Дыхательный тренажер
Изобретение относится к медицинской технике для использования с лечебно-профилактической целью и для немедикаментозного лечения больных бронхолегочными заболеваниями. Технический результат - повышение эффективности лечения и упрощение конструкции тренажера. Дыхательный тренажер состоит из мундштука-воздуховода, корпуса с крышкой, шарика и седла с центральным отверстием, образующими обратный клапан. Обратный клапан выполнен с возможностью закрытия на выдохе, его седло выполнено внутри корпуса в форме конического углубления в нем и центрального отверстия, в корпусе дополнительно выполнены перепускные каналы, под шариком установлена перфорированная мембрана для ограничения хода шарика. Перепускные каналы выполнены с возможностью регулирования их площади на выдохе или на вдохе или одновременно на вдохе и выдохе и содержат средство регулирования площади перепускных каналов. Средство регулирования площади перепускных каналов выполнено в виде совмещенных радиальных отверстий в корпусе и кольце и/или крышке, а крышка и/или кольцо выполнены с возможностью ограниченного поворота относительно корпуса. Перфорированная мембрана выполнена с возможностью поджатия шарика к седлу. 13 з.п. ф-лы, 16 ил.
Изобретение относится к медицинской технике для использования с лечебно-профилактической целью и для немедикаментозного лечения больных бронхолегочными и другими заболеваниями.
Известен метод лечения бронхолегочных заболеваний, основанный на создании сопротивления на вдохе и выдохе с помощью приспособления типа “свистка”, “Флаттера” и т.п. Принцип действия таких устройств описан на примере тренажера дыхания “Инга” в работе Горбенко П.П. и др. “Дыхательный вибратор в профилактике и лечении заболеваний органов дыхания, Альманах для врачей общей практики “Санкт-Петербургские врачебные ведомости”, 1993, №3, с.78...79.
Принцип работы дыхательного вибратора заключается в создании положительного осцилляторного давления на выходе за счет ритмичного (с частотой от 11 до 15 Гц) колебания шарика, расположенного на выходе воздуховода, через который с определенным усилием выдыхает пациент. Осцилляции положительного давления увеличивают внутрибронхиальное давление, которое достигает периферических структур и оказывает бронходилатационный эффект. Результатом лечения является облегчение отхождения мокроты, уменьшение выраженности бронхиальной обструкции, улучшение самочувствия больных, снижение медикаментозной терапии.
Известно также устройство для лечения бронхолегочных заболеваний по пат. ФРГ №3624643. Оно состоит из разъемного корпуса с прорезями для выхода выдыхаемого пациентом воздуха. В корпусе размещены седло и металлический шарик. К корпусу подсоединен мундштук-воздуховод, через который в полость корпуса поступает воздух, выдыхаемый пациентом. В процессе выдоха шарик совершает колебания, периодически перекрывая отверстие в седле, что создает осцилляции внутрибронхиального давления и, следовательно, оказывает массирующее воздействие на ткани бронхолегочного аппарата.
Однако этот вибратор позволяет создавать лишь один физический фактор, обусловленный механическим эффектом внутрибронхиальных вибраций положительного давления, что ограничивает его лечебную эффективность и спектр излечиваемых заболеваний.
Практическое применение нашел тренажер-ингалятор Фролова по пат. РФ №1170417. Он достаточно прост по конструкции и содержит всего 12 деталей, но имеет большие габариты. Дыхательный тренажер по пат. РФ №2165269 функционально аналогичен тренажеру-ингалятору по пат. РФ №1170417, но конструктивно значительно сложнее и содержит 33 детали. Тренажеры-ингаляторы по пат. РФ №2140298 и №2124368 содержат дополнительное устройство, обеспечивающее безопасность при использовании прибора в качестве ингалятора. Разработанное устройство не планируется использовать в качестве ингалятора, т.к. поставлена задача создания максимально простой, малогабаритной, но эффективной конструкции дыхательного тренажера.
Известен также дыхательный тренажер по патенту РФ №2071360 (прототип), который состоит из мундштука-воздуховода, корпуса с крышкой, шарика и седла с центральным отверстием.
