RU2349491C2 - Hypoxic apparatus and breathing methods using hypoxic apparatus - Google Patents
Hypoxic apparatus and breathing methods using hypoxic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2349491C2 RU2349491C2 RU2006134932/11A RU2006134932A RU2349491C2 RU 2349491 C2 RU2349491 C2 RU 2349491C2 RU 2006134932/11 A RU2006134932/11 A RU 2006134932/11A RU 2006134932 A RU2006134932 A RU 2006134932A RU 2349491 C2 RU2349491 C2 RU 2349491C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- respiratory
- respiratory capacity
- hypoxicator
- breathing
- capacity
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к подводному спорту и может быть использовано в изолирующих противогазах различного назначения, а так же в спортивной и респираторной медицине.The invention relates to underwater sports and can be used in insulating gas masks for various purposes, as well as in sports and respiratory medicine.
Известен гипоксикатор «ингалятор Фролова» [4, 5], содержащий дыхательную емкость, снабженную гидрозатвором, связанную гибким патрубком с загубником.Known hypoxicator "inhaler Frolov" [4, 5], containing a respiratory capacity, equipped with a water seal, connected by a flexible tube with a mouthpiece.
Известен оздоровительный способ дыхания гипоксически-гиперкапнической смесью «вдох с сопротивлением - выдох с сопротивлением» с использованием «ингалятора Фролова» [4, 5], выполняемый при атмосферном давлении, при этом сопротивление на вдохе и выдохе создается за счет сопротивления, создаваемого при проходе воздуха через столб жидкости гидрозатвора.A well-known healing method of breathing a hypoxic-hypercapnic mixture “inhale with resistance - exhale with resistance” using the “Frolov inhaler” [4, 5], performed at atmospheric pressure, while the resistance on inhalation and exhalation is created due to the resistance created by the passage of air through a column of liquid trap.
Известен комплект для подводного плавания, содержащий дыхательную трубку, снабженную поплавковым устройством, предотвращающим попадание заборной воды во внутреннюю полость ствола трубки во время погружения [1, 6], при этом при погружении происходит задержка дыхания. При погружении с задержкой дыхания при вдохе грудные мышцы напрягаются, что препятствует сжатию объема грудной клетки, в связи с чем выравнивание давления в альвеолах легких до заборного обеспечивается за счет прилива в кровеносные сосуды альвеол легких крови, что является одной из основных причин потери сознания пловцов у поверхности воды при всплытии за счет гипоксии головного мозга [1]. Кроме того, при задержке дыхания прекращается легочная вентиляции, что приводит к снижению диффузионной способности легких и при длительности экспозиции к развитию артериально-альвеолярного градиента СО2 [1, 2, 3].A known set for scuba diving, containing a breathing tube equipped with a float device that prevents the ingress of water into the inner cavity of the tube during diving [1, 6], while diving there is a holding breath. When diving with a delay in breathing during inspiration, the pectoral muscles tighten, which prevents compression of the chest volume, and therefore pressure equalization in the lung alveoli to the intake is ensured by the rush of blood lung alveoli into the blood vessels, which is one of the main reasons for swimmers to lose consciousness surface of the water when floating due to hypoxia of the brain [1]. In addition, with respiratory arrest, pulmonary ventilation stops, which leads to a decrease in the diffusion capacity of the lungs and, when exposure is long, to the development of an arterial-alveolar gradient of CO 2 [1, 2, 3].
Известно устройство для подводного плавания - акваланг, содержащий баллон со сжатым воздухом, редуктор давления, связанный с загубником, при этом дыхание осуществляется в среде повышенного давления смесью воздуха, соответствующей по составу атмосферному [1].A device for scuba diving is known - scuba gear containing a can of compressed air, a pressure reducer associated with the mouthpiece, while breathing is carried out in a high pressure medium with an air mixture corresponding to atmospheric composition [1].
Известен способ дыхания «вдох с сопротивлением - выдох с сопротивлением» с использованием акваланга, при котором сопротивление на вдохе создается за счет сопротивления при проходе воздуха через систему обратных клапанов, обеспечивающих срабатывание редуктора давления, редуцирующего сжатый воздух до заборного давления, а сопротивление при выдохе создается за счет сопротивления при удалении воздуха в заборное пространство [1]. При длительности дыхания в акваланге, 2-3 часа на глубине 20-30 м, наблюдаются случаи отравления углекислым газом, основная причина - наличие сопротивления дыханию на выдохе, что при длительности экспозиции приводит к снижению диффузионной способности легких и развития артериально-альвеолярного градиента СО2 [1, 2, 3].A known breathing method is “inhalation with resistance - exhalation with resistance” using scuba gear, in which resistance on inhalation is created by resistance when air passes through a check valve system that actuates a pressure reducer that reduces compressed air to intake pressure, and creates resistance when exhaling due to resistance when removing air into the intake space [1]. With a duration of breathing in the scuba gear, 2-3 hours at a depth of 20-30 m, there are cases of carbon dioxide poisoning, the main reason is the presence of breathing resistance on exhalation, which with a duration of exposure leads to a decrease in the diffusion capacity of the lungs and the development of an arterial alveolar gradient of CO 2 [1, 2, 3].
