Устройство для нормализации функции и тренировки дыхательной системы

)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТ(71) Институт клинической и экспертальной медицины СО АМН СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1123692, кл. А 61 Н 31/02, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИИ И ТРЕНИРОВКИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ(57) Использование, в медицинской технике, в устройствах для проведения тренировки и нормализации функции дыхательной системы. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно соединенные корпус 1 с емкостью "мертвого" пространства 2, смеситель 6 с диафрагмой 5 подачи атмосферного воздуха, золотниковыи узел 7, патрубок 8 с дополнительной емкостью"мертвого" пространства и загубник 9. Золотниковый узел представляет собой установленные коаксиально цилиндр 7 с торцовыми крышками 11, 12, поворотную гильзу 16 с запорными участками на наружной поверхности и распределитель 13 с запорным элементом. Распределитель 13 выполнен в виде стакана с заглушкой и снабжен приводом 19 для осевого перемещения, На боковой поверхности стакана выполнен ряд сквозных отверстий 17, расположенных вдоль его образующей и сообщающих полость стакана с воздухоподводящей магистралью, и ряд радиальных отверстий 18, сообщающих полость стакана с линией подачи воздуха к пациенту, Стакан установлен в кольцевой направляющей гильзы. Длина участка расположения отверстий 17 больше длины кольцевой направляющей. 5 ил,Изобретение относится к медицинскойтехнике, а именно к устройствам искусственного дыхания и может быть использовано для лечения и профилактикидыхательной и сердечно-сосудистой систем.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выбора концентрации углекислогогаза вдыхательной смеси, обеспечения раэ- "0личных. режимов дыхания и плавного регулирования величины нагрузки надыхательную систему,Указанная цель достигается тем, что устройство для нормализации функции и тренировки дыхательной системы, содержащеекорпус с емкостью "мертвого" объема, выполненной в виде параллельно расположенных лабиринтных каналов и заглубник;согласно предлагаемого решения дополнител ьно содержит диафрагму регулированияподачи окружающего воздуха, смеситель изолотниковый узел, состоящий из цилиндрического корпуса с внутренней полостьюэллиптического сечения, внутри которой 25размещена гильза с эллиптической поверхностью с диаметрально расположеннымиотверстиями в верхней и нижней ее частяхи внутренней полостью, разделенной на двегерметричные части кольцевым выступом, 30расположенным в центре полости и служащим посадочным местом для золотника, изготовленного в виде полого, закрытого сдвух сторон цилиндра, снабженного в верхней части отверстиями и штоком с пластинчатым клапаном, перекрывающим этиотверстия, а по образующей цилиндра выполнен ряд отверстий и ряд боковых отверстий, суммарная площадь которых равнаплощади сечения трахеи, Гильза прикреплена к верхней и нижней крышкам цилиндрического корпуса с возможностью еесоосного поворота относительно корпуса. Внижней крышке имеется микрометрическийвинт выбора величины нагрузки на дыхательную систему, с помощью которого золотник присоединен к золотниковому узлучерез резиновый патрубок, объем котороговместе с обьемом золотникового узла представляет собой дополнительное "мертвое" 50пространство, равное среднему объему"мертвого" пространства легких человека,исключенного во время процедуры носоглотки,На фиг.1 изображено устройство для 55нормализации функции и тренировки дыхательной системы, продольный разрез; нафиг.2 - сечение А - А на фиг,1 при одномположении гильзы в золотниковом узле; нафиг.З - то же, при положении гильзы, повернутой на 90 относительно положения, показанного на фиг,2; на фиг.4 - поперечноесечение золотникового узла; на фиг.5 - поперечное сечение золотникового узла, в котором гильза повернута на 180относительно положения на фиг,4,Устройство содержит цилиндрическийкорпус 1 с емкостью "мертвого" пространства 2, выполненной в виде параллельно расположенных лабиринтних каналов,образованных внутри корпуса перегородками 3, отверстие 4, равное диаметру трахеи,диафрагму 5 подачи окружающего воздуха,смеситель 6, эолотниковый узел с цилиндрическим корпусом 7, патрубок 8, загубник(мундштук) 9 (фиг.1), Золотниковый узел содержит цилиндрический корпус 7 с внутренней полостью эллиптического сечения,внутри которой размещена гильза 10 с верхним отверстием 21 и нижним 20 и эллиптической внешней поверхностью, жесткоприкрепленная к верхней крышке 11 и нижней крышке 12 корпуса 7, Внутри гильзы 10размещен золотник 13 в виде полого, закрытого с двух сторон цилиндра, в верхнейчасти которого имеются отверстия 14 и шток15 с пластинчатым клапаном 16 перекрытияэтих отверстий 14. По образующей цилиндра золотника 13 имеется ряд отверстий 17,а также ряд боковых отверстий 18, суммарная площадь которых равна площади сечения трахеи. В нижней крышке 12 имеетсямикрометрический винт выбора величинынагрузки 19, закрепленный с золотником 13,позволяющий золотнику 13 подниматься иопускаться относительно кольцевого выступа гильзы 10 и определяющий этим площадьсечения отверстий 17, пропускающих дыхательную смесь.