мобильный дыхательный тренажер для проведения гипоксически-гипероксических тренировок

Формула изобретения

1. Дыхательный тренажер для проведения интервальных гипоксически-гипероксических тренировок кислородно-гелиевой газовой смесью в условиях гипербарии, содержащий барокамеру, установленную вертикально, имеющую емкость в форме колокола, блок управления давлением в барокамере, трубопроводную арматуру, соединенную с блоком управления барокамерой, расположенным вне барокамеры, баллоны высокого давления, содержащие гипоксическую и гипероксическую кислородно-гелиевые газовые смеси, штуцеры для подключения трубопроводной арматуры, кресло для размещения пациента и систему контроля за физиологическими параметрами пациента, при этом стенки барокамеры выполнены из синтетического воздухонепроницаемого материала, в стенке выполнено прозрачное окно для наблюдения извне, также на ней расположены штуцеры для подключения трубопроводной арматуры для подачи газовой смеси и воздуха и подключения блока подогрева газовой смеси, выполненного с возможностью управления температурой дыхательной смеси пациентом в барокамере, при этом блок подогрева газовой смеси и блок управления давлением в барокамере располагаются внутри барокамеры.

2. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что окно для наблюдения извне имеет размер не менее 25×30 см.

3. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что кресло для размещения пациента выполнено с возможностью регулирования угла наклона спинки.

4. Дыхательный тренажер по п.1, отличающийся тем, что система контроля за физиологическими параметрами пациента выполнена с возможностью мониторинга и регистрации частоты сердечных сокращений и насыщения гемоглобина кислородом.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое решение относится к медицинской технике и может найти применение в физиологии, восстановительной и профилактической медицине, спортивной медицине.

Уровень техники.

Известны дыхательные тренажеры для проведения лечения, в том числе и газовыми смесями, посредством самостоятельного дыхания пациента через трубку, маску и т.д. Например, по патентам РФ 50115, 62518, 24098.

Известна одноместная барокамера медицинская по патенту 121443, включающая салон, выполненный с возможностью контроля за состоянием пациента через иллюминатор, средства регулирования параметров среды, откачивающий вакуумный насос и средства подачи в салон воздуха.

Но ни те, ни другие не предназначены для проведения интервальных гипоксически-гипероксических тренировок подогреваемыми кислородно-гелиевыми газовыми смесями в условиях гипербарии, чем принципиально отличаются от предлагаемой модели и по сути не являются ее аналогами.

Раскрытие заявляемого решения.

Известно использование лечебных дыхательных газовых смесей: медицинского кислорода, гипербарической оксигенации, «горного воздуха», гипоксических кислородно-азотных, гипоксических и гипероксических кислородно-гелиевых смесей (Коц Я.М. Спортивная физиология. М.: Физкультура и спорт, 1986, - с.121-166; Павлов Б.Н. с соавторами. Основы барофизиологии, водолазной медицины, баротерапии и лечения инертными газами. - М., 2008. - С.369-388; Патенты РФ 2082451 от 27.06.97, 2016564 от 30.07.94; 2104013 от 10.02.98; 2181278 от 20.04.02; 2286128 от 27.10.06. и др.). Каждая из перечисленных дыхательных смесей используется для решения различных задач: повышение (восстановление) физической работоспособности, повышение выносливости, поддержание работоспособности на фоне травм у спортсменов и т.д.

Адаптация к гипоксии (ответ на гипоксистимуляцию) оптимизирует измененную общую и специфическую реактивность организма, улучшает гемодинамику и кровоснабжение поврежденных органов и тканей за счет формирования новых капиллярных связей и реваскуляризации. В коре головного мозга активизируется синтез нуклеиновых кислот, белков, нейромедиаторов (ГАМК, серотонин, дофамин, адреналин, норадреналин и др.), улучшающих межнейрональные связи. Адаптация к гипоксии активизирует эндогенную опиоидную систему, увеличивает синтез эндорфинов клетками коры надпочечников (Г.К. Золоев, 1989), снижает уровень аутоантител к нейротрофическим факторам (А.А. Глушко, Т.П. Клюшник 2000, 2005), регулирующим нейрокогнитивные и интеллектуально-мнестические процессы.

Таким образом, основная задача предлагаемого изобретения - дыхательного тренажера состоит в том, чтобы соединить воздействие подогретыми кислородно-гелиевыми смесями с фиксированными концентрациями с условиями барокамеры, которая позволяет создавать различное давление, при этом обеспечить возможность использования данного устройства при любых условиях.

Технический результат изобретения: максимальное повышение уровня когнитивных функций с последующим пролонгированием полученного эффекта за счет создания мобильной системы, обеспечивающей воспроизведение циклической гипоксии и гипероксии в условиях гипербарии без использования дополнительных систем и специальных помещений, позволяющей также соединить воздействие подогретыми кислородно-гелиевыми смесями с фиксированными концентрациями с условиями барокамеры, при этом обеспечивая возможность использования данного устройства при любых условиях.

Дыхательный тренажер для проведения интервальных гипоксически-гипероксических тренировок кислородно-гелиевой газовой смесью, содержит:

1. Одноместную барокамеру, представляющую собой емкость в форме колокола, расположенную вертикально, стенки барокамеры выполнены из синтетического воздухонепроницаемого материала.