Известно устройство для подводного плавания - изолирующий противогаз ИП-6 [1], содержащий дыхательную емкость, с возможностью цикличного изменения объема, выполненную в виде эластичного мешка, снабженного продувочным клапаном, связанным с загубником через регенеративный патрон.A device for scuba diving is known as an insulating gas mask IP-6 [1], which contains a respiratory capacity, with the possibility of cyclical changes in volume, made in the form of an elastic bag equipped with a purge valve connected to the mouthpiece through a regenerative cartridge.
Известен способ дыхания «вдох с сопротивлением - выдох с сопротивлением» с использованием изолирующего противогаза ИП-6. При этом сопротивление при вдохе создается при прохождении смеси воздуха из дыхательного мешка через регенеративный патрон, сопротивление при выдохе создается за счет необходимого усилия, вызванного сопротивлением при раздувании дыхательного мешка в среде повышенного давления.A known method of breathing "inhale with resistance - exhale with resistance" using an insulating gas mask IP-6. In this case, inhalation resistance is created when the air mixture passes from the breathing bag through the regenerative cartridge, while exhalation resistance is created due to the necessary force caused by the resistance when the air bag is inflated in high pressure environment.
Известен способ дыхания «вдох с сопротивлением - выдох с отрицательным сопротивлением» газовой смесью с % содержанием кислорода и углекислого газа, соответствующей атмосферному воздуху при погружении с аквалангом, данный способ обеспечивается тем, что акваланг оснащен одноступенчатым редуктором давления, снабженным клапаном вдоха, подающим в загубник редуцируемый воздух из баллона сжатого воздуха, и клапаном выдоха, через который сжатый воздух удаляется при выдохе в заборную среду. Что при горизонтальном расположении пловца создает условия, при которых давление воды на уровне загубника выше давления воды на уровне дыхательных клапанов. Для открытия клапана редуктора давления при вдохе аквалангисту необходимо создать разряжение (сопротивление на вдохе), необходимое для преодоления избыточного давления столба жидкости. Выдох происходит через обратный клапан редуктора давления, расположенный в зоне с пониженным давлением, обеспечивая отрицательное сопротивление при выдохе. При использовании в аквалангах данный способ считается недостатком, так как сопротивления дыханию при вдохе и отрицательное сопротивление при выдохе являются переменной величиной и зависят от положения тела пловца [6].A known breathing method is “inhalation with resistance - exhalation with negative resistance” of a gas mixture with a% oxygen and carbon dioxide content corresponding to atmospheric air when diving with a scuba gear, this method is ensured by the fact that the scuba gear is equipped with a one-stage pressure reducer equipped with a breath valve supplying a mouthpiece reduced air from a compressed air cylinder, and an exhalation valve, through which compressed air is removed when exhaling into the intake medium. That with the horizontal location of the swimmer creates conditions under which the water pressure at the mouthpiece level is higher than the water pressure at the level of the breathing valves. To open the valve of the pressure reducer during inspiration, the diver needs to create a vacuum (resistance to inspiration) necessary to overcome the excess pressure of the liquid column. Exhalation occurs through the check valve of the pressure reducer located in the zone with reduced pressure, providing negative resistance when exhaling. When used in scuba gear, this method is considered a disadvantage, since resistance to breathing during inhalation and negative resistance during exhalation are variable and depend on the position of the swimmer's body [6].
Задача изобретения:Object of the invention:
- обеспечить оздоровительное дыхание в замкнутом цикле гипоксически-гиперкапнической смесью воздуха с увеличенным содержанием углекислого газа во вдыхаемой смеси и сниженным содержанием кислорода, исключив при этом развития артериально-альвеолярного градиента СО2;- to provide healthy breathing in a closed cycle with a hypoxic-hypercapnic mixture of air with an increased content of carbon dioxide in the inhaled mixture and a reduced oxygen content, eliminating the development of arterial-alveolar gradient of CO 2 ;
- обеспечить пребывание под водой до 2-5 мин без использования источника сжатого воздуха и специальных средств очистки воздуха, не допуская снижения диффузионной способности легких по СО2 ниже предельно допустимого значения;- to ensure that they stay under water for up to 2-5 minutes without using a source of compressed air and special means of air purification, avoiding a decrease in the diffusion capacity of the lungs in СО 2 below the maximum permissible value;
- исключить при погружении значительного прилива дополнительного объема крови в кровеносные сосуды альвеол легких, приводящего к развитию гипоксии головного мозга при всплытии.- to exclude when immersing a significant rush of additional blood volume into the blood vessels of the alveoli of the lungs, leading to the development of cerebral hypoxia during ascent.
