Устройство для гипоксической тренировки "тигр"

Полезная модель относится к спортивной медицине и области оздоровления организма человека и может быть использовано как для оптимизации адаптации организма человека к условиям среднегорья, так и для профилактики заболеваний и патологических состояний, связанных с интенсивными физическими нагрузками.

Заявленное индивидуальное устройство для гипоксической тренировки представляет собой цилиндрический стержень с квадратным сечением, внутри которого вдоль всей длины выполнены дыхательные трубки различного диаметра: 0,400-0,392-0,391-0,390 см, так что оси всех дыхательных трубок расположены на одном фиксированном расстоянии от оси стрежня. Один из концов стрежня плотно совмещен с помощью втулки с загубником того же сечения, что и стержень. В загубнике выполнено отверстие диаметром 0,400 см. Ось этого отверстия расположена на том же фиксированном расстоянии от оси втулки, что и оси дыхательных трубок от оси стержня. Это отверстие сопоставляется поочередно с одной из трубок путем переставления втулки вращением ее относительно оси стержня.

Для удобства пользования устройством длина капсулы и, соответственно, трубок 9 см, а длина всего устройства с загубником 10 см. Для данной длины устройства рассчитано дополнительное мертвое пространство, которое составляет 1,194-1,256 мл и дает возможность пренебречь им в качестве фактора, способствующего развитию гиперкапнии.

Данное устройство является портативным, компактным, не требует особых условий для эксплуатации, моделирует высоту до 8105 м н.у.м. и не способствует развитию гиперкапнии, а методика его использования при своей краткосрочности (занимает менее 3 суток) достоверно улучшает переносимость фактора гипоксии.

Полезная модель относится к спортивной медицине и области оздоровления организма человека и может быть использовано как для оптимизации адаптации организма человека к условиям среднегорья, так и для профилактики заболеваний и патологических состояний, связанных с интенсивными физическими нагрузками.

Известны устройства, обеспечивающие состояния гипоксии и гиперкапнии при использовании их в акте дыхания для достижения терапевтического эффекта при широком спектре заболеваний.

Известен тренажер Фролова ТДИ-01 (патент Российской Федерации на изобретение 1790412, опубл. 1992, патент Российской Федерации на полезную модель 80751, опубл. 2009), представляющий из себя систему аппаратной безволевой коррекции дыхания на основе пользования домашним медицинским прибором. Состоит из трубки дыхательной с мундштуком, стакана с крышкой, внутренней камеры, крышки для банки и сетчатой донной насадки.

Недостатками данной модели являются громоздкость, потребность в дополнительных расходных материалах, ограничение моделируемой высоты до 2000 м над уровнем моря, длительность тренировки (первые результаты, по данным автора, через 25-30 дней, оптимальный результат через 6 месяцев).

Известен комплекс Ненашева «Самоздрав» (патент Российской Федерации на изобретение 2133629, опубл. 1999, патент Российской Федерации на изобретение 2118542, опубл. 1998, патент Российской Федерации на изобретение 2177334, опубл. 2001), представляющий из себя тренажер физкультурный имитатор (капникатор) и капнометр. Состоит из стакана с крышкой, трубки, мундштука, крышки для стеклянной банки и зажима для носа.

Недостатками данной модели являются громоздкость, потребность в дополнительных расходных материалах, длительность тренировки (оптимальный результат через 9 месяцев), отсутствие данных о моделируемой нагрузке по высоте над уровнем моря).

При использовании упомянутых устройств реализуются такие физиологические эффекты, как: гипоксия, гиперкапния и стимуляция основной дыхательной мускулатуры.

Ведущим фактором оздоровительного воздействия данных устройств признается гиперкапния. При этом гипоксии отводится значительно меньшая, хотя и положительная роль, а эффективная курсовая продолжительность лечения связывается со сроком 6-9 месяцев.

