RU2688796C1 - Breathing trainer - Google Patents
Breathing trainer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688796C1 RU2688796C1 RU2018116788A RU2018116788A RU2688796C1 RU 2688796 C1 RU2688796 C1 RU 2688796C1 RU 2018116788 A RU2018116788 A RU 2018116788A RU 2018116788 A RU2018116788 A RU 2018116788A RU 2688796 C1 RU2688796 C1 RU 2688796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electronics unit
- cylindrical chamber
- housing
- mouthpiece
- cover
- Prior art date
Links
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 abstract description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003434 inspiratory effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 206010006451 bronchitis Diseases 0.000 abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 abstract description 3
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 208000027775 Bronchopulmonary disease Diseases 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000003019 respiratory muscle Anatomy 0.000 description 4
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 206010020591 Hypercapnia Diseases 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 2
- 230000004202 respiratory function Effects 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 206010006458 Bronchitis chronic Diseases 0.000 description 1
- 208000006545 Chronic Obstructive Pulmonary Disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 208000007451 chronic bronchitis Diseases 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 1
- 208000030603 inherited susceptibility to asthma Diseases 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001034 respiratory center Anatomy 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006442 vascular tone Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. ventilators; Tracheal tubes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Hematology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к пульмонологии, и может быть использовано в программах комплексной терапии и профилактики бронхитов и легочных заболеваний, как взрослых, так и детей.The invention relates to the field of medicine, namely to pulmonology, and can be used in programs of complex therapy and prevention of bronchitis and lung diseases, both adults and children.
Современные стратегии лечения, профилактики и последующей восстановительной терапии бронхо-легочных заболеваний, таких как хроническая обструктивная болезнь легких, бронхиальная астма, хронический бронхит и др., предусматривают программы легочной реабилитации, которые включают в себя, в том числе, дозированные физические тренировки мышц верхнего плечевого пояса и дыхательной мускулатуры. Это объективно приводит к уменьшению выраженности клинических проявлений заболеваний, улучшению качества жизни больных, снижает потребность в специальной медицинской помощи, включая уменьшение частоты амбулаторных визитов, вызовов скорой помощи, уменьшение частоты обострений заболевания и связанных с ними госпитализаций. Кроме того, тренировки дыхательной мускулатуры способствуют уменьшению потребности в медикаментах, позволяют увеличить срок ремиссии хронических бронхо-легочных заболеваний, повысить степень контроля над заболеваниями.Modern strategies for the treatment, prevention, and subsequent rehabilitation of broncho-pulmonary diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease, bronchial asthma, chronic bronchitis, and others, provide for pulmonary rehabilitation programs that include, among other things, dosed physical training of the upper brachial muscles belt and respiratory muscles. This objectively leads to a decrease in the severity of clinical manifestations of diseases, improving the quality of life of patients, reduces the need for special medical care, including reducing the frequency of outpatient visits, ambulance calls, reducing the frequency of exacerbations of the disease and related hospitalizations. In addition, training of the respiratory muscles helps to reduce the need for medicines, can increase the period of remission of chronic broncho-pulmonary diseases, increase the degree of control over diseases.