Для достижения указанной задачи в гипоксикаторе, включающем в себя корпус, а так же дыхательную емкость, снабженную продувочным клапаном и подвижной стенкой, внутренняя полость которой связана с загубником, выполненным с дыхательной трубкой с поплавковым устройством или без нее, подвижная стенка дыхательной емкости выполнена подпружиненной с возможностью регулирования, а корпус дыхательной емкости снабжен звуковыми датчиками определения % содержания кислорода и углекислого газа во вдыхаемой смеси. Дыхательная емкость гипоксикатора может быть выполнена в виде цилиндрической стенки, гофрированной по спирали, в винтовой канавке которой установлена сменная пружина сжатия. Для упрощения конструкции, а так же использования гипоксикатора как дыхательного тренажера в гипоксикаторе, включающем в себя корпус, а так же дыхательную емкость, снабженную продувочным клапаном и подвижной стенкой с возможностью цикличного изменения объема, внутренняя полость которой связана с загубником, выполненным с дыхательной трубкой с поплавковым устройством или без нее, подвижная стенка дыхательной емкости выполнена в виде сменной эластичной упругой мембраны, а корпус дыхательной емкости снабжен звуковыми датчиками определения % содержания кислорода и углекислого газа во вдыхаемой смеси. С целью обеспечения оздоровительного дыхание в замкнутом цикле дыхание осуществляется гипоксически-гиперкапнической смесью воздуха по способу «вдох с сопротивлением - выдох с отрицательным сопротивлением» с применением дыхательной емкости гипоксикатора, при этом сопротивление при вдохе обеспечивается за счет вдоха из зоны с пониженным относительно заборного давлением, создаваемым в дыхательной емкости при вдохе напряжением дыхательных мышц, для преодоления усилия от перемещения подпружиненной подвижной стенки (прогиба эластичной упругой мембраны), а отрицательное сопротивление при выдохе обеспечивается за счет выдоха в зону с пониженным относительно заборного давлением, созданным в дыхательной емкости при погружении или вдохе.To achieve this goal, in a hypoxicator, which includes a housing, as well as a respiratory reservoir equipped with a purge valve and a movable wall, the inner cavity of which is connected with a mouthpiece made with a breathing tube with or without a float device, the movable wall of the respiratory reservoir is spring loaded with the possibility of regulation, and the body of the respiratory capacity is equipped with sound sensors for determining the% content of oxygen and carbon dioxide in the inhaled mixture. The respiratory capacity of the hypoxicator can be made in the form of a cylindrical wall, corrugated in a spiral, in a helical groove of which a replaceable compression spring is installed. To simplify the design, as well as the use of a hypoxicator as a breathing simulator in a hypoxicator that includes a body, as well as a respiratory reservoir equipped with a purge valve and a movable wall with the possibility of cyclic volume changes, the internal cavity of which is connected with a mouthpiece made with a breathing tube with with or without a float device, the movable wall of the respiratory capacity is made in the form of a replaceable elastic elastic membrane, and the body of the respiratory capacity is equipped with sound sensors Nia% of oxygen and carbon dioxide in the inhaled mixture. In order to ensure recreational breathing in a closed cycle, breathing is carried out using a hypoxic-hypercapnic mixture of air according to the “inhale with resistance - exhale with negative resistance” method using the respiratory capacity of the hypoxicator, while inhalation resistance is ensured by inhaling from a zone with a relatively low intake pressure, the tension of the respiratory muscles created in the respiratory capacity when inhaling, to overcome the effort from moving the spring-loaded moving wall (elastic deflection elastic membrane), and negative resistance during exhalation is ensured by exhaling into the zone with a reduced relative to intake pressure created in the respiratory capacity when immersed or inhaled.
На фиг.1 изображен гипоксикатор в разрезе, в комплекте с дыхательной трубкой до погружения, дыхательная емкость которого выполнена в виде цилиндрической стенки, гофрированной по спирали, в винтовой канавке которой установлена сменная пружина сжатия. На фиг.2 изображен гипоксикатор в разрезе, в комплекте с дыхательной трубкой после погружения, дыхательная емкость которого выполнена в виде цилиндрической стенки, гофрированной по спирали, в винтовой канавке которой установлена сменная пружина сжатия. На фиг.3 изображен гипоксикатор в разрезе, в комплекте с загубником, до погружения, дыхательная емкость которого снабжена подвижной стенкой, выполненной в виде эластичной упругой мембраны. На фиг.4 изображен гипоксикатор, в разрезе, в комплекте с загубником после погружения, дыхательная емкость которого снабжена подвижной стенкой, выполненной в виде эластичной упругой мембраны.Figure 1 shows a hypoxicator in the context, complete with a breathing tube before immersion, the respiratory capacity of which is made in the form of a cylindrical wall, corrugated in a spiral, in a helical groove of which a replaceable compression spring is installed. Figure 2 shows a hypoxicator in the context, complete with a breathing tube after immersion, the respiratory capacity of which is made in the form of a cylindrical wall, corrugated in a spiral, in a helical groove of which a replaceable compression spring is installed. Figure 3 shows a hypoxicator in the context, complete with a mouthpiece, before immersion, the respiratory capacity of which is equipped with a movable wall made in the form of an elastic elastic membrane. Figure 4 shows a hypoxicator, in the context, complete with a mouthpiece after immersion, the respiratory capacity of which is equipped with a movable wall made in the form of an elastic elastic membrane.