Данные характеристики не удовлетворяют потребностям ускоренной адаптации к условиям среднегорья в условиях спортивной и физкультурно-оздоровительной деятельности по срокам достижения требуемого эффекта и по фактору гипоксии, являющихся неотъемлемой составляющей эффекта интенсивной и продолжительной физической нагрузки.

Таким образом, основной задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего адаптацию организма человека к предстоящим интенсивным физическим нагрузкам в условиях гипоксии нагрузочного (эндогенного) и средового (экзогенного) характера и более короткие сроки адаптации организма человека к ожидаемому гипоксическому фактору.

Поставленные задачи достигаются тем, что используется биокибернетический эффект «обучения» системы в режиме срочной адаптации к дозированному по времени гипоксическому фактору, существенно превышающему таковой в планируемом месте пребывания. Моделирование гипоксии на высотах, достоверно превышающих те, на которых планируются интенсивные физические нагрузки, приводит к мобилизации и «раскачке» адаптационных механизмов до уровня, позволяющего достоверно сократить период острой акклиматизации.

Моделирование гипоксии осуществляется с помощью разработанного нами устройства.

Общий вид предложенного устройства изображен на фиг.1, где 1 - капсула, 2 - загубник, 3 - трубка с диаметром 0,390 см, 4 - трубка с диаметром 0,391 см, 5 - трубка с диаметром 0,392 см, 6 - трубка с диаметром 0,400 см, 7 - втулка загубника. На фиг.2 изображен загубник, где 2 - загубник, 8 - отверстие загубника.

Заявленное индивидуальное устройство для гипоксической тренировки представляет собой цилиндрический стержень с квадратным сечением, внутри которого вдоль всей длины выполнены дыхательные трубки различного диаметра: 0,400-0,392-0,391-0,390 см, так что оси всех дыхательных трубок расположены на одном фиксированном расстоянии от оси стрежня. Один из концов стрежня плотно совмещен с помощью втулки того же сечения, что и стержень, с загубником. В загубнике выполнено отверстие диаметром 0,400 см. Ось этого отверстия расположена на том же фиксированном расстоянии от оси втулки, что и оси дыхательных трубок от оси стержня. Это отверстие сопоставляется поочередно с одной из трубок путем переставления втулки вращением ее относительно оси стержня. Диаметры дыхательных трубок, выполненных в стержне, обеспечивают необходимый уровень гипоксии и соответствуют определенной высоте: 7120-7270-7290-8105 м н.у.м. (приведенное содержание кислорода составляет соответственно: 8,38-8,22-8,20-8,18% (ГОСТ 4401-64)).

Для удобства пользования устройством длина капсулы и, соответственно, трубок 9 см, а длина всего устройства с загубником 10 см. Для данной длины устройства рассчитано дополнительное мертвое пространство, которое составляет 1,194-1,256 мл.

V=r²h

V - объем цилиндра

h - высота цилиндра

- число пи (3.1415)

r - радиус цилиндра

h=10 см

r_max=0,400/2=0,200 см

V_max=3,1415*0,200²*10=1,256 см³ =1,256 мл

r_min=0,390/2=0,195 см

V_min=3,1415*0.195²*10=1,194 см³=1,194 мл

Известно, что значимым, по данным ряда авторов, является объем от 300 мл (Сверчкова B.C., Любомирская Р.И., Рехтман А.Г., Исраилова Т.Н., Поставничева В.А. Некоторые показатели дыхательной и сердечнососудистой систем человека при дыхании через дополнительное мертвое пространство // Кислородный режим организма и механизмы его обеспечения. - Барнаул, 1978; Солопов И.Н. Дыхательные тренажеры: Учебно-методическое пособие. - Волгоград: ВГАФК, 1999).

Таким образом, дополнительное мертвое пространство сокращено до 1,194-1,256 мл, что позволяет им пренебречь в качестве фактора, способствующего развитию гиперкапнии.

Способ гипоксической тренировки с помощью устройства состоит в следующем.

Тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,400 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты. Такая тренировка повторяется через 8, 16 и 24 часа от начала первой и 8 часов от начала предыдущей, соответственно.

Через 32 часа от начала первой тренировки и 8 часов от начала предыдущей тренировки тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,392 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты. Такая тренировка повторяется через 40 часов от начала первой и 8 часов от начала предыдущей, соответственно.

Через 48 часов от начала первой тренировки и 8 часов от начала предыдущей тренировки тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,391 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты.

Через 56 часов от начала первой тренировки и 8 часов от начала предыдущей тренировки тренируемый одевает загубник на капсулу таким образом, чтобы отверстие загубника совместилось с трубкой диаметром 0,390 см, берет загубник в рот, зажимает зажимом нос и дышит с частотой 12 дыхательных циклов (вдох и выдох) в минуту в течение 3 минут, затем вынимает устройство изо рта, открывает нос и дышит свободно в течение 2 минут, после чего повторяет процедуру еще 3 раза с паузами в 2 минуты.

Таким образом, первые 4 тренировки проводятся с трубкой диаметром 0,400 см, 2-е диаметром 0,392 см, 1 - с диаметром 0,391 см и 1 - с диаметром 0,390 см. Рекомендованная тренировочная частота дыхания способствует осуществлению полноценного вдоха и выдоха, что минимизирует развитие эндогенной гиперкапнии.

Для доказательства эффективности данной тренировки с использованием устройства проведено обследование группы из 32 человек в возрасте 20-30 лет (16 мужчин и 16 женщин), выезжавших для прохождения горного туристического маршрута на Северный Кавказ. Исследования проводились с информированного согласия испытуемых. Основную группу составили 16 человек (8 мужчин и 8 женщин), проходивших предварительную гипоксическую тренировку по ниже описываемой методике. В контрольную группу вошли 16 человек (8 мужчин и 8 женщин), не занимающихся гипоксической тренировкой.

В ходе исследования во время выхода в условия среднегорья в основной группе расчетный показатель двойного произведения (ПДП), как и пиковая скорость выдоха (ПСВ) обнаруживали достоверную разницу с исходными значениями и имели устойчивую тенденцию к увеличению (ПСВ: 544,88±30,26 л/мин, t=2,25; ПДП: 108,39±11,1 ед., t=2,41).

Испытуемые группы сравнения не только не обнаруживали достоверного прироста указанных показателей, но и демонстрировали выраженные клинические проявления периода острой акклиматизации (ПСВ: 450,17±16,23 л/мин, t=2,64; ПДП: 85,6±6,49 ед., t=2,07).

Значения пульсоксиметрии, проводившейся дополнительно в основной группе по ходу наблюдения продемонстрировали достоверное, по сравнению с исходными показателями, повышение устойчивости тканей к аноксии (исходные показатели: 98±1%, в ходе наблюдения: 93±2%, t=2,24).

Таким образом, предлагаемое устройство является портативным, компактным, не требует особых условий для эксплуатации, моделирует высоту до 8105 м н.у.м. и не способствует развитию гиперкапнии, а методика его использования составляет менее 3 суток по сравнению с известными (6-9 месяцев), но, несмотря на свою краткосрочность, достоверно улучшает переносимость фактора гипоксии.

Устройство для гипоксической тренировки, содержащее дыхательную трубку, отличающееся тем, что оно представляет собой цилиндрический стержень с квадратным сечением, внутри которого вдоль всей длины выполнены дыхательные трубки различного диаметра: 0,400-0,392-0,391-0,390 см, так что оси всех дыхательных трубок расположены на одном фиксированном расстоянии от оси стержня, один из концов стержня плотно совмещен с помощью втулки того же сечения, что и стержень, с загубником, имеющим отверстие диаметром 0,400 см, причем ось этого отверстия расположена на том же фиксированном расстоянии от оси втулки, что и оси дыхательных трубок от оси стержня.