Известен дыхательный тренажер с биологической обратной связью (RU 2345795, МПК А61М 16/00, опубл. 10.02.2009). Тренажер содержит маску для дыхания, дыхательный шланг и незамкнутый сосуд с отверстием для трубки, соединенные последовательно. Дыхательная маска выполнена в ротоносовом исполнении, а дыхательный шланг выполнен в виде гофрированной трубки. Сосуд выполнен в варианте четырехсекционной камеры, которая состоит из шлюзовой секции, первой и второй перепускных секций и накопительной секции, причем гофрированная трубка соединена со шлюзовой секцией, которая через обе перепускные секции соединена с накопительной секцией. Лечебный эффект достигается за счет увеличения количества углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Последнее приводит к гиперкапнии, оказывающей определенное влияние на метаболические процессы, тонус сосудов, воздействие на дыхательный центр, но не улучшает параметры функции внешнего дыхания, такие как объем форсированного выдоха, форсированную жизненную емкость легких и др., имеющие ключевое значение в программах легочной реабилитации. Более того, при тяжелом течении хронических бронхо-легочных заболеваний часто наблюдается хроническая гипоксия, и использование подобных устройств у таких пациентов может быть просто противопоказано. Кроме того, данное устройство представляется достаточно сложным с конструктивной точки зрения и громоздким, т.к. предполагается установка сразу двух пневмотахометров, один из которых контролирует параметры вдоха, другой параметры выдоха, а также накопительной секции, объем которой доходит до 2000 мл.Known breathing simulator with biological feedback (RU 2345795, IPC A61M 16/00, publ. 10.02.2009). The simulator contains a breathing mask, breathing hose and an open vessel with a hole for the tube connected in series. The respiratory mask is made in the roent-nose version, and the breathing hose is made in the form of a corrugated tube. The vessel is made in the variant of the four-section chamber, which consists of a lock section, a first and a second bypass section and an accumulation section, the corrugated tube being connected to the lock section, which is connected to an accumulation section through both bypass sections. The therapeutic effect is achieved by increasing the amount of carbon dioxide in the inhaled air. The latter leads to hypercapnia, which has a certain effect on metabolic processes, vascular tone, effect on the respiratory center, but does not improve the parameters of the respiratory function, such as forced expiratory volume, forced lung capacity, etc., which are of key importance in lung rehabilitation programs. Moreover, in severe cases of chronic broncho-pulmonary diseases, chronic hypoxia is often observed, and the use of such devices in such patients may simply be contraindicated. In addition, this device is quite complex from a constructive point of view and cumbersome, because two pneumotachometers are to be installed at once, one of which controls the parameters of inhalation, the other parameters of exhalation, as well as the cumulative section, the volume of which reaches up to 2000 ml.
Известен дыхательный тренажер (RU 2245170, МПК А61М 16/00, опубл. 27.01.2005), состоящий из мундштука-воздуховода, корпуса с крышкой, шарика и седла с центральным отверстием, образующих обратный клапан. Обратный клапан выполнен с возможностью закрытия на выдохе, его седло выполнено внутри корпуса в форме конического углубления в нем и центрального отверстия, в корпусе дополнительно выполнены перепускные каналы, под шариком установлена перфорированная мембрана для ограничения хода шарика. Перепускные каналы выполнены с возможностью регулирования их площади на выдохе или на вдохе или одновременно на вдохе и выдохе и содержат средство регулирования площади перепускных каналов. Средство регулирования площади перепускных каналов выполнено в виде совмещенных радиальных отверстий в корпусе и кольце и/или крышке, а крышка и/или кольцо выполнены с возможностью ограниченного поворота относительно корпуса. Перфорированная мембрана выполнена с возможностью поджатия шарика к седлу.Known breathing simulator (RU 2245170, IPC А61М 16/00, publ. 01/27/2005), consisting of a mouthpiece-duct, body with cover, ball and seat with a central hole, forming a check valve. The check valve is made with the possibility of closing on the exhale, its saddle is made inside the body in the form of a conical recess in it and the central hole, by-pass channels are additionally made in the body, a perforated membrane is installed under the ball to limit the stroke of the ball. The bypass channels are made with the possibility of regulating their area on the exhale or on the inhale or simultaneously on the inhale and exhale and contain a means of regulating the area of the bypass channels. The means for regulating the area of the bypass channels are made in the form of combined radial holes in the housing and the ring and / or the lid, and the lid and / or the ring are adapted for limited rotation relative to the housing. The perforated membrane is made with the possibility of preloading the ball to the saddle.
Основным недостатком данного тренажера является отсутствие возможности подключения к электронному вычислительному устройству такому как персональный, планетный компьютер, или смартфон и полное отсутствие биологической обратной связи. Как следствие - отсутствие контроля над выполнением упражнений. Данный тренажер также создан для увеличения концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе в процессе тренировки и не решает задачи тренировки дыхательной мускулатуры.The main disadvantage of this simulator is the lack of connectivity to an electronic computing device such as a personal, planetary computer or smartphone and the complete absence of biological feedback. As a result - the lack of control over the implementation of exercises. This simulator is also designed to increase the concentration of carbon dioxide in the inhaled air during training and does not solve the problem of training respiratory muscles.