Гипоксикатор с подпружиненной стенкой содержит (фиг.1, фиг.2) корпус 1 с элементами ранцевого крепления (условно не показаны), соединенный герметично с дыхательной емкостью 2, стенка которой 3 выполнена подвижной, а цилиндрическая стенка 4, гофрированной по спирали, в винтовой канавке которой установлена сменная пружина, работающая на сжатие 5. Дыхательной емкость снабжена продувочным обратным клапаном 6 с рабочим направлением в заборное пространство и гибким патрубком 9 связанным с загубником 7. С целью удобства в эксплуатации загубник может быть снабжен дыхательной трубкой, ствол 8 которой оснащен поплавковым устройством 10, герметично запирающим канал ствола трубки при погружении. Для контроля процентного содержания кислорода и углекислого газа в воздушной смеси во внутренней полости дыхательной емкости в корпусе 1 установлены звуковые датчиками (не показаны), фиксирующие максимально допустимую концентрацию содержания кислорода и углекислого газа во внутренней полости дыхательной емкости.The hypoxicator with a spring-loaded wall contains (Fig. 1, Fig. 2) a
С целью упрощения конструкции, а также при использовании гипоксикатора, как дыхательного тренажера гипоксикатор фиг.3, фиг.4 может быть выполнен в виде корпуса 1 с элементами ранцевого крепления (не показаны), соединенного герметично с дыхательной емкостью 2, к боковой стенке которой быстросъемным соединением крепится сменная эластичная упругая мембрана 11. Дыхательная емкость снабжена продувочным обратным клапаном, с рабочим направлением в заборное пространство и гибким патрубком, связанным с загубником 7. С целью удобства в эксплуатации загубник может быть снабжен дыхательной трубкой (фиг.1), ствол 8 которой оснащен поплавковым устройством 10, герметично запирающим канал ствола при погружении. Для контроля предельно допустимого содержания кислорода и углекислого газа в воздушной смеси в корпусе 1 установлены звуковые датчиками (не показаны) фиксирующие максимально допустимую концентрацию содержания кислорода и углекислого газа во внутренней полости дыхательной емкости.In order to simplify the design, as well as when using a hypoxicator as a breathing simulator, the hypoxicator of Fig. 3, Fig. 4 can be made in the form of a
Работа гипоксикатора с подпружиненной стенкой при погружении (Фиг.1, Фиг.2).The operation of the hypoxicator with a spring-loaded wall when immersed (Figure 1, Figure 2).
Перед погружением давление в дыхательной емкости гипоксикатора Р равно заборному Рз и атмосферному давлению Ра, фиг.1. При погружении на глубину h заборное давление увеличивается пропорционально глубине погружения, при этом поплавковое устройство запирает канал дыхательной трубки, а подвижная подпружиненная стенка дыхательной емкости с сечением S перемещается на ход «а», сжимая пружину сжатия 5 с усилием сжатия F, что обеспечивает снижение объема и увеличение давления в дыхательной емкости до значения Р=Рз-Р*, где Р*=1-5 мм рт.ст., падение давления в дыхательной емкости относительно заборного вызвано сжатием пружины 5, при перемещении подвижной стенки 3 с сечением S, равное Р*=F/S. Вдох пловец проводит с напряжением (сопротивление при вдохе) за счет необходимости создания в дыхательных путях давления ниже заборного на Р*, равного давлению в дыхательной емкости Р=Рз-Р*, при незначительном снижении которого подвижная подпружиненной стенка, перемещаясь от действия заборного давления, обеспечивает вдох. Выдох производится в дыхательную емкость гипоксикатора, давление в которой после погружения или вдоха всегда ниже заборного на величину Р*, что обеспечивается отрицательным сопротивлением при выдохе. При достижении во вдыхаемом воздухе предельно допустимых значений углекислого газа и кислорода срабатывают соответствующие звуковые датчики, давая сигнал на всплытие. При всплытии пловец производит мини-выдохи в дыхательную емкость, которая восстанавливает свой прежний объем при всплытии за счет разжатия пружины 5, связанной с подвижной стенкой 3. При достижении поверхности поплавковый клапан дыхательной трубки открывает канал дыхательной трубки, связывая внутреннюю полость дыхательной емкости с атмосферным воздухом. В течение 2-3 мин после всплытия за счет диффузии газов происходит выравнивание парциальных давлений кислорода и углекислого газа во внутренней полости дыхательной емкости до его значений в атмосферном воздухе. Конденсат и вода из дыхательной емкости удаляется через продувочный клапан продувкой. Объем дыхательной емкости и величина падения давления Р* определяются из расчета предельной глубины погружения и подготовкой пловца.Before diving, the pressure in the respiratory capacity of the hypoxicator P is equal to the intake Pz and atmospheric pressure Ra, Fig. 1. When immersed to a depth of h, the intake pressure increases in proportion to the immersion depth, while the float device locks the channel of the breathing tube, and the movable spring-loaded wall of the respiratory reservoir with section S moves by stroke “a”, compressing compression spring 5 with compression force F, which reduces volume and an increase in pressure in the respiratory capacity to a value of P = Pz-P *, where P * = 1-5 mm Hg, the pressure drop in the respiratory capacity relative to the intake is caused by compression of the spring 5 when moving the movable wall 3 sec Niemi S, equal to P * = F / S. The swimmer conducts inhalation with tension (resistance when inhaling) due to the need to create a pressure in the airways below the intake by P * equal to the pressure in the respiratory capacity P = Pz-P *, with a slight decrease in which the movable spring-loaded wall, moving from the intake pressure, provides a breath. Exhalation is performed into the respiratory capacity of the hypoxicator, the pressure in which after immersion or inhalation is always lower than the intake by P *, which is ensured by negative resistance when exhaling. When the maximum permissible values of carbon dioxide and oxygen are reached in the inhaled air, the corresponding sound sensors are triggered, giving a signal for ascent. When the swimmer ascends, he exhales in a breathing tank, which regains its former volume when it emerges due to the release of the spring 5 connected to the movable wall 3. When the surface reaches the surface, the float valve of the breathing tube opens the channel of the breathing tube, connecting the internal cavity of the respiratory container with atmospheric air . Within 2-3 minutes after the ascent due to the diffusion of gases, the partial pressures of oxygen and carbon dioxide in the inner cavity of the respiratory capacity are equalized to its values in atmospheric air. Condensation and water are removed from the breathing tank through the purge valve by purging. The volume of the respiratory capacity and the magnitude of the pressure drop P * are determined from the calculation of the maximum depth of immersion and the preparation of the swimmer.