Золотниковый узел обеспечивает регулируемую величину нагрузки на дыхательную систему и следующие режимыдыхания:1) свободное дыхание;2) свободный вдох, выдох с нагрузкой;3) свободный выдох, вдох с нагрузкой.На фиг.2 и 3 золотниковый узел изображен без золотника. Для наглядности символами изображена его функция. Сплошнойстрелкой (-) обозначено направление движения дыхательной смеси без нагрузки надыхательную систему, пунктирной (- - ) -направление движения дыхательной смесис нагрузкой на дыхательную систему,Устройство работает следующим образом.В режиме свободного дыхания при открытой диафрагме 5 воздух через отверстие4 и емкость "мертвого" пространства 2, атакже через диафрагму 5 поступает при вдо 1799589хе в смеситель 6, золотниковый узел, патрубок 8 и загубник 9 в дыхательную систему человека. При этом гильзу 10 располагают внутри корпуса 7 золотниковой системы с помощью крышек 11 или 12 так, чтобы их эллиптические поверхности были расположены соосно (см.фиг.1 и 2). Смесь воздуха свободно без сопротивления проходит через золотниковый блок между эллиптическими поверхностями. При этом золотник 13 с отверстиями 14, 17 и 18 и клапаном 16 в работе не участвуют. При вдохе дыхательная смесь воздуха с образовавшимся СОг проходит через устройство в обратном направлении, сохраняясь в нем для вдоха.В режиме свободный выдох, вдох с нагрузкой гильзу 10 поворачивают внутри корпуса 7 золотниковой системы на 90 с помощью поворота крышек 11 и 12 (см, фиг.3 и 4) При этом перекрывается свободный ход дыхательной смеси через золотниковый узел, При выходе дыхательная смесь проходит через загубник 9 и патрубок 8 (фиг,1) в объем меду корпусом 7 и гильзой 10, затем через нижнее отверстие 20 в гильзе 10 попадает внутрь золотника 13 через отверстия 18. Из золотника 13 через отверстия 14 под открытым клапаном 16 дыхательная смесь идет без нагрузки через верхнее отверстие 21 гильзы 10 в смеситель 6,"мертвое" пространство 2.При вдохе дыхательная смесь идет в обратном направлении. Смесь поступает из "мертвого" пространства 2 в смеситель 6. С помощью диафрагмы 5, согласно ее градуировки, можно менять концентрации СО 2 в дыхательной смеси, При увеличении пропускной способности диафрагмы 5 подачи воздуха из окружающего пространства концентрация СОг в дыхательной смеси уменьшается. Дыхательная смесь с заданной с помощью диафрагмы 5 концентрации С 02 поступает в объем между корпусом 7 и гильзой 10, затем через верхнее отверстие 21 гильзы 10 и малые отверстия 17 по образующей золотника 13 попадает внутрь золотника 13, При этом отверстия 14 закрыты клапаном 16. Из золотника 13 через нижние отверстия 18 золотника и нижнее отверстие 20 гильзы 10 смесь попадает в патрубок 8 и загубник 9.В режиме свободный вдох, выдох с нагрузкой гильзу 10 поворачивают с помощью крышек 11 и 12 внутри корпуса 7 на 180 относительно положения, показанного на фиг.4 (см. фиг.5, стрелкой показан выдох). При вдохе дыхательная смесь заданной концентрации СО 2 поступает из смесителя 6 в обьем между корпусом 7 и гильзой 10, затем нижнее отверстие 20 в гильзе 10 и большие35 40 ные согласно с ними конструктивные статочно стабильны,50 55 10 15 20 25 30 отверстия 18 в нижней части золотника 13 поступает внутрь золотника 13, поднимает клапан 16, проходит через верхние отверстия 14 золотника 13 и верхнее отверстие гильзы 10 поступает в патрубок 8 и загубник 9,Нагрузка на дыхательную систему при выдохе осуществляется за счет того, что при выдохе клапан 16 опускается и закрывает отверстия 14 золотника 13, и дыхательная смесь проходит только через часть малых отверстий 17 по образующей золотника 13. Количество малых отверстий 17 регулируется винтом 19.