Известен устройство для обучения оздоровительному дыханию (RU 139260, МПК А61М 16/00, опубл. 10.04.14), включающий корпус, загубник, регулируемое отверстие для прохождения воздуха. Причем регулируемое отверстие для прохождения воздуха, снабженное задвижкой и шкалой выдыхаемого воздуха, выполнено на корпусе, содержит расположенный в корпусе датчик давления с закрепленным на нем кулачком, подпружиненным пружиной, с возможностью воздействовать им на нормально разомкнутые контакты пуска для их замыкания, при котором через блок соединения устройства включается видеопроигрыватель.A device is known for training in recreational breathing (RU 139260, IPC A61M 16/00, publ. 04/10/14), including a body, a mouthpiece, an adjustable hole for the passage of air. Moreover, an adjustable hole for air passage, equipped with a valve and a scale of exhaled air, is made on the housing, contains a pressure sensor located in the housing with a cam fixed on it spring-loaded, with the ability to act on normally open start contacts for their closure, through which device connection turns on the video player.
Из недостатков данного устройства можно отметить то, что в качестве средств анализа потока выдыхаемого воздуха используется датчик давления с возможностью замыкания контактов с разрешающей способностью всего в 2 значения, что не дает полную информацию о процессе дыхания. В конструкции данного тренажера отсутствует возможность анализа характеристик потока вдыхаемого воздуха, что не позволяет тренировать инспираторные мышцы.Among the shortcomings of this device, it can be noted that as a means of analyzing the flow of exhaled air, a pressure sensor is used with the possibility of closing contacts with a resolution of only 2 values, which does not provide complete information about the breathing process. In the design of this simulator there is no possibility to analyze the characteristics of the flow of inhaled air, which does not allow to train the inspiratory muscles.
Нами решалась задача создания тренажера инспираторной и экспираторной дыхательной мускулатуры под контролем биологической обратной связи. Устройство должно позволять отслеживать уровень предполагаемой тренировочной нагрузки и степень ее достижения в реальном времени в процессе тренировочной сессии. Кроме того, должна иметься возможность расширения показаний для тренировок, включая среднетяжелое и тяжелое течение бронхо-легочных заболеваний за счет индивидуальных уровней тренировочных нагрузок без использования опасного эффекта гиперкапнии и гипоксии. Практически все разработанные виды спирографов разработаны для изучения функции дыхания взрослого человека и малопригодны, либо вообще не пригодны для детей в возрасте от двух до пяти лет.We have solved the problem of creating an inspiratory and expiratory respiratory muscles simulator under the control of biological feedback. The device should allow to track the level of the expected training load and the degree of its achievement in real time during the training session. In addition, it should be possible to expand the indications for training, including moderate and severe course of broncho-pulmonary diseases due to individual levels of training loads without using the dangerous effect of hypercapnia and hypoxia. Almost all developed types of spirographs are designed to study the respiratory function of an adult and are of little use, or are generally not suitable for children aged two to five years.
Наиболее близким по конструкции и назначению является дыхательный тренажер по патенту RU 171354 (МПК А61М 16/00, опубл. 29.05.2017), взятый за прототип, который содержит корпус с двумя отверстиями для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, снабженный мундштуком со стороны первого из отверстий, в котором выделены блок электроники, перекрытый крышкой блока, и цилиндрическая камера, сообщенная с блоком электроники посредством канала проводки и перекрытая крышкой камеры. Оба отверстия выполнены в боковой стенке цилиндрической камеры. На оси цилиндрической камеры во втулке расположен пневмотахометр, снабженный крыльчаткой. Крыльчатка выполнена с возможностью вращения при обратно-поступательном движении воздуха через мундштук и второе отверстие. Выступы предназначены для фиксации саморезами крышки отсека электроники прибора. Установленный в камере пневмотахометр и терморезистивный датчик через канал проводки подключены к блоку операционных усилителей, связанному с микроконтроллером, к которому подключен USB интерфейс передачи данных во внешнее вычислительное устройство.The closest in design and purpose is a breathing simulator according to patent RU 171354 (IPC А61М 16/00, publ. May 29, 2017), taken as a prototype, which includes a housing with two openings for inhaled and exhaled air, equipped with a mouthpiece on the side of the first of the openings in which the electronics unit is highlighted, covered with the unit cover, and a cylindrical chamber in communication with the electronics unit via a wiring channel and blocked by the camera cover. Both holes are made in the side wall of the cylindrical chamber. On the axis of the cylindrical chamber in the sleeve is a pneumotachometer equipped with an impeller. The impeller is made with the possibility of rotation during the back-and-forth movement of air through the mouthpiece and the second hole. The tabs are designed for fixing the cover of the electronics compartment of the device with screws. A pneumotachometer and a thermoresistive sensor installed in the chamber are connected to the block of operational amplifiers connected to the microcontroller, to which the USB data interface to the external computing device is connected, via a wiring channel.
