RU2124369C1

RU2124369C1 - Respiratory trainer

Info

Publication number: RU2124369C1
Application number: RU98106287/14A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Фролов
Original assignee: Фролов Владимир Федорович
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: respiratory trainer has respiratory tube and facility for fixing it in operating position coupled to trainer. Respiratory tube is made of flexible material and has several holes for passing the air with flow section changeable in case of air-flow rate variation at expiration pressure of 20-40 mm H₂O. More preferable variant is from 25 to 35 mm H₂O. EFFECT: enhanced quality and safety of training. 10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, более конкретно к медицинским приборам, используемым для профилактики и лечения заболеваний органов дыхания в режиме сопротивления вдоху и выдоху, а также при обучении наиболее эффективным способам дыхания, способствующим защите организма от вредных воздействий факторов внешней среды. The invention relates to medicine, more specifically to medical devices used for the prevention and treatment of respiratory diseases in the regime of resistance to inhalation and exhalation, as well as when teaching the most effective breathing methods that help protect the body from the harmful effects of environmental factors.

Известен ингалятор Фролова (SU 1790417 A3 (Фролов В.Ф. и др.) 23.01.93, A 61 M 15/02), который по сути представляет собой дыхательный тренажер. Его конструкция обеспечивает широкие функциональные возможности и позволяет проводить как режим ингаляции, так и режим дыхания с сопротивлением на вдохе и выдохе в условиях умеренной гипоксии. Известный прибор содержит наружную камеру смешения, внутри которой расположен собственно ингалятор, выполненный в виде цилиндрического закрытого сосуда (стакана с крышкой) и коаксиально установленной внутри него аэрозольной камеры. Дно аэрозольной камеры выполнено перфорированным и установлено с зазором относительно дна охватывающего ее закрытого сосуда. Отверстия в дне аэрозольной камеры служат для подачи ингалируемого вещества, прохода и дробления жидкости, газов, а также для обеспечения необходимого сопротивления дыханию. В крышке наружной камеры смешения выполнено отверстие, в котором с зазором установлена дыхательная трубка, проходящая также с зазором через отверстие в крышке закрытого сосуда ингалятора и подсоединенная к верхнему концу аэрозольной камеры. Отверстие для дыхательной трубки в крышке наружной камеры смешения одновременно является и отверстием для подачи/отвода воздуха. В наружной камере происходит коррекция химического состава вдыхаемой воздушной смеси за счет смешения атмосферного воздуха и воздуха, выдыхаемого в предыдущих циклах (эффект возвратного дыхания). Возникающие при дыхании через жидкость гидродинамические факторы обуславливают повышенное сопротивление вдоху и выдоху, повышение содержания в газовой смеси углекислого газа и создания умеренной гипоксии. Known inhaler Frolov (SU 1790417 A3 (Frolov V.F. and others) 23.01.93, A 61 M 15/02), which in fact is a breathing simulator. Its design provides ample functionality and allows both inhalation mode and breathing mode with resistance to inspiration and expiration in conditions of moderate hypoxia. The known device contains an external mixing chamber, inside of which the inhaler itself is located, made in the form of a cylindrical closed vessel (a glass with a lid) and an aerosol chamber coaxially installed inside it. The bottom of the aerosol chamber is perforated and installed with a gap relative to the bottom of the enclosed vessel enclosing it. The holes in the bottom of the aerosol chamber serve to supply inhaled substance, passage and crushing of liquid, gases, and also to provide the necessary resistance to breathing. An opening is made in the cover of the external mixing chamber, in which a breathing tube is installed with a gap, which also passes through the opening in the cover of the closed vessel of the inhaler with a gap and connected to the upper end of the aerosol chamber. The hole for the breathing tube in the lid of the outer mixing chamber is at the same time a hole for supplying / discharging air. In the outer chamber, the chemical composition of the inhaled air mixture is corrected by mixing atmospheric air and the air exhaled in previous cycles (the effect of return breathing). The hydrodynamic factors that occur during breathing through a liquid cause increased resistance to inhalation and exhalation, an increase in the content of carbon dioxide in the gas mixture, and the creation of moderate hypoxia.