Изготовлен и прошел успешно клинические испытания образец предлагаемого устройства (см. фото). Корпус 1 с объемом "мертвого" пространства 2 выполнен в виде цилиндра, перегородки 3 внутри корпуса - в виде усеченных круговых дисков из листовой нержавеющей стали; Золотник 13 имеет девять отверстий по образующей диаметром 2 мм. Объем "мертвого" пространства соответствует среднему объему легких человека,Концентрация СО 2 в дыхательной смеси может превышать концентрацию в окружающей среде от 1% до 5%. Значение цифр на шкале диафрагмы 5 соответствует превышению процентного содержания СО 2 в дыхательной смеси над концентрацией в окружающей среде.При полностью открытой диафрагме 5 превышение процентного содержания СО 2 будет равно 1%. Закрывая последовательно диафрагму 5 превышение процентного содержания СО в дыхательной смеси можно сделать равным 2%, 3%, 4%, 5%. Экспериментальные измерения, расчеты и внесенпоправки в устройство сделаны с учетом значений: 1) концентрация СО 2 ватмосфере - 0,03%; 2) концентрация СО 2 в выдыхаемой смеси человека - 5%. Эти значения доПрименение устройства для лечения ипрофилактики,Сопротивление вдоху и выдоху показано на хроническом обструктивном бронхите. Заниматься по этой методикепредлагают Кокосов А.Н. и Стрельцова Э.В,(1982) больным с выраженной обструкциейдыхательных путей, сопровождающейсяодышкой в покое. Эта методика основана натренировке дыхательных мышц.В противоположность гимнастическимприемам, тренирующим вдох и выдох,Стрельниковой А.Н. (1974 г.) был предложентерей голоса" и получил название "гимнастика вдоха". Названная методика рассчитана на тренировку только вдоха, предоставляя выдоху быть произвольным.В режиме "свободное дыхание" в устройстве участвует дополнительное "мертвое" пространство 2, диафрагма 5 подачи окружающего воздуха, смеситель 6. ДМП используется для лечения бронхиальной астмы. Показанием к его применению является наличие синдрома гипервентиляции. Если при методике волевой ликвидации глубокого дыхания Бутейко существуют противопоказания при психических заболеваниях и умственных дефектов, не позволяющих понять суть метода и освоить способ лечения заболевания, то устройство исключает субъективные качества пациента.Метод дыхания через ДМП использовал Поляков В.А. (1974, 1975, 1977) при лечении больных с хроническими неспецифическими заболеваниями легких, а также больных после операции. Тренировки через ДМП приводили к уменьшению одышки, улучшали регулировку дыхания, увеличивали объем дыхательных путей. Поскольку исследования показали, что большинство людей обладают неправильным дыханием, т.е. дыхание сопровождается гипервентиляцией, устройство может быть широко использовано в профилактических целях,В,С.Тарфель (1965) и сотрудники использовали дыхание через ДМП для повышения выносливости спортсменов.В.О.Яхонтов (1968, 1971) обнаружили увеличение выносливости и работоспособности после 20-дневной тренировки дыхания через ДМП. Время работы до отказа на велоэргометре увеличилось на 40 О(Акт клинических испытаний устройстваприлагается. формула изобретенияУстройство для нормализации функциии тренировки дыхательной системы, содержащее съемный загубник, корпус с емко 5 стью "мертвого" пространства, средстворегулируемой подачи атмосферного воздуха и средство для регулирования сопротивления дыханию, отл ича ю щеес я тем,что, с целью выбора и обеспечения стабиль 10 ности концентрации СО 2 в дыхательнойсмеси и различных режимов дыхания за счетнезависимого регулирования величины сопротивления дыханию на вдохе и выдохе,средство регулирования сопротивления ды 15 ханию выполнено в виде золотникового узла, представляющего собой коаксиальноустановленные цилиндр с торцовыми крышками, поворотную гильзу с запорными участками на наружной поверхности и20 распределитель с запорным элементом,гильза на внутренней поверхности имееткольцевую направляющую для распределителя, выполненного в виде стакана с заглушкой, снабженного приводом осевого25 перемещения и установленного в полостигильзы с образованием двух сообщающихсякамер, одна из которых сообщена с полостью распределителя посредством упомянутого запорного элемента и ряда30 отверстий, выполненных вдоль образующихстакана, причем длина участка расположения отверстий больше длины кольцевой направляющей, а другая - посредствомрадиальных отверстий, выполненных в бо 35 ковой поверхности стакана, причем средство регулируемой подачи атмосферноговоздуха выполнено в виде смесителя с диафрагмой, установленного между корпусоми золотниковым узлом, сообщенным с за 40 губником посредством дополнительно введенного патрубка, имеющего емкость1799589 иг.5 С.Кулакова Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРква, Ж, Раушская наб., 4/5 город, ул. Гагарина, 1 Производственно-издательский комбинат "Пат каз 11 ВНИ Тира сударственного к 113035, М