CN103301610B - 对肺部进行负压锻炼的装置 - Google Patents

Abstract

对肺部进行负压锻炼的装置涉及保健领域，特别是一种促进肺部功能强健的设备。为使人体能够适应气压的较大幅度的变化，本发明设计一种对肺部进行负压锻炼的装置。技术方案是：通过一个密封系统体积的变化导致压强的变化，使压强低于环境大气压，形成负压，对肺部进行负压锻炼；为避免可能发生的安全风险，装置有气压平衡孔、低压压强控制装置、高压压强控制装置、上部停止位和下部停止位。有益效果是：锻炼肺部在不同气压下的适应能力，特别是在负压的适应能力，增强肺部机能，减少高原反应一类的不适，减少肺部疾病的发生几率；气压平衡孔，缓慢平衡内外压强，同时交换内外的空气，维持氧气的浓度。

Description

对肺部进行负压锻炼的装置

技术领域

本发明涉及保健领域，特别是一种促进肺部功能强健的设备。

背景技术

呼吸分为胸式呼吸、腹式呼吸、胸腹式呼吸。

胸式呼吸主要是胸部的扩张和收缩，横膈膜的运动较小，呼吸多集中在肺部的上、中部进行，肺的下部由于运动较小，时间长了会逐渐形成肺泡关闭，导致肺组织萎缩，甚至纤维化。

腹式呼吸是横膈膜上下移动，吸气时横膈膜会下降，把脏器挤到下方，此时肚子会膨胀，而非胸部膨胀；吐气时横膈膜将会比平常上升，因而可以进行深度呼吸，吐出较多停滞在肺底部的二氧化碳。

胸腹式呼吸，吸气时胸部、肋部、腹部、腰部同时向外扩张，最大限度地吸入气体，此种吸法吸入更多的气体，可以实现身体组织的协调动作。

一般人的每次呼吸交换的气体量为500毫升，人的肺活量，也就是胸腹式呼吸呼出的最大气体量，大约能达到3500-4000毫升，也就是说，人体平常的呼吸，大部分气泡都没有充分发挥其功能。

人所处的环境的气压基本上是恒定的，氧气的浓度基本上也是恒定的，因此肺功能与环境的依存度就相当的高，大多数情况下都处于比较浅的胸式呼吸，大部分的气泡都没有充分发挥其潜能；一旦环境变化较大，特别是人到了高原，气压下降较多，呼吸相同气体量，其中氧气的含量也就下降了很多，日常肺部的呼吸功能满足不了人体对氧气的需求，需要加大呼吸量或者加快呼吸速度，一旦人体适应不过来，导致肌体缺氧，就会产生高原反应，人的脑部是人体最活跃的器官，对氧气的需求最大，因此高原反应常常表现为头昏、反应迟钝。

发明内容

为使人体能够适应气压的较大幅度的变化，本发明设计一种对肺部进行负压锻炼的装置。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：对肺部进行负压锻炼的装置，由口鼻罩、气管和气压变化装置组成，其特征是：口鼻罩由圆锥筒、橡胶垫和橡筋圈组成，圆锥筒的大口径端，即圆锥口，正对鼻孔，圆锥筒的小口径端连接气管的一端，气管的另一端连接到活塞筒，圆锥口外侧固定橡胶垫，橡胶垫类似一个口罩，密封鼻孔和嘴巴的外围，橡胶垫的两侧连接一个橡筋圈，橡筋圈类似口罩的固定带子，橡筋圈套在头上，使橡筋垫固定在脸上，使鼻孔只能通过圆锥口、圆锥筒、气管和活塞筒进行呼吸；在圆锥筒的表面有一个气压平衡孔，活塞筒是密封的；气压变化装置由活塞筒、活塞、活塞杆和手柄组成，活塞杆连接活塞和手柄，手柄带动活塞上下移动。

气体体积的变化量在-20%——+25%。活塞筒内部有上部停止位和下部停止位，活塞在上部停止位和下部停止位之间运动。活塞筒的底部侧面有低压压强控制装置和高压压强控制装置，高压气压控制装置布置在活塞筒的外表面，其内侧密封一个气孔；低压压强控制装置布置在活塞筒的内表面，外侧密封一个气孔。高压压强控制装置和低压压强控制装置在结构上是一样的，简称压强控制装置，压强控制装置由远端金属板、近端金属板、以及远端金属板和近端金属板之间固定一根弹簧组成，远端金属板和近端金属板的四周有位置相对的通孔，螺钉穿过远端金属板和近端金属板的通孔，在四个螺钉的外侧、活塞筒和近端金属板之间有环形橡胶密封垫，螺钉通过密封垫和螺帽固定在活塞筒的内侧或者外侧。一根弹簧连接活塞杆和手柄。