Однако известный аналог не лишен недостатков: во-первых, он имеет большие размеры и может быть использован только в стационарных условиях. Пользователь не может применять его в процессе своей повседневной деятельности: работы, отдыха, спортивных занятий, занятий ходьбой, в транспорте, на прогулках. Для создания сопротивления выдоху определенной величины требуется доливать воду в отсек тренажера. Дыхательный патрубок его жесткий, вызывающий чувство дискомфорта. However, the known analogue is not without drawbacks: firstly, it is large and can only be used in stationary conditions. The user cannot use it in the process of his daily activities: work, leisure, sports, walking, in transport, on walks. To create resistance to exhalation of a certain size, it is necessary to add water to the simulator compartment. The breathing tube is hard, causing discomfort.

Наиболее близким аналогом можно считать устройство для лечебного дыхания по авторскому свидетельству СССР 1466756, опубл. 23.03.86, A 61 M 16/00, которое также по существу является дыхательным тренажером. Назначение этого устройства - лечение и профилактика дыхательной недостаточности. Это устройство содержит дыхательную трубку и средство для фиксации в рабочем положении, совмещенное с зажимами для носа. Устройство обеспечивает дыхание через рот с повышенным сопротивлением вдоху и выдоху. The closest analogue can be considered a device for therapeutic respiration according to the copyright certificate of the USSR 1466756, publ. 03/23/86, A 61 M 16/00, which is also essentially a breathing simulator. The purpose of this device is the treatment and prevention of respiratory failure. This device includes a breathing tube and means for fixation in the working position, combined with clips for the nose. The device provides breathing through the mouth with increased resistance to inhalation and exhalation.

Оно требует минимальных усилий для удержания во рту, позволяет повысить комфортность при проведении лечебных процедур, возможно его использование в процессе физических динамических нагрузок, во время работы. Оно является малогабаритным, легким, удобным, дешевым и простым в использовании. It requires minimal effort to hold in the mouth, improves comfort during medical procedures, it can be used in the process of physical dynamic loads, during work. It is compact, lightweight, convenient, cheap and easy to use.

Однако это средство не может обеспечивать постоянство давления выдоха в определенных физиологически неопасных и комфортных пределах. Такими пределами являются величины давления от 20 до 40 мм вод. ст. Однако пациент испытывает дискомфорт в процессе дыхания через известное устройство, обусловленный необходимостью использовать носовые зажимы. Могут возникать и болевые ощущения и чувство усталости. Длительные процедуры с его использованием просто невозможны. However, this tool cannot provide a constant expiratory pressure within certain physiologically non-hazardous and comfortable limits. Such limits are pressure values from 20 to 40 mm of water. Art. However, the patient experiences discomfort during breathing through a known device, due to the need to use nasal clamps. Pain and fatigue may also occur. Long procedures with its use are simply impossible.

Изобретение направлено на решение задачи создания портативного, легкого, комфортного, обеспечивающего возможность перманентного использования дыхательного тренажера. The invention is aimed at solving the problem of creating a portable, lightweight, comfortable, providing the possibility of permanent use of a breathing simulator.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении удобства пользования и безопасности тренировок. The technical result achieved by using the present invention is to improve the usability and safety of training.

Технический результат достигается за счет того, что в дыхательном тренажере, содержащем дыхательную трубку и связанное с ним средство для фиксации в рабочем положении, дыхательная трубка выполнена из эластичного материала и имеет несколько отверстий для прохода воздуха с изменяемым при изменении расхода воздуха проходным сечением, обеспечивающим возможность получения давления на выдохе от 20 до 40 мм вод. ст. The technical result is achieved due to the fact that in a breathing simulator containing a breathing tube and associated means for fixing in the working position, the breathing tube is made of elastic material and has several openings for air passage with a variable cross-section with changing air flow rate, allowing obtaining pressure on the exhale from 20 to 40 mm of water. Art.

В предпочтительном варианте изобретения отверстия имеют возможность обеспечивать интервал 25 - 35 мм вод. ст. In a preferred embodiment of the invention, the holes are able to provide an interval of 25 to 35 mm of water. Art.

