Устройство для создания гиперкапнии у человека

Изобретение относится к медицине, а именно профилактической медицине и реабилитации. Предлагаемое устройство применяется для тренировки организма нормобарической газовой смесью с повышенным содержанием углекислого газа.

В медицинской практике широко используется дыхание гипоксическими газовыми смесями, позволяющие получить целый ряд положительных физиологических реакций: нормализацию артериального давления, улучшение коронарного и мозгового кровотока, улучшение проходимости, усиление защитных сил организма и др. (Агаджанян Н.А., Степанов О.Г., Архипенко Ю.В. Корригирующее влияние измененной газовой среды при функциональных нарушениях пищеварительной системы. Майкоп: изд-во МГТУ, 2011. - 210 с.). Для получения гипоксической смеси используются различные конструкции устройств.

Известно устройство для получения гипоксической вдыхаемой смеси с пониженным содержанием кислорода (гипоксикатор фирмы «Био-Нова»). Однако устройство дорогостоящее, имеет большие габаритные размеры, большой вес (70-80 кг), занимает достаточно много площади (8 м²).

Известно устройство (М.В. Дворников, В.К. Степанов, Н.И. Черняк с соавторами. Повышение эффективности нормобарической интервальной гипокситерапии добавлением к гипоксической смеси углекислого газа / В кн.: Прерывистая нормобарическая гипокситерапия. Доклады академии проблем гипоксии Российской Федерации. Т. З. М.: ПАИМС, 1999. - с. 89-91), в котором с помощью генераторов и мембран создают разные концентрации углекислоты во вдыхаемой смеси. Однако используемые приборы громоздки, стационарны и дорогостоящи. Последнее не позволяет обеспечить доступность к прибору широких масс населения.

Известно устройство (прототип) для дыхания измененной газовой средой с повышенным содержанием углекислоты, основанный на возвратном дыхании (патент РФ №2248812. Устройство для создания гиперкапнии у человека. Авторы: Лысенков С.П., Тель Л.З., Агаджанян Н.А., и др.) За счет накопления углекислоты в камере, концентрация кислорода уменьшается. За счет этого создается гипоксическая смесь, с повышенной концентрацией углекислоты (гиперкапния). Устройство содержит дыхательную камеру для накопления углекислоты, дыхательный патрубок и загубник. Камера выполнена в форме цилиндров с конусными основаниями, расположенных один в другом и имеющих возможность перемещения одного относительно другого, что позволяет изменять объем камеры. Однако указанное устройство имеет достаточно большие размеры, что затрудняет его эксплуатацию в не домашних условиях (поездки, командировки, проживание в гостинице, на даче и т.д.). Кроме того, в устройстве используется нереверсивный клапан Амбу, что приводит к значительному удорожанию устройства.

Известен гиперкапникатор ТДИ-02 (аналог) Ю.Н. Мишустина (патент РФ №2118542. Тренажер дыхательный индивидуальный).

Тренажер ТДИ-02 состоит из двух цилиндрических, входящих одна в другую и заливаемых водой камер, непосредственно соединенных с дыхательным патрубком и загубником. Внутренняя камера имеет щелевую насадку с диафрагмой, позволяющую регулировать физическую нагрузку на организм. Вся конструкция помещается во внешнюю дыхательную камеру изменяемого объема (стеклянные банки разной емкости). Внешняя дыхательная камера необходима для увеличения концентрации углекислого газа и снижения концентрации кислорода во вдыхаемой воздушной смеси. Согласно прилагаемой инструкции методика применения устройства складывается из нескольких этапов.

Первый этап. Дыхание с минимальными нагрузками. При сборке ТДИ-02 перед каждым занятием воду в стакан не заливают. Диафрагму устанавливают на верхней части стакана. Верхняя часть камеры опущена до предела.

Если на первых тренировках не удается без излишних усилий и неприятных ощущений дышать через ТДИ-02 20 минут, следует ограничиться меньшим временем. Постоянно от занятия к занятию будет самопроизвольно увеличиваться (до 10 минут).

При сборке внутренней камеры поворотом насадки ее щели устанавливаются напротив прорези в корпусе, то есть таким образом, чтобы все щели были открыты.

Второй этап. При сборке ТДИ-02 перед каждым занятием в стакан заливают 2 столовые ложки теплой кипяченой воды. Все щели насадки открыты (как и на этапе 1). Диафрагму устанавливают на середине высоты стакана. Верхняя часть внешней камеры опущена до предела.

Третий этап. При сборке ТДИ-02 перед каждым занятием в стакан заливают 3 столовые ложки воды. Все щели насадки открыты (как и на этапе 1). Диафрагма удалена из конструкции. Верхняя часть камеры опущена до предела.

Четвертый этап - завершающий. При сборке ТДИ-02 перед каждым занятием в стакан заливают 3 столовые ложки воды. Диафрагма удалена из конструкции. Верхняя часть внешней камеры поднята на 60 мм нижнего положения.

В течение четвертого этапа рекомендуется постепенно увеличивать физическую нагрузку. Для этого при сборе внутренней камеры поворотом насадки перекрывают сначала одну, затем две, а в конце этапа из пяти щелей насадки.

Конструкция аппарата предполагает наличие сменяемых емкостей (стеклянных банок разной емкости), заполняемых водой. Аппарат насчитывает до 10 разборных деталей.

Однако при его использовании выявляется ряд недостатков:

1. Размеры устройства достаточно большие, что требует его установки, как правило, на стол или подставку.