2. Окно для наблюдения извне размером не менее 25×30 см.

3. Штуцеры для подключения трубопроводной арматуры подачи газовой смеси и воздуха и их откачки, а также блока подогрева и блока управления давлением в барокамере.

4. Блок управления барокамерой, располагающийся вне барокамеры.

5. Блок подогрева дыхательной газовой смеси, который выполнен с возможностью управления пациентом температурой дыхательной смеси в барокамере.

6. Блок управления повышением и понижением давления, располагается в барокамере.

7. Штуцеры для подключения трубопроводной арматуры, соединенной с блоками питания.

8. Блоки питания.

9. Кресло с регулируемым углом наклона спинки для размещения пациента.

10. Система контроля за частотой сердечных сокращений (ЧСС) и насыщением гемоглобина кислородом (SpO₂).

11. Система снабжения газовой смесью, например система «Ингалит».

12. Баллоны высокого давления, содержащие гипоксическую и гипероксическую кислородно-гелиевую газовую смесь.

На фигурах 1 и 2 представлен дыхательный тренажер для проведения интервальных гипоксически-гипероксических тренировок кислородно-гелиевой газовой смесью, где:

1. Барокамера.

2. Прозрачное окно.

3. Трубопроводная арматура от блоков питания.

4. Блоки питания.

5. Замок-молния.

6. Блок управления барокамерой.

7. Трубопроводная арматура подачи газовой смеси и воздуха, и соединения с блоками подогрева и управления давлением, располагающимися внутри барокамеры.

8. Баллоны с газовыми смесями.

9. Кресло.

10. Система контроля за частотой сердечных сокращений (ЧСС) и насыщением гемоглобина кислородом (SpO₂).

11. Система снабжения газовой смесью.

Работа тренажера осуществляется следующим образом.

Пациента помещают в емкость барокамеры (1), усаживая его в кресло (9). Барокамеру закрывают посредством замка-молнии (5). Затем в барокамере создают избыточное давление 0,03 МПа посредством подачи в камеру воздуха. Регулировка давления осуществляется посредством блока управления давлением, располагающимся внутри барокамеры и соединенным с блоком управления барокамерой (6) через трубопроводную арматуру (7). После этого осуществляют подачу газовой смеси из баллона (8) с гипоксической кислородно-гелиевой смесью через трубопроводную арматуру (7). Смесь подогревается с помощью блока подогрева, находящегося в барокамере и соединенного с блоком управления барокамерой (6) через трубопроводную арматуру (7), и подается посредством системы снабжения газовой смесью (11). При достижении либо индивидуального минимума SpO₂, либо максимума ЧСС, которые регистрируются с помощью системы контроля (10), осуществляют откачку гипоксической кислородно-гелиевой газовой смеси через трубопроводную арматуру (7). После этого производят подачу газовой смеси из баллона (8) с гипероксической кислородно-гелиевой смесью. Гипероксическое воздействие проводят до достижения исходных значений SpO₂ и ЧСС, регистрируемых системой контроля. Во время сеанса наблюдают за пациентом через прозрачное окно (2).

Работоспособность тренажера была проверена при исследовании 56 диспетчеров, которые с целью повышения уровня когнитивных способностей использовали разработанный тренажер в течение 5 дней.

На протяжении пяти дней проводили тестирование когнитивных способностей испытуемых по методике «Адаптивная Модель Операторской деятельности» («АМОД») и по методике «САН» в процессе курсового проведения кислородно-гелиевой терапии подогретой дыхательной смесью и через 10 дней после окончания сеансов воздействия дыхательной смеси (для оценки пролонгированного эффекта).

Обработку данных и статистический анализ проводили с помощью пакета SPSS для оценки достоверности различий в результатах тестирования под влиянием дыхательной смеси (за вычетом эффекта тренировки).

Начальные результаты тестирования (до процедуры) на третий день оказались выше, чем исходные результаты в первый день воздействия. Рост всех показателей (СЧЕТА, СЛЕЖЕНИЯ, СОВМЕЩЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ) после первого сеанса воздействия продолжался на протяжении первых трех дней. На четвертый и пятый день использования интервальных гипоксически-гипероксических тренировок кислородно-гелиевой газовой смесью посредством разработанного тренажера когнитивные способности приблизились к верхнему пределу одновременного роста. Повышение продолжилось по одному направлению, по - слежению.

Прирост конечных результатов по показателю СОВМЕЩЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ в процентном выражении составил 86% от начального уровня тестирования.

Таким образом, тренировка, проводимая посредством предлагаемого тренажера на протяжении пяти дней ее использования, обеспечила повышение уровня когнитивных способностей испытуемых. Статистически достоверно повысились показатели восприятия, внимания, памяти, мышления, способности к совмещенной деятельности. Максимальное повышение уровня когнитивных функций наблюдалось на третий день экперимента. Этого времени оказалось достаточно для полной актуализации имеющего психического ресурса. С момента окончания тренировок было зафиксировано сохранение повышенного уроня когнитивных функций на протяжении еще 10 дней, что свидетельствует о пролонгированном эффекте позитивного воздействия тренировок на психику человека.