Отверстия как один из вариантов изобретения могут быть выполнены щелевыми и ориентированы вдоль, поперек или под углом к продольной оси дыхательной трубки. The holes as one of the variants of the invention can be made slotted and oriented along, across or at an angle to the longitudinal axis of the breathing tube.

Эффект усиливается за счет выполнения дистального участка дыхательной трубки коническим, при этом отверстия для прохода воздуха расположены на этом участке. The effect is enhanced by making the distal section of the breathing tube conical, while the holes for the passage of air are located on this section.

Дополнительный технический результат заключается в повышении удобства пользования и удержания во рту во время работы, сна, в движении. An additional technical result is to increase the usability and retention in the mouth during work, sleep, in motion.

Этот результат обеспечивается выполнением средства для фиксации в рабочем положении в виде загубника круглой или овальной формы, выполненного из эластичного материала и сопряженного с дыхательной трубкой на торце ее проксимального участка. This result is ensured by the implementation of means for fixation in the working position in the form of a round or oval mouthpiece made of elastic material and paired with a breathing tube at the end of its proximal section.

Дополнительный технический результат заключается в придании устройству эстетичного вида и исключении выдоха в процессе пользования на собеседника, а также исключении заражения вирусными заболеваниями и устранении неприятных психологических ощущений, связанных с удержанием во рту необычного предмета. An additional technical result is to give the device an aesthetic appearance and to exclude exhalation during use by the interlocutor, as well as to eliminate infection with viral diseases and eliminate unpleasant psychological sensations associated with holding an unusual object in the mouth.

Этот технический результат достигается путем введения экрана-отражателя, установленного на дистальном конце дыхательной трубки и сопряженного с его терцом. Экран-отражатель имеет круглую или овальную форму. This technical result is achieved by introducing a reflector screen mounted on the distal end of the breathing tube and paired with its tertz. The reflector screen has a round or oval shape.

Еще один дополнительный технический результат заключается в повышении удобства ношения устройства в нерабочем положении и безопасности при его случайном выпадении изо рта. Этот результат обеспечивается введением средства удержания. Крепление этого средства может быть выполнено двумя путями: в отверстии на экране-отражателе, и на шейке, расположенной между экраном-отражателем и дыхательной трубкой и имеющей меньший, чем дыхательная трубка, диаметр. Another additional technical result is to increase the usability of the device in the inoperative position and safety in case of accidental loss from the mouth. This result is provided by the introduction of a retention aid. This means can be fixed in two ways: in the hole on the reflector screen, and on the neck located between the reflector screen and the breathing tube and having a diameter smaller than the breathing tube.

Дополнительный технический результат заключается в обеспечении возможности пользования тренажером детям, которым необходимо подбирать малые размеры дыхательной трубки и средства фиксации в рабочем положении. An additional technical result is the ability to use the simulator for children who need to select the small size of the breathing tube and fixation in the working position.

Этот результат достигается за счет выполнения проксимального участка трубки коническим - в виде конуса, расширяющегося в направлении дистального конца трубки. This result is achieved by making the proximal section of the tube conical - in the form of a cone, expanding in the direction of the distal end of the tube.

Приведенный ниже пример выполнения дыхательного тренажера позволяет более подробно пояснить получаемый технический результат. The following example of a breathing simulator allows a more detailed explanation of the obtained technical result.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого дыхательного тренажера в варианте выполнения отверстий с продольной ориентацией относительно продольной оси дыхательной трубки и креплением средства удержания на экране-отражателе; на фиг. 2 - вариант выполнения тренажера с поперечными отверстиями и креплением средства удержания за шейку; на фиг. 3 - вариант выполнения тренажера с проксимальным участком в форме расширяющегося в направлении дистального участка трубки конуса. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed breathing simulator in the embodiment of the holes with a longitudinal orientation relative to the longitudinal axis of the breathing tube and mounting the holding means on the reflector screen; in FIG. 2 is an embodiment of a simulator with transverse openings and fastening means for holding the neck; in FIG. 3 is an embodiment of a simulator with a proximal portion in the form of a cone expanding toward the distal portion of the tube.

