению, создавая сопротивление мышцам выдоха. Экспираторное давление, развиваемое дыхательными мышцами при выдохе через штуцер 5 регистрируется датчиком респираторного давления. По завершению выдоха якорь 16 притягивается к сердечнику 14, плунжер 22 прижимается к седловой поверхности экспираторного отверстия 24, закрывая его, клапан 3 выдоха закрывается, а во время вдоха клапан 2 открывается и воздух из атмосферы через отверстие 9 поступает в дыхательные пути пациента, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает тренировку мышц и вдоха, и выдоха, а также исследование выносливости дыхательных мышц, что расширяет область его использования.

5 Формула изобретения

Устройство для дозированной нагрузки дыхательных мышц, содержащее дыхательную камеру с клапанами вдоха и выдоха, 10 включающую патрубок выдоха и дыхательную трубку со штуцером для подключения к датчику давления, съемную, соединенную с атмосферой и установленную со стороны клапана вдоха нагрузочную камеру с инспи15 раторным отверстием, выполненным с седловой поверхностью, и снабженную нагрузочным элементом в виде электромагнита с подвижным якорем, соединенным с запорным органом, установленным с воз20 можностью осевого перемещения, блок управления, подключенный к обмоткам электромагнита, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования за счет тренировки дыхательных

25 мышц при выдохе, в нагрузочной камере выполнено экспираторное отверстие с седловой поверхностью, а нагрузочный элемент дополнительно снабжен запорным органом, закрепленным соосно с ос30 новным запорным органом с возможностью взаимодействия с седловой поверхностью экспираторного отверстия, при этом нагрузочный элемент снабжен неподвижным сердечником с

35 направляющим отверстием для дополнительного запорного органа, а патрубок выдоха выполнен съемным.

1766369

Составитель Н.Зародин

Редактор С.Кулакова Техред M.Moðãåíòàë Корректор A,Ìoòûëü

Заказ 3493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101