Задачи создания изобретения - повышение эффективности лечения, расширения спектра излечиваемых заболеваний, упрощение конструкции тренажера и значительное уменьшение его габаритов. Кроме того, поставлены задачи обеспечения индивидуальной настройки тренажера и регулирования режимов нагрузки.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в дыхательном тренажере, состоящем из мундштука-воздуховода, корпуса с крышкой, шарика и седла с центральным отверстием, образующими обратный клапан, обратный клапан выполнен с возможностью закрытия при выдохе, в корпусе выполнены перепускные отверстия, между корпусом и мундштуком-воздуховодом установлена перфорированная мембрана для ограничения хода шарика. Седло может быть выполнено внутри корпуса, в форме конического углубления и центрального отверстия. Перепускные отверстия целесообразно выполнить с возможностью регулирования их площади и применить средство регулирования перепускных отверстий при вдохе. Средство регулирования перепускных отверстий при вдохе выполнено в виде кольца с перепускными отверстиями, установленного на корпусе с возможностью поворота. Перепускные отверстия могут быть выполнены с возможностью регулирования их площади и содержать средство регулирования площади перепускных каналов при выдохе. Средство регулирования перепускных отверстий при выдохе содержит крышку с перепускными отверстиями, установленную на корпусе с возможностью поворота. Устройство может содержать средство регулирования площади перепускных каналов при вдохе и выдохе одновременно. Средства регулирования площади перепускных отверстий выполнены в виде кольца и крышки с радиальными отверстиями, а кольцо и крышка выполнены с возможностью поворота относительно корпуса. Шарик может быть выполнен металлическим или пластмассовым, а перфорированная мембрана - эластичной или упругой, с возможностью поджатия шарика к седлу. Мундштук-воздуховод может быть установлен соосно с корпусом или под любым углом, например, 90° или 145°. Средство регулирования площади перепускных отверстий может быть выполнено с возможностью дискретного регулирования и фиксации положения.
Проведенные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения. Крупно-серийное производство устройства не требует специальных технологий и материалов.
Кроме положительного эффекта, достигаемого при использовании прототипа, реализуется лечебный эффект, который обеспечивают метод Бутейко и аппарат Фролова по пат. РФ №1790417, а именно благоприятное действие повышенного содержания углекислого газа в крови:
- излечение бронхолегочных заболеваний, например, бронхиальной астмы,
- лечение широкого спектра других заболеваний,
- обезболивание,
- сосудорасширяющее действие,
- снижение артериального давления.
Метод Бутейко (сайт Интернет http.www.medlux.ru), разработанный Константином Павловичем Бутейко заключается в создании повышенного содержания углекислого газа в легочных альвеолах посредством дыхательных упражнений без использования аппаратных средств. Суть метода заключается в сдерживании дыхания до появления легкого дефицита воздуха, либо жесткого для ускорения процесса лечения. В результате в альвеолах легких растет содержание углекислого газа и как это не кажется парадоксальным, улучшается снабжение тканей организма кислородом. Это объясняется тем, что кислород переносится к тканям не в виде газа, а в виде соединения с гемоглобином крови. При дефиците углекислого газа гемоглобин образует с кислородом устойчивое соединение и обмен кислородом с клетками становится невозможным. Это особенно опасно для больных бронхиальной астмой.
Недостатком этого метода является то, что для получения эффекта необходимо заниматься по этому методу достаточно долго по 1...2 часа ежедневно, что утомительно и требует большой силы воли. В аппарате Фролова реализуется тот же метод, но для получения эффекта достаточно дышать с использованием аппарата Фролова по 10 мин. Аппарат Фролова тоже имеет недостатки: он большой по габаритам, не может постоянно переноситься в кармане или взят с собой при выходе из дома, например, в магазин или на дачу, что необходимо, например, больным бронхиальной астмой.