Тренажер представляет собой дыхательную трубку 1, которая одновременно является корпусом устройства и имеет два участка - дистальный 2 и проксимальный 3, трубка 1 снабжена экраном-отражателем 4, установленным на ее дистальном 3 конце и сопряженным с его торцом. На противоположном конце трубки 1 выполнено и сопряжено с ним с торца средство для фиксации тренажера в рабочем положении - загубник 5 круглой или овальной формы из эластичного материала, как и сама трубка 1, нежесткого, способного сохранять форму и в то же время не служить травмирующим фактором при падениях или неудобном положении во время паузы. Остальные элементы трубки 1 также выполнены из эластичного материала, например латекса, и обеспечивают безопасность пользователя в любых, в том числе аварийных ситуациях. Форма и материал загубника 5 позволяют комфортно пользоваться тренажером, подолгу удерживая его во рту во время многочасовых занятий, в том числе и во сне. В боковой поверхности дыхательной трубки 1 выполнены отверстия 6, сечение которых изменяется в процессе дыхания, а именно при большем расходе воздуха, что чаще имеет место при больших физических нагрузках, площадь отверстий увеличивается, при меньшем расходе - уменьшается, однако давление сопротивления выдоху не выходит за допустимые пределы 20 - 40 мм вод.ст. Отверстия 6 расположены вдоль, поперек или под углом к продольной оси тренажера (трубки), они располагаются равномерно или с различными интервалами по периметру трубки 1. Экспериментально форма и размеры отверстий 6 подобраны таким образом, чтобы совместно со свойствами эластичности материала трубки 1 обеспечивать такое давление на выдохе. Это давление является физиологичным, позволяет эффективно бороться с дыхательной недостаточностью, не вызывая побочных реакций, оно гарантированно безопасно. Граничные значения интервала установлены в ходе многочисленных многолетних экспериментов и наблюдений за пациентами, пользовавшимися тренажером Фролова (см. указанный выше документ). Более подробные подтверждения существенности граничных интервалов давления на выдохе приведены в материалах заявки на способ тренировки дыхательной системы N 98100020/14, где описаны конкретные примеры для реальных пациентов. Именно в этих пределах достигается наибольший лечебный эффект при дыхательной недостаточности и оздоровительное воздействие дыхания через тренажеры с сопротивлением на организм. The simulator is a breathing tube 1, which is simultaneously the body of the device and has two sections - distal 2 and proximal 3, tube 1 is equipped with a reflector 4 mounted on its distal 3 end and paired with its end. At the opposite end of the tube 1, a means for fixing the simulator in a working position is made and connected with it from the end — a mouthpiece 5 of a round or oval shape made of elastic material, like the tube 1 itself, non-rigid, able to maintain its shape and at the same time not serve as a traumatic factor when falling or uncomfortable during a pause. The remaining elements of the tube 1 are also made of elastic material, such as latex, and ensure the safety of the user in any, including emergency situations. The shape and material of the mouthpiece 5 allow you to comfortably use the simulator, holding it in your mouth for a long time during hours of classes, including in a dream. Holes 6 are made in the lateral surface of the breathing tube 1, the cross-section of which changes during breathing, namely, at a higher air flow rate, which is more likely to occur during high physical exertion, the area of the holes increases, at a lower flow rate it decreases, but the exhalation resistance pressure does not exceed permissible limits of 20 - 40 mm water column The holes 6 are located along, across or at an angle to the longitudinal axis of the simulator (tube), they are evenly or at different intervals around the perimeter of the tube 1. Experimentally, the shape and dimensions of the holes 6 are selected so as to provide such pressure together with the elasticity properties of the material of the tube 1 on the exhale. This pressure is physiological, it allows you to effectively deal with respiratory failure, without causing adverse reactions, it is guaranteed to be safe. The boundary values of the interval were established during numerous long-term experiments and observations of patients who used the Frolov simulator (see the above document). More detailed evidence of the significance of the boundary intervals of expiratory pressure is given in the application materials for a method for training the respiratory system N 98100020/14, which describes specific examples for real patients. It is within these limits that the greatest therapeutic effect is achieved in case of respiratory failure and the healing effect of breathing through exercise machines with resistance to the body.