Работа гипоксикатора с подпружиненной стенкой как дыхательного тренажера. Дыхательная емкость снабжена загубником, фиг.3. Перед вдохом давление в дыхательной емкости гипоксикатора Р равно давлению атмосферного воздуха Р=Ра. При вдохе в дыхательной емкости создается разряжение с давлением, равное Р=Ра-Р*, где Р*=1-5 мм рт.ст. величина падения давления, создаваемого от действия пружины 5 подвижной стенки 3. Р*=F/S, где F - усилие пружины, S - площадь сечения подвижной стенки, при этом подвижная стенка, перемещаясь на объем вдоха, сжимает пружину 5, что обеспечивает вдох с сопротивлением. Выдох производится в дыхательную емкость гипоксикатора в зону с пониженным относительно атмосферного давлением на величину Р*, что обеспечивает отрицательное сопротивление при выдохе. При достижении во вдыхаемом воздухе предельно допустимых значений углекислого газа и кислорода срабатывают соответствующие звуковые датчики, давая сигнал на прекращение тренировки.The work of a hypoxicator with a spring-loaded wall as a breathing simulator. The respiratory capacity is equipped with a mouthpiece, Fig.3. Before inhalation, the pressure in the respiratory capacity of the hypoxicator P is equal to the pressure of atmospheric air P = Ra. When inhaling in the respiratory capacity creates a vacuum with a pressure equal to P = Ra-P *, where P * = 1-5 mm Hg the pressure drop generated from the action of the spring 5 of the movable wall 3. P * = F / S, where F is the spring force, S is the cross-sectional area of the movable wall, while the movable wall, moving to the inspiratory volume, compresses the spring 5, which ensures inspiration with resistance. Exhalation is carried out in the respiratory capacity of the hypoxicator into the zone with a decrease in relative to atmospheric pressure by the value of P *, which provides negative resistance when exhaling. When the maximum permissible values of carbon dioxide and oxygen are reached in the inhaled air, the corresponding sound sensors are triggered, giving a signal to stop the training.
Работа гипоксикатора, подвижная стенка которого выполнена в виде сменной эластичной упругой мембраны, при погружении Фиг.3, Фиг.4, снабженного загубником с дыхательной трубкой. При погружении на глубину h заборное давление увеличивается пропорционально глубине погружения, при этом поплавковое устройство запирает канал дыхательной трубки, а эластичная упругая мембрана с сечением S прогибается на ход «а» фиг.4, что обеспечивает снижение объема и увеличение давление в дыхательной емкости до значения Р=Рз-Р*, где Р* - падение давления в дыхательной емкости, вызванное прогибом эластичной упругой мембраны, равное Р*=F/S=1-5 мм рт.ст., где F - усредненное значение силы упругости сменной эластичной мембраны. Вдох пловец проводит с напряжением (сопротивление при вдохе) за счет необходимости создания в дыхательных путях давления ниже заборного на Р*, равного давлению в дыхательной емкости Р=Рз-Р*, при незначительном снижении которого эластичная упругая мембрана, прогибаясь от действия заборного давления, обеспечивает вдох. Выдох производится в дыхательную емкость гипоксикатора, давление в которой после погружения или вдоха всегда ниже заборного на величину Р*, что обеспечивает отрицательное сопротивление при выдохе. При достижении во вдыхаемом воздухе предельно допустимых значений углекислого газа и кислорода срабатывают соответствующие звуковые датчики, давая сигнал на всплытие. При всплытии пловец производит мини-выдохи в дыхательную емкость, которая восстанавливает свой прежний объем при всплытии за счет сокращения эластичной упругой мембраны. Объем дыхательной емкости и величина падения давления Р* определяются из расчета предельной глубины погружения и подготовкой пловца.The work of the hypoxicator, the movable wall of which is made in the form of a removable elastic elastic membrane, when immersing Fig.3, Fig.4, equipped with a mouthpiece with a breathing tube. When immersed to a depth of h, the intake pressure increases in proportion to the immersion depth, while the float device closes the channel of the breathing tube, and the elastic elastic membrane with a cross section S bends along the stroke “a” of Fig. 4, which reduces the volume and increases the pressure in the respiratory capacity to P = Pz-P *, where P * is the pressure drop in the respiratory capacity caused by the deflection of the elastic elastic membrane, equal to P * = F / S = 1-5 mm Hg, where F is the average value of the elastic force of the replaceable elastic membrane . The swimmer conducts inhalation with tension (resistance when inhaling) due to the need to create a pressure in the airways below the intake by P * equal to the pressure in the respiratory capacity P = Pz-P *, with a slight decrease in which the elastic elastic