Недостатком данного устройства является наличие пневмотахометра, который имеет большой начальный момент трогания, что исключает его использования для детей младшего возраста. Наличие USB-кабеля, который «привязывает» пациента к внешнему микроконтроллеру сбора данных, ограничивает мобильность устройства. А неразборный корпус с блоком электроники исключает возможность стерилизации.The disadvantage of this device is the presence of pneumotachometer, which has a large initial moment of starting, which eliminates its use for young children. The presence of a USB cable that binds the patient to an external data acquisition microcontroller limits the mobility of the device. A non-detachable housing with an electronics unit eliminates the possibility of sterilization.
Целью настоящего изобретение было устранение недостатков прототипа.The aim of the present invention was to eliminate the disadvantages of the prototype.
Технический результат заключается в разработке мобильного устройства для развития инспираторных и экспираторных мышц, обладающего высокой чувствительностью и пригодного для использования детьми.The technical result consists in the development of a mobile device for the development of inspiratory and expiratory muscles, which has high sensitivity and is suitable for use by children.
Технический результат достигается тем, что дыхательный тренажер, включающий корпус с двумя отверстиями для вдыхаемого-выдыхаемого воздуха, снабженный мундштуком со стороны входного отверстия, выделенные в корпусе блок электроники, перекрытый крышкой блока, и цилиндрическую камеру, сообщенную с блоком электроники посредством канала проводки и перекрытую крышкой камеры, при этом оба отверстия выполнены в боковой стенке цилиндрической камеры, установленные в корпусе датчики, через канал проводки подключенные к блоку электроники, связанному с микроконтроллером, к которому подключен интерфейс передачи данных во внешнее вычислительное устройство, согласно изобретению, на оси цилиндрической камеры расположена легкая крыльчатка, выполненная с возможностью вращения при обратно-поступательном движении воздуха через мундштук и выходное отверстие, крышка цилиндрической камеры фиксируется подвижной закрывающей скобой на корпусе устройства, в цилиндрической камере установлен фотодатчик, а на входе и выходе из устройства и в блоке электроники - терморезистивные датчики, через канал проводки подключенные к блоку электроники, интерфейсом передачи данных во внешнее устройство является blue tooth.The technical result is achieved by a breathing simulator comprising a housing with two openings for inhaled-exhaled air, equipped with a mouthpiece on the inlet side, an electronics unit separated in the housing, covered with a unit cover, and a cylindrical chamber communicated with the electronics unit through a wiring channel and blocked the lid of the chamber, while both holes are made in the side wall of the cylindrical chamber, sensors installed in the housing, connected through the wiring channel to the electronics unit According to the invention, on the axis of the cylindrical chamber there is a light impeller, which is rotatable during the back-and-forth movement of air through the mouthpiece and the outlet, the cover of the cylindrical chamber is fixed by a movable closing bracket on the microcontroller to which the data interface to the external computing device is connected; the device case, a photosensor is installed in the cylindrical chamber, and at the input and output of the device and in the electronics unit - thermal resistance sensors, black Without the wiring channel connected to the electronics unit, the data interface to the external device is blue tooth.
На фиг. 1 изображено устройство тренажера в разобранном виде.FIG. 1 shows the device simulator disassembled.
На фиг. 2 отмечено возможное положение терморезистивных датчиков и оптопары в корпусе тренажера.FIG. 2 indicates the possible position of thermal sensors and optocouplers in the body of the simulator.
