устройство для повышения устойчивости к гипоксии (антигипоксикап)

Формула изобретения

Устройство для повышения устойчивости организма человека к гипоксии при дыхании воздухом с пониженным содержанием кислорода, содержащее насадку, отличающееся тем, что имеет соединенные в единый комплекс сменную емкость дополнительного мертвого пространства, мундштук для дыхания через рот и клапанный тройник, снабженный вдыхательным клапаном во вдыхательной трубке и выдыхательным клапаном в выдыхательной трубке, причем насадка выполнена для установки на клапанный тройник и имеет отверстие для сопротивления воздуху, диаметр которого и объем сменной емкости дополнительного мертвого пространства подбирают индивидуально, при этом при выдохе через мундштук, емкость дополнительного мертвого пространства, выдыхательную трубку клапанного тройника и насадку создают сопротивление выдоху, а вдохом через вдыхательную трубку клапанного тройника, емкость дополнительного мертвого пространства и мундштук вдыханием последней порции выдыхаемого воздуха поддерживают концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе на уровне, близком к физиологическому уровню.

Описание изобретения к патенту

Устройство Антигипоксикап относится к техническим средствам повышения устойчивости организма человека к гипоксии при дыхании воздухом с пониженным содержанием кислорода использованием по новому назначению известных способов сопротивления дыханию и/или возвратного дыхания через дополнительное мертвое пространство. Устройство предлагается использовать для повышения устойчивости к гипоксии при полетах на различных летательных аппаратах, восхождении в горы, при барокамерных подъемах, а также при хронических обструктивных болезнях легких и гипертонической болезни.

Известно большое количество устройств, дыхательных тренажеров, с помощью которых создают тренировочную или терапевтическую нагрузку на систему дыхания сопротивлением дыханию и/или возвратным дыханием через дополнительное мертвое пространство (Закощиков К.Ф., Катин С.О., 2005 г.). Ближайшими аналогами Антигипоксикапа являются дыхательный тренажер ТДИ-01 Фролова В.Ф. и Кустова Е.Ф. и капникатор Ненашева А.А. и соавт.

Эти и аналогичные им другие устройства предназначаются для создания с терапевтической целью нагрузки на систему дыхания гипоксически-гиперкапническим воздухом и сопротивлением дыханию через дополнительное мертвое пространство для лечения ряда хронических заболеваний. В отличие от этих устройств Антигипоксикапом создают комбинированную нагрузку на систему дыхания дозированным сопротивлением выдоху и возвратным дыханием через дополнительное мертвое пространство с целью активизации физиологических механизмов устойчивости к гипоксии при пребывании в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. Этой комбинированной нагрузкой на систему дыхания воздействуют на обе составляющие газообмена в легких «кислород - углекислый газ». Дозированное сопротивление выдоху, так называемое управляемое дыхание, увеличивает насыщение артериальной крови кислородом в легких, а возвратное дыхание последней порции выдыхаемого воздуха поддерживает на физиологическом или близком к физиологическому уровне концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе в случае развития компенсаторной гипервентиляции как реакции на гипоксию. Сочетание хорошего насыщения кислородом и физиологической концентрации углекислоты в артериальной крови обеспечивают устойчивость организма к гипоксии.

При подъемах в барокамере здоровых мужчин на «высоту» 5000 м дыханием через Антигипоксикап насыщение артериальной крови кислородом увеличивается в среднем с 75-80 до 90-95%, что равнозначно спуску с «высоты» до 2000-1500 м. На фиг.1 представлен пример эффекта дыхания через устройство при подъеме в барокамере здорового мужчины 53 лет на «высоту» 5000 м с экспозицией 25 мин. Стрелками обозначено начало этапов исследования: 1 - подъем, 2 - экспозиция на «высоте», 3 - дыхание через устройство, 4 - спуск. На «высоте» при хорошем исходном насыщении артериальной крови кислородом оно повысилось на 10%.