membrane, bending from the action of the intake pressure, provides a breath. Exhalation is performed into the respiratory capacity of the hypoxicator, the pressure in which after immersion or inhalation is always lower than the intake by P *, which provides negative resistance when exhaling. When the maximum permissible values of carbon dioxide and oxygen are reached in the inhaled air, the corresponding sound sensors are triggered, giving a signal for ascent. Upon surfacing, the swimmer produces mini-exhalations into the respiratory capacity, which restores its former volume upon ascent by reducing the elastic elastic membrane. The volume of the respiratory capacity and the magnitude of the pressure drop P * are determined from the calculation of the maximum depth of immersion and the preparation of the swimmer.
Работа гипоксикатора как дыхательного тренажера, подвижная стенка которого выполнена в виде сменной эластичной упругой мембраны. Дыхательная емкость снабжена загубником, фиг 3. Перед вдохом давление в дыхательной емкости гипоксикатора Р равно давлению атмосферного воздуха Р=Ра. При вдохе в дыхательной емкости создается разряжение, равное Р=Ра-Р*, подвижная стенка, перемещаясь на объем вдоха, сжимает пружину 5, что обеспечивает вдох с сопротивлением, где Р* - величина падения давления, создаваемого от действия сменной эластичной упругой мембраны Р*=F/S=1-5 мм рт.ст., где F - усредненное значение силы упругости сменной эластичной мембраны, S - площадь сечения мембраны. Выдох производится в дыхательную емкость гипоксикатора в зону с пониженным относительно атмосферного давлением на величину Р*, что обеспечивает отрицательное сопротивление при выдохе. При достижении во вдыхаемом воздухе предельно допустимых значений углекислого газа и кислорода срабатывают соответствующие звуковые датчики, давая сигнал на прекращение тренировки. Перед вдохом давление в дыхательной емкости гипоксикатора Р равно давлению атмосферного воздуха Р=Ра. При вдохе в дыхательной емкости создается разряжение с давлением ниже заборного, равным Р=Ра-Р*, где Р* - величина падения давления, вызываемого усилием пружины или мембраной. При снижении давления в дыхательной емкости от Ра до значения Р=Ра-Р* эластичная упругая мембрана прогибается на объем вдоха, что обеспечивает вдох с отрицательным сопротивлением. Выдох производится в дыхательную емкость гипоксикатора в зону с пониженным относительно заборного давлением на величину Р*, что обеспечивает отрицательное сопротивление при выдохе. При достижении во вдыхаемом воздухе предельно допустимых значений углекислого газа и кислорода срабатывают соответствующие звуковые датчики, давая сигнал на всплытие.The work of the hypoxicator as a breathing simulator, the moving wall of which is made in the form of a removable elastic elastic membrane. The respiratory capacity is equipped with a mouthpiece, Fig 3. Before inhalation, the pressure in the respiratory capacity of the hypoxicator P is equal to the pressure of atmospheric air P = Ra. During inspiration, a vacuum equal to P = Ra-P * is created in the respiratory capacity, the movable wall, moving to the inspiratory volume, compresses the spring 5, which provides inspiration with resistance, where P * is the pressure drop generated by the action of the replaceable elastic elastic membrane P * = F / S = 1-5 mm Hg, where F is the average value of the elastic force of a removable elastic membrane, S is the cross-sectional area of the membrane. Exhalation is carried out in the respiratory capacity of the hypoxicator into the zone with a decrease in relative to atmospheric pressure by the value of P *, which provides negative resistance when exhaling. When the maximum permissible values of carbon dioxide and oxygen are reached in the inhaled air, the corresponding sound sensors are triggered, giving a signal to stop the training. Before inhalation, the pressure in the respiratory capacity of the hypoxicator P is equal to the pressure of atmospheric air P = Ra. When inhaling in a respiratory capacity, a vacuum is created with a pressure below the intake equal to P = Pa-P *, where P * is the value of the pressure drop caused by the force of the spring or the membrane. With a decrease in pressure in the respiratory capacity from Ra to the value P = Ra-P *, the elastic elastic membrane bends by the inspiratory volume, which provides an inhalation with negative resistance. Exhalation is carried out in the respiratory capacity of the hypoxicator into the zone with a pressure P * reduced relative to the intake pressure, which provides negative resistance when exhaling. When the maximum permissible values of carbon dioxide and oxygen are reached in the inhaled air, the corresponding sound sensors are triggered, giving a signal for ascent.
