Дыхательный тренажер

 

Изобретение относится к средствам для обучения способам лечения дыхания, позволяет расширить параметрические функциональные возможности дыхательного тренажера и обеспечить безопасность тренировочного процесса в широком диапазоне параметров. Тренажер содержит наружную камеру смешения с крышкой, внутри которой установлен ингалятор с дыхательной трубкой. Ингалятор имеет форму стакана с крышкой, в котором установлена аэрозольная камера. Дно камеры выполнено с отверстиями для циркуляции ингалируемой жидкости и имеет зазор относительно стакана. Параллельно оси ингалятора расположен газопроводящий канал с впускным каналом у нижнего основания и выпускным каналом в верхнем патрубке. Между дном и крышкой установлены дополнительные газодинамические камеры, расположенные коаксиально с газопроводящим каналом, а по высоте - друг над другом и имеющие отверстие, соединяющее их газодинамические объемы с рабочим объемом камеры смешения. В донной части ингалятора установлены выпускной клапан и патрубок, герметично соединенный каналом с широким коленом манометра. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области здравоохранения, санитарии и гигиены человека, а именно к средствам для обучения способам лечения дыхания, а также для эффективной координации введения лекарственных веществ при ингаляции и регулирования содержания углекислого газа в организме.

Известен ингалятор (патент РФ N1790417, кл. A 61 M 15/02, опубл. 23.01.93), содержащий герметичный сосуд с отверстием для вдоха воздуха через дополнительную трубку и коаксиально установленную цилиндрическую аэрозольную камеру с жидкостью с отверстиями на дне для распыления лекарственных веществ. Оно также содержит наружную камеру смешения и может использоваться как в режиме ингаляции, так и в режиме формирования сопротивления на вдохе и выдохе и позволяет увеличить содержание углекислого газа в рабочем объеме тренажера.

Недостатки известного устройства обусловлены совмещением канала подачи свежего воздуха в наружную камеру и вывода из нее отработанных газов. Из-за различия в удельном весе воздуха и углекислого газа и их разделения по высоте камеры снижается эффективность тренажерного эффекта. Кроме того, количество жидкости, содержащейся в аэрозольной камере, ничем не регулируется, что ограничивает функциональные возможности тренажера.

Известен также дыхательный тренажер (патент РФ N 2112557, опубл. 10.06.98), содержащий наружную камеру смешения с крышкой, на которой выполнены отверстия для подачи и отвода воздуха, установленный внутри наружной камеры ингалятор в виде сосуда, внутри которого коаксиально расположена аэрозольная камера с дыхательной трубкой, проходящей через отверстие в крышке наружной камеры, дно которой выполнено с отверстиями и отделено зазором от дна сосуда камеры ингалятора. Тренажер имеет газопроводящий канал с впускным и выпускным каналами, герметично соединенный с отверстием для ввода и отвода воздуха в крышке наружной камеры, а проход дыхательной трубки через эту крышку выполнен беззазорным. Тренажер может иметь ионизатор, установленный в газопроводящем канале, и съемную перегородку для изменения рабочего объема камеры смешения. В известном устройстве каналы подачи свежего воздуха в камеру смешения и вывода из нее отработанных газов разделены, а впускной клапан газопроводящего канала расположен в нижней части наружной камеры, что обеспечивает оптимальное использование сконцентрированной в донной части устройства гиперкапнической смеси. Тренажер выполняет как лечебные, так и профилактическо-тренировочные функции при оптимальном разовом и индивидуальном выборе его параметров.

Однако количество жидкости, содержащейся в аэрозольной камере, от которого зависит конкретная величина сопротивления дыханию в ходе лечебного тренинга, в известном устройстве не регулируется и не контролируется. Это ограничивает функциональные возможности устройства в лечебном и тренировочном процессе, когда требуется гибко и оперативно изменять сопротивления дыханию на вдохе и выдохе данного пациента или учитывать индивидуальные особенности разных пациентов.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в расширении параметрических и функциональных возможностей устройства и обеспечении безопасности тренировочного процесса в широком диапазоне параметров путем введения в процесс дыхательного тренинга системы обратных связей на уровне газодинамики и аэроионизации потока воздуха.