本发明的有益效果是：通过气压的变化，锻炼肺部在不同气压下的适应能力，特别是在负压（小于环境气压）的适应能力，通过锻炼，增强肺部机能，减少高原反应一类的不适，同时肺部功能的增强，其适应能力增强，有利于减少肺部疾病的发生几率；在圆锥筒的表面有一个气压平衡孔，缓慢平衡内外压强，同时交换内外的空气，维持氧气的浓度；弹簧的弹性，缓冲活塞对上部停止位和下部停止位的冲击，延长设备的使用寿命；负压导致氧气浓度降低，必须相应增强胸腹式呼吸的强度，呼吸导致横膈膜的上下移动，从而导致腹部压强的变化，有利于促进胃肠道的蠕动，也能够一定程度锻炼胃肠道，促进胃肠道的健康。

附图说明

图1是对肺部进行锻炼装置示意图。图2是压强控制装置。

其中，1、橡筋圈，2、橡胶垫，3、圆锥口，4、气压平衡孔，5、圆锥筒，6、气管，7、手柄，8、弹簧，9、活塞杆，10、活塞筒，11、上部停止位，12、活塞，13、下部停止位，14、低压压强控制装置，15、通孔、16、气孔，17、高压压强控制装置；21、远端金属板，22、通孔，23、弹簧，24、近端金属板，25、环形橡胶密封垫。

具体实施方式

对肺部进行锻炼装置，由口鼻罩、气管6和气压变化装置组成。

口鼻罩由圆锥筒5、橡胶垫2和橡筋圈1组成，圆锥筒5的大口径端，即圆锥口3，正对鼻孔，圆锥筒5的小口径端连接气管6的一端，气管6的另一端连接到活塞筒10，圆锥口外侧固定橡胶垫2，橡胶垫2类似一个口罩，密封鼻孔和嘴巴外侧，橡胶垫2的两侧连接一个橡筋圈1，橡筋圈1类似口罩的的带子，橡筋圈1套在头上，使橡筋垫2固定在脸上、密封鼻孔周围的空间，使鼻孔只能通过圆锥口3、圆锥筒5、气管6和活塞筒10进行呼吸。

活塞筒10是密封的，因此整个系统是密闭的，氧气会逐渐消耗，为平衡氧气的浓度，在圆锥筒5的表面有一个气压平衡孔4，气压平衡孔4的另外一个作用时，当装置停止动作时，缓慢平衡内外压强。

气压变化装置由活塞筒10、活塞12、活塞杆9和手柄7组成，手柄7带动活塞12上下移动，改变密封空间的体积，从而改变气体的压强。由于肺部能够承受的压强是有限的，因此，体积的改变必须进行限制，以避免不必要的危险，体积的变化量在-20%——+25%的范围，主要的考虑是人在海拔3000米以上的位置容易导致高原反应，海拔3000米位置的气压大约是海平面的70%，因此气压减少30%是比较危险的，所以-20%的变化量是比较安全的，气压的增加对人体的影响没有确切的依据，但是从无器械潜水的角度，人体对外界高压的耐受还是很大的，因此对高压的锻炼就不是很有必要，必要的是对负压（低于外界大气压的）的锻炼。

体积变化是通过活塞筒10内部的上部停止位11和下部停止位13控制的，活塞12向上移动到上部停止位11时体积最大，压强最低，活塞12移动到下部停止位11时，体积最小，压强最大；活塞12从下部停止位13移动到上部停止位11，体积增大25%（以下部停止位13以下、气管以及圆锥筒5容纳的体积为1计算），压强减少20%（即-20%）（该计算是忽略气压平衡孔的作用，即运动时间为0；并假定活塞运动前内外压强平衡）；活塞12从上部停止位11移动到下部停止位13，体积从125%变化到1，压强增加25%（即+25%）（该计算是忽略气压平衡孔的作用，即运动时间为0，并假定活塞运动前内外压强平衡）。

为进一步增强安全，避免高压或者低压对人体的伤害，活塞筒10的底部侧面还有低压压强控制装置14和高压压强控制装置17，活塞筒10的底部侧面有两个气孔16，高压气压控制装置17布置在活塞筒10的外表面，密封其中的一个气孔16；低压压强控制装置14布置在活塞筒10的内表面，密封另外的一个气孔16。