Выполнение дыхание по способу "вдох с сопротивлением - выдох с отрицательным сопротивлением", в замкнутом цикле гипоксически-гиперкапнической смесью воздуха позволяет увеличить диффузионную способность легких и исключить вероятность развития артериально-альвеолярный градиента СО2 при увеличенном процентном содержании углекислого газа во вдыхаемой воздухе по следующим основаниям. В соответствии с законом Фике [2] скорость переноса газа через альвеолярно-капилярную мембрану прямо пропорциональна разнице парциального давления углекислого газа по обе стороны мембраны, известной как диффузионная способность легких по СО2.Performing breathing according to the “inhale with resistance - exhale with negative resistance” method, in a closed cycle with a hypoxic-hypercapnic mixture of air, allows to increase the diffusion capacity of the lungs and exclude the likelihood of developing an arterial-alveolar gradient of CO 2 with an increased percentage of carbon dioxide in the inhaled air for the following reasons . In accordance with the law of Fick [2], the rate of gas transport across the alveolar-capillary membrane is directly proportional to the difference of partial pressure of carbon dioxide on both sides of the membrane, known as the diffusion capacity of the lung CO 2.
DLCO=VG/(P1-P2);D LCO = V G / (P 1 -P 2 );
VG=DLCO(P1-P2),V G = D LCO (P 1 -P 2 ),
где VG - скорость переноса газа через тканевую поверхность;where V G is the rate of gas transfer through the tissue surface;
P1 - парциальное давление газа по одну сторону тканевой перегороди;P 1 is the partial pressure of the gas on one side of the septum;
P2 - парциальное давление газа по другую сторону тканевой перегороди,P 2 is the partial pressure of the gas on the other side of the tissue septum,
т.е. диффузионная способность легких определяется как скорость потока газа через легкие, деленная на градиент давления (P1-P2).those. diffusion capacity of the lungs is defined as the gas flow rate through the lungs divided by the pressure gradient (P 1 -P 2 ).
Поскольку растворимость СО2 в тканях в 20 раз больше, чем кислорода, то и скорость диффузии СО2 через альвеолярно-капилярную мембрану в 20 раз выше. В связи с чем система обладает значительными резервами относительно диффузии СО2. Артериально-альвеолярный градиент СО2 - (отравление углекислым газом) развивается, когда DLCO снижается примерно до 25% от нормальной величины,Since the solubility of CO 2 in tissues is 20 times greater than oxygen, the rate of diffusion of CO 2 through the alveolar-capillary membrane is 20 times higher. In this connection, the system has significant reserves regarding the diffusion of CO 2 . The arterial alveolar gradient of CO 2 - (carbon dioxide poisoning) develops when D LCO decreases to about 25% of the normal value,
С учетом изложенного увеличить предельно допустимое содержание СО2 во вдыхаемом воздухе, не допуская предельно допустимого снижения DLCO, возможно за счет увеличения градиента давления (P1-P2). Увеличение градиента давления позволит обеспечить безопасного дыхание гипоксически-гиперкапнической смесью воздуха за счет способа дыхания «вдох с сопротивлением - выдох с отрицательным сопротивлением», что обеспечивается применением при дыхании заявленного устройства. Применение которого обеспечивает:In view of the above, to increase the maximum permissible content of CO 2 in the inhaled air, while not allowing the maximum permissible decrease in D LCO , is possible by increasing the pressure gradient (P 1 -P 2 ). An increase in the pressure gradient will allow for safe breathing with a hypoxic-hypercapnic mixture of air due to the “inhale with resistance - exhale with negative resistance” breathing method, which is ensured by the use of the claimed device when breathing. The application of which provides:
- выполнение дыхание гипоксически-гиперкапнической смесью воздуха по способу «вдох с сопротивлением - выдох с отрицательным сопротивлением», исключая при этом развития артериально-альвеолярного градиента СО2;- performing breathing with a hypoxic-hypercapnic mixture of air according to the “inhale with resistance - exhale with negative resistance” method, excluding the development of arterial-alveolar gradient of CO 2 ;
- пребывание под водой до 2-5 мин без использования источника сжатого воздуха и специальных средств очистки воздуха, не допуская снижения диффузионной способности легких по СО2 ниже предельно допустимого значения;- stay under water for up to 2-5 minutes without using a source of compressed air and special means of air purification, avoiding a decrease in the diffusion capacity of the lungs in СО 2 below the maximum permissible value;
- исключение при погружении значительного прилива дополнительного объема крови к кровеносным сосудам альвеол легких, приводящим к гипоксии головного мозга при всплытии.- the exception when immersing a significant rush of additional blood volume to the blood vessels of the alveoli of the lungs, leading to hypoxia of the brain during ascent.