Заявленный тренажер (фиг. 1, 2) предназначен для развития инспираторных и экспираторных мышц, отвечающих за вдох и выдох, в том числе, и у детей дошкольного возраста. Причем развитию мышц, отвечающих за вдох уделяется особое внимание, так как практика реабилитации показала, что именно инспираторные мышцы наиболее важны, так как сильнее страдают от бронхолегочных патологий. Изобретение предназначено, прежде всего, для применения в детских лечебных и профилактических медицинских центрах, специализирующихся на проблемах легочных паталогий. В условиях диспансеризации за короткое время могут быть получены данные о состоянии дыхательной системы для большого числа пациентов. Совместная обработка данных с применением нейросетевых алгоритмов позволит классифицировать результат по диагностической базе данных. Применяя заявленное изобретение, можно существенно увеличить информативность регистрируемых особенностей дыхания у конкретного пациента, упростить конструкцию, увеличить скорость достижения конечного результата. В отличие от известного конструктивного решения, заявленное изобретение позволяет оперативно фиксировать входные данные без «привязи» детей к компьютеру, даже во время игры.The claimed simulator (Fig. 1, 2) is intended for the development of inspiratory and expiratory muscles responsible for inhaling and exhaling, including in children of preschool age. Moreover, special attention is paid to the development of muscles responsible for inspiration, since the rehabilitation practice has shown that it is the inspiratory muscles that are most important, as they suffer more from bronchopulmonary pathologies. The invention is intended primarily for use in children's medical and prophylactic medical centers specializing in problems of pulmonary pathology. In the conditions of clinical examination in a short time can be obtained data on the state of the respiratory system for a large number of patients. Joint processing of data using neural network algorithms will allow to classify the result according to the diagnostic database. Applying the claimed invention, it is possible to significantly increase the information content of the recorded characteristics of breathing in a particular patient, to simplify the design, to increase the speed of achieving the final result. In contrast to the well-known constructive solution, the claimed invention allows operatively recording input data without “tethering” children to the computer, even during the game.
Разработанный тренажер (фиг. 1) содержит корпус 1 с двумя отверстиями для вдыхаемого-выдыхаемого воздуха, снабженный мундштуком 2 со стороны входного отверстия. В тренажере выделены блок электроники 3, перекрытый крышкой блока 4, и цилиндрическая камера 5 крыльчатки 6, сообщенная с блоком электроники 3 посредством канала проводки и перекрытая крышкой камеры 7. На оси цилиндрической камеры расположена крыльчатка 6, выполненная в виде цилиндра с 3-12 лопастями с возможностью вращения при обратно-поступательном движении воздуха через мундштук и выходное отверстие корпуса. Крыльчатка 6 имеет выступающий опорный конус с одной стороны и коническое углубление с другой и устанавливается на соответствующее коническое углубление на дне цилиндрической камеры и выступающий конус на крышке камеры 5. Подобная конструкция конусов 8 и конических углублений 9 служит в качестве самоцентрирующегося приспособления с одной стороны и выполняет роль подшипников скольжения с другой. Крыльчатка 6 является съемной, что обеспечивает простую замену расходного материала. Для этого на внешней стороне крышки 7 цилиндрической камеры 5 сделано углубление в виде желоба 10, в который направляющим выступом 11 вводится закрывающая скоба 12, фиксирующая устройство в собранном состоянии. Кроме того, подвижная закрывающая скоба 12 обеспечивает частичное регулируемое перекрытие выходного отверстия корпуса, что обеспечивает дополнительную регулировку режимов тренировки мускулатуры за счет изменения площади поперечного сечения потока.The designed simulator (Fig. 1) includes a
Входное и выходное отверстия расположены в боковой стенке цилиндрической камеры 5 относительно друг друга таким образом, что обеспечивается одностороннее вращение крыльчатки 6 при дыхании пациента через мундштук.The inlet and outlet openings are located in the side wall of the
В корпусе установлены три терморезистивных датчика 13 (на входном и выходном отверстиях и внутри блока электроники) и фотодатчик 14 (на внутренней поверхности цилиндрической камеры 5), по скорости вращения крыльчатки позволяющий вычислять объемы вдоха и выдоха. Термодатчики позволяют измерить температуру вдыхаемого, выдыхаемого воздуха и сравнить с температурой третьего датчика, температура на котором остается неизменной (при выдохе значения измеряемой температуры на терморезистивном датчике растут, при вдохе падают), что обеспечивает высокую чувствительность и точность при корректировке вычислителем истинной температуры выдоха. Все датчики через канал проводки подключены к блоку электроники, а именно к микроконтроллеру через операционные усилители. Канал проводки расположен между блоком электроники и цилиндрической камерой в ее стенке и выполнен герметично. Блок электроники содержит микроконтроллер, операционные усилители, аккумулятор и blue tooth интерфейс.The case has three thermistor sensors 13 (at the inlet and outlet openings and inside the electronics unit) and a photo sensor 14 (on the inner surface of the cylindrical chamber 5), allowing the inhalation and expiratory volumes to be calculated from the speed of rotation of the impeller. Thermal sensors can measure the temperature of inhaled, exhaled air and compare with the temperature of the third sensor, the temperature at which remains unchanged (when you exhale, the measured temperature on the thermal resistance sensor increases, while inhalation decreases), which provides high sensitivity and accuracy when adjusting the true expiratory temperature calculator. All sensors through the wiring channel are connected to the electronics unit, namely to the microcontroller through operational amplifiers. The wiring channel is located between the electronics unit and the cylindrical chamber in its wall and is sealed. The electronics unit contains a microcontroller, operational amplifiers, a battery and a blue tooth interface.