Это достигается тем, что в известном дыхательном тренажере, содержащем наружную камеру смешения с крышкой и отверстиями в ней для подачи и отвода воздуха, установленный внутри ингалятор, корпус которого выполнен в виде стакана с крышкой и внутри которого коаксиально расположена аэрозольная камера, герметически соединенная в верхней части с дыхательной трубкой, дно которой выполнено с отверстиями и установлено с зазором относительно дна ингалятора, дыхательная трубка с зазором проходит через отверстие в крышке ингалятора и герметично проходит через отверстие в крышке наружной камеры, цилиндрический газопроводящий канал с впускным и выпускным клапанами, установленными параллельно оси ингалятора, и соединенный со вторым отверстием в крышке наружной камеры, тренажер снабжен двумя дополнительными газодинамическими камерами, расположенными друг над другом, выполненными с отверстиями, соединяющими их с камерой смешения, в которой камеры установлены коаксиально газопроводящему каналу, охватывая соответственно впускной и выпускной клапаны, вертикально установленным жидкостным манометром с двумя цилиндрическими коленами, которые герметично соединены шлангами с дополнительными газодинамическими камерами, в корпусе ингалятора в донной его части расположен выпускной канал с патрубком, герметически соединенным с широким коленом жидкостного манометра Дыхательный тренажер снабжен опорным стаканом, установленным на дне камеры смешения, пьезоэлектрическим опорным элементом с проводящими обкладками, опорный стакан выполнен таким образом, что в него телескопически и на скользящей посадке входит корпус ингалятора, который дном опирается на пьезоэлектрический элемент, и электрическим разрядником, расположенным на основании газоподводящего канала и соединенным с проводящими обкладками пьезоэлектрического элемента.

Кроме того, дыхательный тренажер снабжен нагревательным элементом, расположенным в опорном стакане под дном корпуса ингалятора.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид дыхательного тренажера.

Тренажер содержит наружную камеру смешения 1 с крышкой 2, внутри которой осесимметрично установлен ингалятор 3 с дыхательной трубкой 4, которая герметизируется в отверстии 5 крышки наружной камеры смешения 1. Ингалятор 3 выполнен в виде цилиндрического стакана 6 с крышкой 7, в котором коаксиально установлена аэрозольная камера 8, верхний торец которой соединен с дыхательной трубкой 4. В крышке 7 ингалятора 3 выполнено отверстие 9, через которое с зазором проходит дыхательная трубка 4. Дно 10 аэрозольной камеры 8 выполнено с отверстиями для циркуляции ингалируемой жидкости и расположено с зазором относительно стакана 6.

Параллельно оси ингалятора 3 расположен газопроводящий канал 11 с впускным каналом 12 у нижнего основания и выпускным каналом 13 в верхнем патрубке 14. Газопроводящий канал 11 выведен в атмосферу через отверстие 15 на крышке наружной камеры смешения 1, между дном и крышкой установлены дополнительные газодинамические камеры 16 и 17, расположенные коаксиально с газопроводящим каналом 11 и по высоте друг над другом и имеющие отверстие 18, соединяющими их газодинамические объемы с рабочим объемом камеры смешения. Симметрично с газопроводящим каналом 11 в объеме камеры смешения 1 вертикально установлен манометр с цилиндрическими коленами 19 и 20. При этом обе дополнительные газодинамические камеры в верхней части снабжены патрубками, которые гибкими шлангами 21 и 22 герметично соединены с коленами манометра. В донной части ингалятора 6 установлен выпускной клапан 23 и патрубок, герметично соединенный каналом 24 с широким коленом 19 манометра.

На дне 25 камеры смешения 1 установлены пьезокерамический, в частном случае кольцевой, элемент 26 и опорный стакан 27, в который на скользящей посадке и телескопически входит корпус 6 ингалятора 3, дно которого 28 опирается на пьезокерамическое кольцо 26, имеющее проводящие обкладки 29, изолированные на торцах, и выполняющее функции пьезоэлектрического трансформатора или преобразователя.

У нижнего основания в газопроводящем канале 11 установлен электрический разрядник 30, соединенный с проводящими обкладками 29 пьезокерамического элемента 26. Непосредственно под дном ингалятора 28 может быть расположен нагревательный элемент 31. Камера 1 для регулирования объема может иметь также съемные перегородки. В ингаляторе 6 находится ингаляционная жидкость 32, а уровень жидкости в системе фиксируется положением поплавка 33 манометра.

Дыхательный тренажер работает следующим образом.

При вдохе выпускной канал 13 закрыт и воздух поступает в камеру смешения 1 через отверстие 15, газопроводящий канал 11 и открытый впускной канал 12, через объем камеры 16, затем через отверстие 18 и попадает через отверстие 9 в крышке 7 в ингалятор 3. В зависимости от заданного режима тренинга воздух также активируется разрядником 30 в камере 11. Затем газовая смесь вместе с ионами засасывается через отверстие в дне 10 аэрозольной камеры 8, барботирует через жидкость 32, меняет баланс давлений в коленах манометра 19 и 20 и поднимается вверх и через дыхательную трубку 4 поступает к пациенту. При выдохе воздушная смесь через дыхательную трубку 4 поступает в аэрозольную камеру 8, выталкивает через отверстие в дне 10 жидкость в зазор между дном стакана 6 и дном камеры 8, формирует импульс давления в цепи манометра и поступает через пристеночный слой ингалятора 3 в отверстие 9 в объем камеры смешения 1.