Источники информацииInformation sources
1. Физиология и патология подводных погружений и меры безопасности на воде. Москва: Издательство ДОСААФ СССР, 1986 г.1. Physiology and pathology of diving and safety measures on the water. Moscow: DOSAAF Publishing House of the USSR, 1986
2. Каталог продукции фирмы «mares» - Италия: Торговый дом ЦАРЬ. Москва, ул. Кастанаевская, 42 - 1998 г.2. Product catalog of the company "mares" - Italy: Trading House KING. Moscow, st. Kastanaevskaya, 42 - 1998
3. К.Ф.Закощиков, С.О.Катин. Гипокситерапия - «Горный воздух». М.: Бумажная галерея, 2001.3. K.F. Zakoshchikov, S.O. Katin. Hypoxic Therapy - "Mountain Air". M.: Paper Gallery, 2001.
4. Майкл А. Гриппи. Патофизиология легких. Москва: БИНОМ, 1997 г.4. Michael A. Fluppy. Pathophysiology of the lungs. Moscow: BINOM, 1997
5. Патент России: Гипоксикатор-гиперкапникатор. В.Ф.Фролова. №1790417, 1993 г., №212469, 1999 г.5. Patent of Russia: Hypoxicator-hypercapnicator. V.F. Frolova. No. 1790417, 1993, No. 212469, 1999
6. Нехорошев А.С. - «С аквалангом на глубину. - М.: ДОСОАФ, 1977.6. Nekhoroshev A.S. - “Scuba diving to the depths. - M.: DOSOAF, 1977.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134932/11A RU2349491C2 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Hypoxic apparatus and breathing methods using hypoxic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006134932/11A RU2349491C2 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Hypoxic apparatus and breathing methods using hypoxic apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006134932A RU2006134932A (en) | 2008-04-10 |
| RU2349491C2 true RU2349491C2 (en) | 2009-03-20 |
Family
ID=40545487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006134932/11A RU2349491C2 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Hypoxic apparatus and breathing methods using hypoxic apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2349491C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465820C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет | Drug-free method for prevention of hypoxic brain condition |
| RU2675342C2 (en) * | 2016-09-14 | 2018-12-18 | Сергей Петрович Лысенков | Device for creating a hypercapnia in human |
-
2006
- 2006-10-02 RU RU2006134932/11A patent/RU2349491C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НЕХОРОШЕВ А.С. С АКВАЛАНГОМ НА ГЛУБИНУ. - М.: ДОСААФ, 1977, с.32-34. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465820C1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет | Drug-free method for prevention of hypoxic brain condition |
| RU2675342C2 (en) * | 2016-09-14 | 2018-12-18 | Сергей Петрович Лысенков | Device for creating a hypercapnia in human |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006134932A (en) | 2008-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6192884B1 (en) | Method and apparatus for supplemental oxygen delivery | |
| EP0502053B1 (en) | Apparatus for examining a patient's pulmonary function | |
| JP5758393B2 (en) | Facial breathing mask | |
| Tetzlaff et al. | Breathing at depth: physiologic and clinical aspects of diving while breathing compressed gas | |
| RU2349491C2 (en) | Hypoxic apparatus and breathing methods using hypoxic apparatus | |
| US20150251026A1 (en) | Method for prolonging the duration of use of a self-contained compressed air breathing apparatus | |
| US20220273897A1 (en) | Resuscitation system | |
| US20040060560A1 (en) | High FIO2 oxygen mask with a sequential dilution feature | |
| US10994819B2 (en) | Snorkel with single valve assembly including integrated diaphragm and method thereof | |
| Heath et al. | An increase in breath-hold time appearing after breath-holding | |
| US20210086883A1 (en) | System for controlling the exhalation pressure of a diver for diving ventilation equipment | |
| US20090188503A1 (en) | Sub-tidal volume rebreather and second stage regulator | |
| RU81073U1 (en) | DEVICE FOR OPTIMIZATION OF GAS EXCHANGE IN RESPIRATION BY HYPOXIC AIR | |
| JPH0620537Y2 (en) | Breathing apparatus | |
| RU2817491C1 (en) | Acoustic method of determining respiratory minute volume of diver under water | |
| RU2344807C1 (en) | Method of breath training | |
| JPH0746638Y2 (en) | Respiratory system | |
| Winkler et al. | Rescue of drowning victims and divers: is mechanical ventilation possible underwater? A pilot study. | |
| Körpinar et al. | Pulmonary barotrauma during hookah diving: a case report | |
| DuBois et al. | Alveolar gas exchange during submarine escape | |
| GR20210100317A (en) | Double-action tube for swimming breathing aids | |
| RU2323754C1 (en) | Respiratory apparatus to perform cleaning of gas medium in hermetic object | |
| SU1085588A1 (en) | Method of quantitative determination of pulmonary blood flow | |
| Majchrzycka | Possibility Of The Use Polish Soda Lime As The Absorbent In The Canisters Of The Oxygen Breathing Diving Apparatus Type Oxy-NG | |
| Mitchell | PHYSIOLOGY OF REBREATHER DIVING |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091003 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120910 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131003 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160110 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181003 |