У здорового человека в выдыхаемом воздухе и соответственно в дополнительной емкости мертвого пространства содержится в среднем 4 об.% углекислого газа. Вдыханием воздуха из дополнительной емкости мертвого пространства в зависимости от исходного уровня концентрация углекислого газа в альвеолярном воздухе поддерживается на физиологическом - 4 об.% и более (парциальное давление 30 мм рт.ст. и более) или близком к физиологическому уровне. Такая концентрация углекислоты в легких и в артериальной крови обеспечивает хорошую диссоциацию оксигемоглобина и доставку кислорода тканям. По расчету вдыхание последней порции выдыхаемого воздуха из дополнительной емкости мертвого пространства объемом 100 мл при дыхательном объеме 500 мл увеличивает концентрацию углекислого газа в альвеолярном воздухе на 0,8 об.%. То же соотношение сохраняется при объеме дополнительной емкости 150 мл и дыхательном объеме 700 мл. Практически концентрация углекислого газа в альвеолярном воздухе имеет более сложную зависимость и в значительной мере зависит от объема легочной вентиляции, особенно гипервентиляции как компенсаторной реакции на гипоксию, приводящей к состоянию гипокапнии, дыхательному алкалозу, затрудняющим по эффекту Вериго-Бора диссоциацию оксигемоглобина и доставку кислорода тканям. Нормализация концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе с помощью дополнительной емкости мертвого пространства предупреждает развитие гипервентиляции как компенсаторной реакции на гипоксию, оптимизирует газообмен в легких и улучшает переносимость гипоксии.

Комбинированный эффект дыхания через устройство - антигипоксический и антигипокапнический - обеспечивают следующей его конструкцией (фиг.2, фиг.3): в единый комплекс соединены клапанный тройник (5), насадка на клапанный тройник с отверстием для сопротивления выдоху диаметром 2, 3, 4 или 5 мм (6), емкость дополнительного мертвого пространства объемом 100, 150 или 200 мл (7), мундштук (8). Клапанным тройником тракты вдоха и выдоха разъединены.Стрелками указаны направления движения воздуха в дыхательном цикле.

Биомеханика дыхания через устройство осуществляется следующим образом. Свободный вдох осуществляют через трубку клапанного тройника с вдыхательным клапаном (9), емкость дополнительного мертвого пространства и мундштук. При этом из емкости дополнительного мертвого пространства вдыхается последняя порция выдохнутого в предыдущем дыхательном цикле воздуха с повышенным содержанием углекислого газа. Выдох - через мундштук, емкость дополнительного мертвого пространства, трубку клапанного тройника с выдыхательным клапаном (10) и насадку с отверстием для сопротивления выдоху. При этом создают дозированое сопротивление выдоху изменением диаметра отверстия насадки. Сменные емкость дополнительного мертвого пространства с объемом 100, 150 или 200 мл и насадки на клапанный тройник с отверстием диаметром 2, 3, 4 или 5 мм подбирают индивидуально по величине легочной вентиляции, показателям частоты сердечных сокращений, насыщения артериальной крови кислородом и субъективной переносимости нагрузки, создаваемой устройством.

В практике подъемов космонавтов в барокамере в целях врачебной экспертизы устройство используется для оценки функционального состояния кардиореспираторной системы и для купирования неблагоприятной реакции на гипоксию вместо традиционо применяемого питания кислородом.

Конструкция Антигипоксикапа может использоваться для лечения хронических обструктивных болезней легких, гипертонической болезни и других хронических болезней. При этом основным терапевтическим фактором становится гиперкапния, для чего объем дополнительной емкости мертвого пространства последовательно увеличивается с 500 до 1500 мл.

Литература

1. Закощиков К.Ф., Катин С.О. Гипокситерапия. - «Горный воздух». М., 2005 г.

2. Ненашев А.А., Мишустин Ю.Н., Левкин С.Ф. Капникатор. Патент России № 21737334 от 27.12.2001 года.

3. Фролов В.Ф., Кустов Е.Ф. Индивидуальный дыхательный тренажер «ТДИ-01» (Тренажер Фролова). Патент России № 1790417 от 22.09.1992 года.