Насыщенный углекислым газом выдыхаемый воздух концентрируется в донной части камеры смешения 1. Пары влаги концентрируются в верхней части камеры 1 и циклически удаляются, проходя через отверстие 18 в газодинамической камере 17, а затем через выпускной канал 13 и патрубок 14. Наличие двух газодинамических промежуточных камер 16 и 17, коаксиально охватывающих газопроводящий канал 11 и его клапаны - впускной 12 и выпускной 13, и клапаны жидкостного манометра, колена которого 19 и 20 соединены с объемом ингалятора 6, позволяет гибко регулировать величину сопротивления вдоху и выдоху в тренажере. При этом соединительные шланги 21, 22 и 24 выполняют функции внутренних обратных связей в системе. Через выпускной клапан 23 в донной части ингалятора 6 часть ингаляционной жидкости по каналу 24 в зависимости от уровня давления в системе перетекает в канал манометра. Регулируя объем ингаляционной жидкости в устройстве, уровень которой фиксируется положением поплавка 33 манометра, можно контролировать не только величину сопротивления газожидкостного контура на вдохе и выдохе пациента, но и регулировать их отношения.

Наличие пьезокерамического опорного элемента 26, выполняющего функции пьезоэлектрического трансформатора, и электрического разрядника 30, расположенного в газопроводящем канале 11, формирует второй контур внутренней обратной связи в дыхательном тренажере. При вдохе жидкость в ингаляторе 3 поднимается вверх и давление на поверхность пьезоэлектрического опорного элемента 26 снижается, поскольку корпус ингалятора 6 телескопически смещается в опорном стакане 27.

После окончания фазы вдоха жидкость опускается вниз и через дно ингалятора 3 передается импульс давления на пьезоэлектрический элемент 26. В результате за счет пьезоэлектрического эффекта на проводящих обкладках 29 элемента 26 формируется импульс напряжения, который поступает на разрядник 30, электродная система которого может функционировать в режимах коронного либо искрового разряда. В итоге величина и длительность импульса напряжения, вырабатываемого элементами цепи 3, 26, 30, будет зависеть от основных параметров цикла вдох-выдох пациента, а это означает, что уровень и максимум активации (ионизации) потока воздуха содержит звено внутренней обратной связи. С учетом инерционности газодинамического тракта импульс в разряднике 30 может инициироваться и в паузе между вдохом и выдохом. А при оптимальной настройке системы в целом, тренажер автоматически выполняет как лечебные, так и тренировочные функции.

Формула изобретения

1. Дыхательный тренажер, содержащий наружную камеру смешения с крышкой и отверстиями в ней для подачи и отвода воздуха, установленные внутри ингалятор, корпус которого выполнен в виде стакана с крышкой, внутри которого коаксиально расположена аэрозольная камера, герметически соединенная в верхней части с дыхательной трубкой, дно которой выполнено с отверстиями и установлено с зазором относительно дна ингалятора, причем дыхательная трубка с зазором проходит через отверстие в крышке ингалятора и герметично проходит через отверстие в крышке наружной камеры, цилиндрический газопроводящий канал с впускным и выпускным клапанами, установленными параллельно оси ингалятора, и соединенный со вторым отверстием в крышке наружной камеры, отличающийся тем, что тренажер снабжен двумя дополнительными газодинамическими камерами, расположенными друг над другом, выполненными с отверстиями, соединяющими их с камерой смешения, в которой камеры установлены коаксиально газопроводящему каналу, охватывая соответственно впускной и выпускной клапаны, вертикально установленным жидкостным манометром с двумя цилиндрическими коленами, которые герметично соединены шлангами с дополнительными газодинамическими камерами, в корпусе ингалятора в донной его части расположен выпускной канал с патрубком, герметически соединенным с широким коленом жидкостного манометра.

2. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен опорным стаканом, установленным на дне камеры смешения, и пьезоэлектрическим опорным элементом с проводящими обкладками, опорный стакан выполнен таким образом, что в него телескопически и на скользящей посадке входит корпус ингалятора, который дном опирается на пьезоэлектрический элемент, и электрическим разрядником, расположенным на основании газопроводящего канала и соединенным с проводящими обкладками пьезоэлектрического элемента.

3. Дыхательный тренажер по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен нагревательным элементом, расположенным в опорном стакане под дном корпуса ингалятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1