Пациенты не отмечают побочных реакций, состояние в процессе тренировок с указанным сопротивлением на выдохе неуклонно улучшается, особенно это относится к интервалу 25 - 35 мм вод.ст., в котором все пациенты независимо от их психофизиологического состояния имеют хорошие результаты. Patients do not notice adverse reactions, the state during training with the indicated resistance on exhalation is steadily improving, this applies especially to the interval 25 - 35 mm water column, in which all patients, regardless of their psychophysiological state, have good results.

Начальный проксимальный 3 участок трубки 1 выполнен с большей жесткостью, дистальный 2 участок предпочтительно имеет коническую форму, сужающуюся в направлении экрана-отражателя 4, и меньшую толщину стенки. В исполнении тренажера для использования детьми проксимальный участок трубки 1 имеет форму конуса, расширяющегося в направлении дистального 2 участка, и имеет меньший диаметр у загубника, размеры которого также меньше. Свойства эластичности материала, толщина участка трубки 1 с отверстиями 6, форма отверстий 6 и их размеры (эти данные автор предпочитает не разглашать в коммерческих интересах, они получены им экспериментально и могут быть предоставлены, если это потребуется) обеспечивают поддержание давления на выдохе в пределах 20 - 40 мм вод.ст. Эти параметры нетрудно обеспечить, экспериментально подбирая длину щелевого отверстия и их количество, толщину стенки и эластичность материала. При этом тренажер ориентируется по расходу воздуха фактически от нулевого значения, когда отверстия полностью закрыты, при дыхании в состоянии покоя, когда они открываются частично (это наиболее используемый вариант), при ходьбе, когда их раскрытие варьируется в зависимости от расхода выдыхаемых газов. The initial proximal 3 portion of the tube 1 is made with greater rigidity, the distal 2 portion preferably has a conical shape, tapering in the direction of the reflector 4, and a smaller wall thickness. In the design of the simulator for use by children, the proximal portion of the tube 1 has the shape of a cone expanding in the direction of the distal 2 portion and has a smaller diameter at the mouthpiece, the dimensions of which are also smaller. The properties of the elasticity of the material, the thickness of the tube section 1 with openings 6, the shape of the openings 6 and their sizes (the author prefers not to disclose these data in commercial interests, they are obtained experimentally and can be provided if necessary) ensure that the expiratory pressure is maintained within 20 - 40 mm water column It is not difficult to ensure these parameters by experimentally selecting the length of the slit hole and their number, wall thickness, and elasticity of the material. At the same time, the simulator is guided by the air flow practically from zero, when the holes are completely closed, when breathing at rest, when they partially open (this is the most used option), when walking, when their opening varies depending on the flow of exhaled gases.

На экране-отражателе 4 выполнено отверстие 7 для крепления средства 8 удержания тренажера в нерабочем и рабочем положении - шнурок, цепочка и т.п. В другом варианте выполнения крепление осуществлено на шейке 9, имеющей меньший, чем трубка 1, диаметр и выполненной между трубкой 1 и экраном-отражателем 4. A hole 7 is made on the reflector screen 4 for attaching the means 8 for holding the simulator in the idle and working position — a cord, chain, etc. In another embodiment, the fastening is carried out on the neck 9, having a smaller diameter than the tube 1 and made between the tube 1 and the reflector screen 4.

Используют дыхательный тренажер следующим образом. Use a breathing simulator as follows.

В нерабочем режиме тренажер посредством средства 8 удержания (шнурка) подвешен на шее пользователя, и уложен в чехле в кармане рубашки. Поскольку все детали тренажера являются эластичными, нежесткими, никаких дискомфортных ощущений пользователь не испытывает в любых ситуациях: при падениях, случайном нажатии и т.д. In idle mode, the simulator is suspended by means of the retention (cord) 8 on the user's neck, and is packed in a pocket in a shirt pocket. Since all the details of the simulator are elastic, non-rigid, the user does not experience any discomfort in any situation: when falling, accidentally pressing, etc.