2. Устройство имеет достаточно большое количество деталей, что затрудняет их обработку.

3. Вес устройства составляет до 700 г, что ограничивает его использование в путешествиях, командировках, на отдыхе, при занятиях спортом и т.д.

4. Использование прибора для "обычного" потребителя затруднительно из-за необходимости выполнять многочисленные инструкции (заливка воды, регулирование диафрагмы, замена внешней емкости и др.).

5. Стоимость прибора относительно велика.

Целью данного изобретения является упрощение и создание портативного индивидуального устройства с минимальными габаритами, весом и себестоимостью, позволяющего получать вдыхаемую газовую смесь с различной концентрацией углекислого газа.

Указанная цель достигается тем, что дыхательная камера для накопления углекислоты выполнена из пищевого полиэтилена в виде складывающейся гофрированной емкости с изменяемым объемом.

«Техническая сущность изобретения заключается в том, что устройство для создания гиперкапнии у человека, содержащее дыхательную камеру для накопления углекислого газа и дыхательный патрубок с загубником, отличающееся тем, что дыхательная камера выполнена в виде складывающегося гофрированного резервуара с изменяемым объемом, закрепленного герметично по всему периметру на проксимальной и дистальной прямоугольных пластинах, основание которых подвижно закреплено на оси с возможностью раздвижения друг относительно друга, при этом дыхательный патрубок выполнен съемным, пластины снабжены отверстиями для поступления воздуха из атмосферы в дыхательную камеру при вдохе и выхода из дыхательной камеры при выдохе, в одной из платин имеется фиксатор с пазами для фиксации дыхательного патрубка и отверстие, совпадающее с просветом вставленного дыхательного патрубка, а на упомянутой оси закреплены втулка с резьбой для фиксирующей гайки, установленной с возможностью фиксации положения опорных пластин, и шайба с нанесенными на ней делениями, соответствующими объемам дыхательной камеры.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание устройства с малыми габаритами, весом и себестоимостью, позволяющего получать газовую смесь с различной концентрацией углекислоты. Для пояснения на Фиг. 1, 2, 3 приведена общая схема устройства в разобранном и рабочем состоянии.

Устройство состоит (Фиг. 1, 2, 3) из дыхательной камеры, выполненной в виде складывающегося гофрированного резервуара для накопления углекислого газа (1), проксимальной и дистальной прямоугольных опорных пластинок (2, 3), основание которых подвижно закреплено на оси. Это дает возможность к раздвижению пластин относительно друг друга. В пластине находятся отверстие (4) для поступления воздуха из атмосферы при вдохе и отверстие (5) с фиксатором и пазами для выброса воздушной смеси при выдохе. Фиксатор и пазы предназначены для фиксации дыхательного патрубка с загубником (6). В рабочем положении просвет патрубка и загубника совпадает с просветом отверстия в пластине. Пластины закреплены на оси с втулкой (7, 8), имеющей резьбу для фиксирующей гайки и шайбы (9) с нанесенными на ней делениями, соответствующие объемам дыхательной камеры.

Устройство работает следующим образом. Опорные пластины 2, 3 (Фиг. 1) разводят в обе стороны до необходимого объема (Фиг. 2), о чем свидетельствуют деления на шайбе (деления предварительно проградуированы по объему от 500 до 1200 см³). При этом гофрированная дыхательная камера (1) расправляется до заданного объема.

Фиксирующая гайка (10) при вращении, двигаясь по резьбе втулки (7, 8), фиксирует положение опорных пластин (2, 3). В пазы фиксатора (11) вставляется дыхательный патрубок (Фиг. 3) с загубником (6) таким образом, чтобы отверстие (5)

совпало с просветом дыхательного патрубка (Фиг. 3). В таком виде устройство готово к работе.

Человек накладывает на нос прищепку, берет загубник в рот и начинает делать вдох и выдох. При вдохе воздух через отверстие (4) попадает в дыхательную камеру (1) и далее через отверстие 5 и через дыхательный патрубок с загубником (6) в дыхательные пути человека. При выдохе выдыхаемый газ из дыхательных путей через дыхательный загубник (6) попадает в камеру (1), а часть его выходит через отверстие 4 в атмосферу. При этом в камере с каждым выдохом увеличивается концентрация углекислого газа (принцип возвратного дыхания).

После окончания сеанса терапии дыхательный патрубок с загубником убирается, опорные пластины сводятся к центру и фиксируются. В таком состоянии устройство занимает минимальный объем и соответствует по форме блокноту. Это позволяет носить его с собой, либо в ручной кладе.

Контрольные замеры содержания углекислоты в дыхательной камере устройства при 15 минутном сеансе показали результаты, удовлетворяющие поставленной цели в изобретении. Эти данные приведены в таблице.

Возможность дозированно изменять объем дыхательной камеры позволяет использовать устройство у людей (больных и здоровых) с различными адаптивными резервами организма.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет ряд преимуществ перед известными:

1. Имеет малые объемы и размеры;

2. Имеет малый вес (75-80 г);

3. Дает возможность использовать устройство в различных жизненных условиях: на прогулке, в командировке, на даче и т.д.

4. Имеет низкую себестоимость.

Медико-социальный эффект предлагаемого устройства заключается в возможности использовать его как у больных с различной патологией, так и у здоровых людей, включая спортсменов для улучшения адаптационных возможностей организма.