При изготовлении корпуса с применением аддитивных технологий полость внутри мундштука целесообразно выполнить в виде параллельных полостей с поперечным профилем решетки (сот), повторяемым на выходном отверстии. Такая конструкция обеспечит ламинарное течение воздушного потока при дыхании, что увеличит точность считываемой информации, а также защитит дыхательные пути пациента в случае разрушения крыльчатки.In the manufacture of the body using additive technologies, the cavity inside the mouthpiece should be performed in the form of parallel cavities with a transverse lattice profile (honeycomb), repeated at the outlet. This design will provide a laminar flow of air flow during breathing, which will increase the accuracy of the read information, as well as protect the patient's airway in case of the impeller destruction.
Питание тренажера может быть осуществлено от Li-ion аккумулятора, а устройство зарядки встроенного аккумулятора от USB интерфейса, расположенного в блоке электроники.The simulator can be powered from a Li-ion battery, and the built-in battery charging device from the USB interface located in the electronics unit.
Разборный корпус обеспечивает возможность простой стерилизации устройства. Использование легкой крыльчатки расширяет область применения тренажера на детей младшего возраста, которым небольшой объем легких не позволил бы пользоваться тренажером с пневмотахометром. Использование blue tooth интерфейса делает устройство беспроводным, следовательно, мобильным, что также удобно при проведении терапии у детей.Collapsible housing allows easy sterilization of the device. The use of a light impeller expands the scope of the simulator for young children, who would not be allowed to use a simulator with a pneumotachometer for a small volume of lungs. Using the blue tooth interface makes the device wireless, therefore, mobile, which is also convenient when conducting therapy in children.
В качестве терморезистивных датчиков могут быть использованы, например, термисторы EWTF05-223H3R-N производства E-way technology, подключенные к блоку электроники (операционные усилители).For example, thermistors EWTF05-223H3R-N manufactured by E-way technology and connected to an electronic unit (operational amplifiers) can be used as thermo-resistance sensors.
Определение вдоха или выдоха и скорости воздушного потока и объема осуществляется вычислителем микропроцессора за счет изменений температуры на терморезистивном датчике и количества оборотов крыльчатки, посчитанные фотодатчиком.Determination of inspiration or expiration and air velocity and volume is carried out by the microprocessor calculator due to temperature changes on the thermal resistance sensor and the number of rotations of the impeller counted by the photo sensor.
В качестве фотодатчика можно использовать оптоэлектронную пару (светодиод-фототранзистор 14 а-b (фиг.2)) подходящей конструкции и габаритов, например, TCRT5000 производства фирмы VishayAs a photo sensor, you can use an optoelectronic pair (LED-
Тренажер работает следующим образом.The simulator works as follows.