高压压强控制装置17和低压压强控制装置14在结构上是一样的，简称压强控制装置，压强控制装置由远端金属板21、近端金属板24、以及远端金属板21和近端金属板24之间固定一根弹簧23组成，远端金属板21和近端金属板24的四周有位置相对的通孔22，螺钉穿过远端金属板和近端金属板的通孔22，在四个螺钉的外围、活塞筒10与近端金属板24的之间有环形橡胶密封垫25，螺钉套入密封垫后，穿过活塞筒10壁上的通孔15，采用螺帽固定在活塞筒的内侧或者外侧。

近端金属板24的形状与活塞筒10的形状匹配，活塞筒10为长方体，近端金属板24为长方形；活塞筒10为圆筒，近端金属板24为弧形，其曲率半径与活塞筒10相同。

低压压强控制装置14的工作原理是：当外界压强作用于近端金属板24的作用力大于内部压强和弹簧作用在近端金属板24的力量时，此时近端金属板24将压迫弹簧23，近端金属板24顺着螺杆向远端金属板21移动，移动后，环形橡胶密封垫25的密封效果消失，外界的气体穿过气孔16进入内部，增加内部压强。

高压压强控制装置17的工作原理是：当内部压强作用于近端金属板24的作用力大于外部压强和弹簧23作用在近端金属板24的力量时，此时近端金属板24将压迫弹簧23，近端金属板24顺着螺杆向远端金属板21移动，移动后，环形橡胶密封垫25的密封效果消失，内部的气体穿过气孔16进入外部，降低内部压强。

为减少活塞12对上部停止位11和下部停止位13的冲击，活塞杆9与手柄7之间通过一个弹簧8连接，弹簧8的弹性，缓冲活塞12对上部停止位11和下部停止位13的冲击，延长设备的使用寿命。

Claims (6)

1.对肺部进行负压锻炼的装置，由口鼻罩、气管（6）和气压变化装置组成，其特征是：口鼻罩由圆锥筒（5）、橡胶垫（2）和橡筋圈（1）组成，圆锥筒（5）的大口径端，即圆锥口（3），正对鼻孔，圆锥筒（5）的小口径端连接气管（6）的一端，气管（6）的另一端连接到活塞筒（10），圆锥口（3）外侧固定橡胶垫（2），橡胶垫（2）类似一个口罩，密封鼻孔和嘴巴的外围，橡胶垫（2）的两侧连接一个橡筋圈（1），橡筋圈（1）类似口罩的固定带子，橡筋圈（1）套在头上，使橡胶垫（2）固定在脸上，使鼻孔只能通过圆锥口（3）、圆锥筒（5）、气管（6）和活塞筒（10）进行呼吸；在圆锥筒（5）的表面有一个气压平衡孔（4），活塞筒（10）是密封的；气压变化装置由活塞筒（10）、活塞（12）、活塞杆（9）和手柄（7）组成，活塞杆（9）连接活塞（12）和手柄（7），手柄（7）带动活塞（12）上下移动。

2.根据权利要求1所述的对肺部进行负压锻炼的装置，其特征是：气体体积的变化量在-20%——+25%。

3.根据权利要求1所述的对肺部进行负压锻炼的装置，其特征是：活塞筒（10）内部有上部停止位（11）和下部停止位（13），活塞（12）在上部停止位（11）和下部停止位（13）之间运动。

4.根据权利要求1所述的对肺部进行负压锻炼的装置，其特征是：活塞筒（10）的底部侧面有低压压强控制装置（14）和高压压强控制装置（17），高压气压控制装置（17）布置在活塞筒（10）的外表面，其内侧密封一个气孔（16）；低压压强控制装置（14）布置在活塞筒（10）的内表面，外侧密封一个气孔（16）。

5.根据权利要求4所述的对肺部进行负压锻炼的装置，其特征是：高压压强控制装置（17）和低压压强控制装置（14）在结构上是一样的，简称压强控制装置，压强控制装置由远端金属板（21）、近端金属板（24）、以及远端金属板（21）和近端金属板（24）之间固定一根弹簧（23）组成，远端金属板（21）和近端金属板（24）的四周有位置相对的通孔（22），螺钉穿过远端金属板（21）和近端金属板（24）的通孔（22），在四个螺钉的外侧、活塞筒（10）和近端金属板（24）之间有环形橡胶密封垫（25），螺钉通过密封垫和螺帽固定在活塞筒的内侧或者外侧。

6.根据权利要求1所述的对肺部进行负压锻炼的装置，其特征是：一根弹簧（8）连接活塞杆（9）和手柄（7）。