В рабочем режиме посредством фиксатора (загубника) 5 тренажер фиксируется в рабочем положении во рту. Им пользуются в режиме диафрагмального дыхания, например, как это указано в заявке 98100020/14. В зависимости от цели дыхания возможны варианты вдоха через нос или через рот. При дыхании через рот воздух засасывается через отверстия 6, площадь которых изменяется в зависимости от расхода воздуха (силы вдоха). Затем воздух проходит внутрь дыхательной трубки 1 и в дыхательные пути пациента. Вдох - преимущественно короткий, выдох - порционный. Каждая порция воздуха выдыхается экономично в течение 5 - 7 с. Продолжительность выдоха постепенно увеличивается в процессе занятий. При выдохе воздух из дыхательных путей поступает в дыхательную трубку 1, а затем через отверстия 6 выходит наружу. Площадь отверстий 6 изменяется в зависимости от расхода воздуха, давление при этом остается практически постоянным - в пределах интервала 20 - 40 мм вод. ст. либо в интервале 25 - 35 мм вод. ст. In the operating mode, by means of the clamp (mouthpiece) 5, the simulator is fixed in the working position in the mouth. They use it in the diaphragmatic breathing mode, for example, as described in application 98100020/14. Variants of inspiration through the nose or through the mouth are possible depending on the purpose of the breath. When breathing through the mouth, air is sucked in through openings 6, the area of which varies depending on the air flow (inspiratory force). Then air passes into the respiratory tube 1 and into the respiratory tract of the patient. Inhale is predominantly short, exhale is portioned. Each portion of air is exhaled economically for 5 - 7 s. The duration of exhalation gradually increases in the process of training. When you exhale, air from the respiratory tract enters the breathing tube 1, and then through the openings 6 comes out. The area of the openings 6 varies depending on the air flow, the pressure remains almost constant - within the range of 20 - 40 mm of water. Art. or in the range of 25 - 35 mm of water. Art.

Изобретение может быть использовано при тренировке дыхания в режиме сопротивления на вдохе и выдохе. Оно применимо не только в традиционной медицине как средство лечения и профилактики заболеваний, но и в области спорта, а также как средство личной дыхательной гигиены для выработки и поддержания оптимального способа дыхания, снижающего вредное воздействие окружающей среды. The invention can be used when training breathing in the resistance mode on inhalation and exhalation. It is applicable not only in traditional medicine as a means of treating and preventing diseases, but also in the field of sports, as well as a means of personal respiratory hygiene to develop and maintain an optimal breathing method that reduces the harmful effects of the environment.

Источники информации
1. SU 1466756 A1 (И.А. Люкевич и др.) 23.03.89, A 61 M 16/00.Sources of information
1.SU 1466756 A1 (I.A. Lyukevich et al.) March 23, 89, A 61 M 16/00.

2. SU патент 1790417 A3 (Фролов В.Д. и др.) 23.01.93, A 61 M 15/02. 2. SU patent 1790417 A3 (Frolov V.D. et al.) 01/23/93, A 61 M 15/02.

Claims

1. A breathing simulator containing a breathing tube and associated means for fixation in the working position, characterized in that the breathing tube is made of elastic material and has several openings for air passage with a variable cross-section with changing air flow and with the possibility of providing pressure on expiration from 20 to 40 mm water column

2. The simulator according to claim 1, characterized in that the holes are made with the possibility of providing pressure on the exhale from 25 to 35 mm of water.

3. The simulator according to claim 1 or 2, characterized in that the holes are slotted and oriented along, across or at an angle to the longitudinal axis of the breathing tube.

4. The simulator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the distal portion of the breathing tube is conical and has openings for air passage on it.

5. The simulator according to claim 1 or 2, characterized in that the means for fixation in the working position is made in the form of a round or oval mouthpiece made of elastic material, the mouthpiece being associated with the end face of the breathing tube at its proximal portion.

6. The simulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that a reflector screen is inserted into it, mounted on the distal end of the breathing tube, paired with its end and having a round or oval shape.

7. The simulator according to one of claims 1 to 6, characterized in that a holding means is introduced into it.

8. The simulator according to claim 7, characterized in that the means for holding is fixed in the hole made in the reflector screen.

9. The simulator according to claim 7, characterized in that the holding means is mounted on a neck located between the reflector screen and the breathing tube.

10. The simulator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the proximal section of the breathing tube is made in the form of an expanding cone.