Самое существенное конструктивное отличие изобретения от прототипа заключается в том, что обратный клапан установлен таким образом, что закрывается при выдохе, а в прототипе при вдохе именно это обеспечивает получение положительного эффекта и упрощает конструкцию, резко уменьшает габариты устройства и делает его переносным, например, в кармане.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1...16, где:
на фиг.1 приведена схема простейшего варианта устройства,
на фиг.2 - схема с возможностью регулирования сопротивления на вдохе,
на фиг.3 - схема с возможностью регулирования на выдохе,
на фиг.4 - схема с возможностью регулирования на выдохе и вдохе,
на фиг.5 - устройство с упругой мембраной,
на фиг.6 - устройство с фиксатором дискретного поворота,
на фиг.7 приведена упругая мембрана,
на фиг.8 и 9 - разрез по А-А,
на фиг.10 - схема с расположением мундштука-воздуховода под углом в 90° к оси корпуса,
на фиг.11 - схема с расположением мундштука-воздуховода под углом в 145° к оси корпуса,
на фиг.12 приведено положение деталей устройства при вдохе,
на фиг.13 приведено положение деталей устройства при выдохе,
на фиг.14...16 - внешний вид одного из вариантов устройства.
Дыхательный тренажер (фиг.1) содержит мундштук-воздуховод 1, корпус 2, расположенный на конце мундштука-воздуховода 1. Корпус 2 может быть разборным. Внутри корпуса 2 или заодно с ним выполнено седло 3 с центральным отверстием “А” и установлен шарик 4. Между корпусом 2 и мундштуком-воздуховодом 1 установлена перфорированная мембрана 5. В корпусе 2 выполнены перепускные каналы “Б”, которые сообщают внутреннюю полость “В” с окружающей средой, для обеспечения минимального расхода воздуха при выдохе.
Второй вариант (фиг.2) с возможностью регулирования на вдохе дополнительно содержит крышку 6 с перепускными (радиальными) отверстиями “Г”, установленную на корпусе 2, в котором тоже выполнены перепускные отверстия “Д”. Крышка 6 имеет возможность ограниченного поворота.
Третий регулируемый вариант дыхательного тренажера (фиг.3) содержит кольцо 7 с выполненными в нем перепускными отверстиями “Е”. В корпусе 2 выполнены перепускные отверстия “Ж”. Вместо отверстий “Е” и “Ж” могут быть выполнены пазы. Перепускные отверстия “Е” и “Ж” совмещены полностью или частично. Кольцо 7 выполнено с возможностью ограниченного поворота за счет паза “И”, выполненного в крышке 6 или кольце 7 и штифта 8, установленного в корпусе 2 (фиг.8 и 9), ограничивающего поворот.
Четвертый вариант (фиг.4) содержит одновременно оба варианта регулировки, которые реализуются крышкой 6 и кольцом 7. На фиг.5 и 7 приведен вариант с упругой перфорированной мембраной 5, которая поджимает шарик 4 в верхнем (или левом) положении. Возможны различные компоновки мундштука-воздуховода 1 с корпусом 2. Устройство дискретной фиксации крышки 3 (фиг.6) может быть выполнено, например, при помощи пластинчатой пружины 9. На фиг.8 и 9 приведен разрез А-А, где изображена работа устройства регулирования перепускных каналов в двух положениях: при полностью совмещенных отверстиях “Е” и “Ж” и максимально перекрытых.
На фиг.10 приведен вариант компоновки мундштука-воздуховода 1 и корпуса под углом 90°, а на фиг.11 - под углом 145°. На фиг.11 приведено устройство с расположением осей мундштука-воздуховода и корпуса - под углом в 145°. Такое расположение при одновременном выполнении шарика 4 из металла может оказаться целесообразным, т.к. обеспечивает открытие обратного клапана под собственным весом шарика 4.
Положение деталей устройства на фиг.12 - на выдохе, а на вдохе - на фиг.13, в первом случае шарик 4 находится в верхнем положении, во втором - в нижнем.
Внешний вид одного из вариантов устройства, приведенный на фиг.14...16, содержит мундштук-воздуховод 1, корпус 2, крышку 3 и кольцо 7.
Устройство работает следующим образом (фиг.12 и 13).