Пациент подносит тренажер ко рту и плотно прижимает мундштук 2 к губам, после чего производит последовательно повторяющиеся маневры вдох-выдох. Данные о скорости и температуре воздушного потока попадают из датчиков 13 (I и II) в блок электроники на операционные усилители и далее в микроконтроллер, для передачи через blue tooth интерфейс в компьютер, где происходит их визуализация в виде графиков или элементов компьютерной игры. Сила и скорость потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха контролируется визуально по достижению индивидуального предполагаемого максимально возможного их уровня для данной тренировочной сессии. Математическое обеспечение тренажера поддерживает совместную обработку данных с применением нейросетевых алгоритмов и позволяет классифицировать результаты измерений по диагностической базе данных.The patient brings the simulator to his mouth and tightly presses the
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116788A RU2688796C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | Breathing trainer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018116788A RU2688796C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | Breathing trainer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688796C1 true RU2688796C1 (en) | 2019-05-22 |
Family
ID=66636980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018116788A RU2688796C1 (en) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | Breathing trainer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688796C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU213240U1 (en) * | 2022-03-24 | 2022-08-31 | Тимофей Сергеевич Чехоев | SIMULATOR FOR BREATHING GYMNASTICS |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69924399T2 (en) * | 1998-10-23 | 2006-03-09 | Gaiam Ltd., Southam | TRAINING DEVICE WITH CHANGING LOAD FOR THE BREAST MUSCLES |
| RU2345795C1 (en) * | 2007-05-02 | 2009-02-10 | Владимир Анатольевич Пестряев | Universal respiratory trainer with biological feedback |
| EP2833953A1 (en) * | 2012-04-05 | 2015-02-11 | Fisher&Paykel Healthcare Limited | Respiratory assistance apparatus |
| RU171354U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-05-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Breathing simulator |
| CN206560654U (en) * | 2017-02-23 | 2017-10-17 | 郑州幼儿师范高等专科学校 | A kind of musical respiration training device |
-
2018
- 2018-05-07 RU RU2018116788A patent/RU2688796C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69924399T2 (en) * | 1998-10-23 | 2006-03-09 | Gaiam Ltd., Southam | TRAINING DEVICE WITH CHANGING LOAD FOR THE BREAST MUSCLES |
| RU2345795C1 (en) * | 2007-05-02 | 2009-02-10 | Владимир Анатольевич Пестряев | Universal respiratory trainer with biological feedback |
| EP2833953A1 (en) * | 2012-04-05 | 2015-02-11 | Fisher&Paykel Healthcare Limited | Respiratory assistance apparatus |
| RU171354U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-05-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Breathing simulator |
| CN206560654U (en) * | 2017-02-23 | 2017-10-17 | 郑州幼儿师范高等专科学校 | A kind of musical respiration training device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU213240U1 (en) * | 2022-03-24 | 2022-08-31 | Тимофей Сергеевич Чехоев | SIMULATOR FOR BREATHING GYMNASTICS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20160346603A1 (en) | Pulmonary System Resistance Training Apparatus and Methods | |
| US11839585B2 (en) | Resuscitation and ventilation asynchrony monitor | |
| KR102113999B1 (en) | A portable respiration measuring apparatus | |
| US20190117930A1 (en) | Assistive capnography device | |
| KR101975786B1 (en) | Smart respiration training machine | |
| US8118713B2 (en) | Respiratory muscle endurance training device and method for the use thereof | |
| US8758202B2 (en) | Respiratory muscle endurance training device and method for the use thereof | |
| ES2961744T3 (en) | portable spirometer | |
| CN106536000B (en) | Breathing training device | |
| JP2019516442A (en) | Breath analysis device | |
| JP2019525820A (en) | Respiratory apparatus and system for motion and analysis of subject breathing | |
| JP2010501255A5 (en) | ||
| US20190134460A1 (en) | Respiratory therapy device and system with integrated gaming capabilities and method of using the same | |
| KR102348292B1 (en) | A portable respiration measuring apparatus | |
| RU2688796C1 (en) | Breathing trainer | |
| KR20220086444A (en) | Respiration training apparatus and method for user customized type | |
| RU171354U1 (en) | Breathing simulator | |
| JP2017029637A (en) | Respiratory function examination apparatus | |
| KR102099460B1 (en) | Self-respiratory screening and training applications for people with respiratory problems | |
| KR102586589B1 (en) | Smart inhaler system and method combined with drug monitoring inhaler and spirometer for asthma patients | |
| RU225670U1 (en) | Breathing simulator for treatment and rehabilitation | |
| CN220478020U (en) | Respiratory pressure load type anti-resistance training device | |
| SU1722507A1 (en) | Device for prophylaxis of respiratory system diseases | |
| CN211188683U (en) | Oral cavity oxygen inhalation mask with carbon dioxide monitoring function | |
| RU2675342C2 (en) | Device for creating a hypercapnia in human |