При вдохе шарик 3 открывает центральное отверстие “А” и воздух выходит через него и отверстия “Е” и “Ж”, имеющие меньший диаметр, чем центральное отверстие “А”. В результате происходит задержка на выдохе до 20...30 сек. Это создает повышенное содержание углекислого газа в крови и тем самым дополнительно к положительному воздействию на легкие и бронхи создает лечебный эффект, аналогичный тому, что создают упражнения по методу Бутейко К.П. и при использовании аппарата Фролова по пат РФ №1790417. Потом осуществляют задержку дыхания на 15...20 сек и после этого медленный вдох. Шарик 4 (фиг.13) открывает центральное отверстие “А” и вдох осуществляется через отверстия “Г”, “Д”, “Е” и “Ж”. В результате задержки дыхания и выдоха содержание углекислого газа в легких увеличивается в 2...3 раза, что достаточно для увеличения содержания углекислого газа в крови.
Но в отличие от аппарата Фролова конструкция предложенного дыхательного тренажера намного проще и меньше по габаритам. Аппарат Фролова по пат. РФ №1790417 содержит емкость большого объема на 3 л, необходимую для накопления углекислого газа, предложенный способ подразумевает накопление углекислого газа в легких пациента. Малые габариты предложенного устройства создают еще одно положительное свойство - удобство в эксплуатации, т.к. при проведении лечебных процедур пациент может свободно перемещаться и выполнять несложную работу, например, ходить, читать, писать, смотреть телевизор. Поворотом крышки 3 или кольца 7 (фиг.8 и 9) осуществляют индивидуальную регулировку процесса вдоха и выдоха. Регулировка необходима для индивидуальной настройки тренажера, например, для мужчин, женщин и детей.
Применение изобретения позволило:
1. Более эффективно, чем при использовании прототипа излечивать бронхолегочные заболевания, гипертонию, артрит, сердечно-сосудистые заболевания, проводить обезболивание.
2. Осуществлять профилактику не только легочных, но и других заболеваний, в том числе сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата.
3. Уменьшить на порядок габариты устройства и сделать его удобным для ношения в кармане.
4. Использовать аппарат в любое время и в любой ситуации, в помещении, на работе и на улице, что особенно важно для страдающих бронхиальной астмой.
5. Использовать устройство как тренажер легких для здоровых людей и спортсменов.
6. Наладить массовый выпуск тренажера одного типо-размера и использовать его взрослыми и детьми за счет настройки регулировок на вдохе и выдохе.
7. Осуществлять индивидуальную регулировку фаз вдоха, задержки дыхания и выдоха по заданной программе, постепенно увеличивая нагрузку на легкие.
1. Дыхательный тренажер, состоящий из мундштука-воздуховода, корпуса с крышкой, шарика и седла с центральным отверстием, образующими обратный клапан, отличающийся тем, что обратный клапан выполнен с возможностью закрытия при выдохе, в корпусе выполнены перепускные отверстия, между корпусом и мундштуком-воздуховодом установлена перфорированная мембрана для ограничения хода шарика.
2. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что его седло выполнено внутри корпуса в форме конического углубления и центрального отверстия.
3. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что перепускные отверстия выполнены с возможностью регулирования их площади и содержит средство регулирования площади перепускных каналов при вдохе.
4. Дыхательный тренажер по п.3, отличающийся тем, что средство регулирования перепускных отверстий при вдохе выполнено в виде кольца с перепускными отверстиями, установленного на корпусе с возможностью поворота.
5. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что перепускные отверстия выполнены с возможностью регулирования их площади и содержит средство регулирования площади перепускных каналов при выдохе.
6. Дыхательный тренажер по п.5, отличающийся тем, что средство регулирования перепускных отверстий при выдохе содержит крышку с перепускными отверстиями, установленную на корпусе с возможностью поворота.
7. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что он содержит средство регулирования площади перепускных отверстий при вдохе и выдохе.
8. Дыхательный тренажер по п.7, отличающийся тем, что средства регулирования площади перепускных отверстий выполнены в виде кольца и крышки с отверстиями, а кольцо и крышка выполнены с возможностью поворота относительно корпуса.
9. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что шарик выполнен металлическим.
10. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что шарик выполнен пластмассовым.
11. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что перфорированная мембрана выполнена эластичной.
12. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что перфорированная мембрана выполнена упругой с возможностью поджатия шарика к седлу.
13. Дыхательный тренажер по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что корпус установлен под углом к мундштуку-воздуховоду.
14. Дыхательный тренажер по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что средство регулирования площади перепускных отверстий выполнено с возможностью дискретного регулирования и фиксации положения.
