專利名稱：消除或減輕組織慢性缺氧的有氧運動訓練裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種消除或減輕組織慢性缺氧的有氧運動訓練裝置。特別涉及一種可調節(jié)二氧化碳和氧含量的裝置，通過使用該裝置而達到使動脈血氣體成分中的二氧化碳的內穩(wěn)態(tài)指標恢復正常從而提高機體適應和代償能力。
背景技術：
組織慢性缺氧狀態(tài)十分常見，又是眾多疾病的發(fā)病機制的基礎或構成其發(fā)病的重要組成部分。它是生物氧化過程不合所產(chǎn)生的一種典型的病變，也是生命過程能源保障出現(xiàn)程度不等的缺額的一種后果。
現(xiàn)有的消除或減輕組織的缺氧方法包括通過例如氧氣袋、氧氣瓶或者方便家庭使用的“氧立得”這類直接吸氧裝置向缺氧者補充氧氣。然而這種直接吸氧的方法并不能消除或減輕組織慢性缺氧狀態(tài)，僅起到臨時性的緩解作用。
再一種方法就是當今在醫(yī)學專家們的健康講座中常提到的有氧運動，包括慢跑、快走等運動方式。但是這種有氧運動對人們的體力和毅力都是一個考驗，人們往往不能堅持下去，而且對于體弱的中、老年人確實是一種吃不消的鍛煉方式。
運動醫(yī)學理論告訴我們，消除或減輕組織慢性缺氧的基礎是使呼吸中樞出現(xiàn)重新適應，從而可以減少一分鐘呼吸量，并相應提高機體在靜息狀態(tài)下的二氧化碳濃度，而且按周知的規(guī)律性可以保證在動脈血CO2含量增高時使氧含血紅蛋白解離曲線右移，提高氧含血紅蛋白解離程度，進而使組織利用氧氣量增多，以消除或減輕組織的慢性缺氧。例如，一分鐘呼吸量減少一半，即可使肺泡空氣中(從而使動脈血中)二氧化碳分壓提高35.6％，并使氧氣耗量(氧利用量)提高54％。當機體處于高二氧化碳狀態(tài)下，即可使呼吸中樞一定時間內出現(xiàn)重新適應。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是提出一種可隨時隨地方便地進行有氧運動從而消除或減輕組織慢性缺氧的訓練裝置。
本實用新型是基于下述的消除或減輕組織慢性缺氧的方法設計的有氧運動裝置，所述的方法包括如下步驟a.測定受訓者在靜息狀態(tài)下動脈血二氧化碳最初的濃度，b.取其二氧化碳最初的濃度含量的0.05-0.35倍作為最初吸入混合氣體中二氧化碳的濃度，c.調整一個用于消除或減輕組織慢性缺氧的裝置，使其容器內形成具有上述最初吸入的混合氣體中二氧化碳濃度的狀態(tài)，該混合氣體主要來自空氣，且不改變含氮量，d.通過消除或減輕組織慢性缺氧的裝置分階段定期吸入高二氧化碳混合氣體，e.在一個階段每次吸入過程中逐漸增加吸入混合氣體中的二氧化碳濃度，每次增加的量為受訓者靜息狀態(tài)下動脈二氧化碳最初濃度的0.003-0.03倍，f.在一個階段內使受訓者動靜脈含氧量的差值達到最大值。
上述方法可以減輕組織缺氧的程度，因為采用該方法受訓者在靜息狀態(tài)下(即在階段的吸入過程中吸入混合氣體中的二氧化碳濃度不再加大的情況下)測定的動脈血和靜脈血中的容積氧量值之差值已基本達到最大值(在其最后幾次吸入中測量的容積氧量值之差值基本不變)，從而證實在靜息狀態(tài)下組織利用氧值也基本達到最大值。而且每名受訓者最初吸入混合氣體是選用各自的二氧化碳濃度的增加量；每名受訓者一個階段吸入次數(shù)各不相同。每名受訓者達到動靜脈氧含量差值的最大值所用的療程長段各有不同，而且不同受訓者動靜脈血中二氧化碳所達到的濃度也各有不同。
至于最初混合氣體中CO2濃度以及訓練中每次吸入CO2濃度增量的量程范圍的選定，本實用新型遵循如下原則即使吸入濃度不同，只要考慮受訓者機體的全身狀況，而心跳次數(shù)在每次吸入時增加不超過15-20次/分，即可以認為該次吸入高二氧化碳混合氣體的負荷量是合適的。反之，如果組織缺氧明顯且全身健康狀況不佳時，在最初吸入混合氣體時宜選用較低的CO2濃度。但如果CO2濃度比量程范圍內的低值還低，也是不合適的，因為即使對嚴重缺氧和健康狀況不佳者來說，也會產(chǎn)生了明顯的不適應性反應。如果組織缺氧不甚明顯且全身健康狀態(tài)較差時，最初吸入混合氣體中CO2可選用(在濃度量程范圍內)較高的濃度。如果濃度超出量程范圍的高限值也屬不當?shù)呢摵闪?，這樣會使心跳次數(shù)增加過多，這是不可接受的。如果組織缺氧較嚴重且全身狀況不佳時，療程中每次CO2濃度的增加量值可選用較小的范圍；反之，如果組織缺氧較嚴重但健康狀況良好時，增量值可選用較大范圍，僅當發(fā)現(xiàn)增量的速度對受訓者機體狀況不相適應時，可在量度范圍內逐漸過渡到選用較小的增量值。在療程中每次吸入CO2濃度的增量值如超出量程范圍的上限值，也是不合適的，因為心跳次數(shù)的增加數(shù)會超過20次/分，表明負荷量過大。增加值過小，且低于量程范圍的最低限值也是不合適的，原因也是，在缺氧程度嚴重且健康狀態(tài)不佳者中會產(chǎn)生明顯的不適應性。
根據(jù)上述方法設計了本實用新型的有氧運動訓練裝置，其特征在于該裝置有一個帶頂部的外容器，頂部上至少有一個使外容器的使用空間與周圍大氣相通的裝置，有一個呼吸管和用于該呼吸管的小孔，呼吸管與內容器相通，內容器有完整的底部，下方有若干個側孔，內容器外部套著可改變側孔流通截面面積的裝置，內容器置于帶頂部的中容器內，至少有一個使中容器與外容器相通的形成在中容器頂部的裝置，外容器內有隔斷外容器使用空間的橫隔板，橫隔板可軸向移位，并固定在外容器內表面和中容器外表面上，上述與周圍大氣和與外容器使用空間相通的位于外容器頂部和中容器頂部的裝置可在外容器內形成朝向橫隔板的大氣空氣和呼氣氣流。
此外，氣流形成裝置可以是在外容器頂部和中容器頂部形成的一些噴口，它朝向外容器使用空間逐漸變窄，噴口的軸線為位于外容器頂部的右螺旋線以及位于中容器頂部的左螺旋線。
此外，氣流形成裝置也可以是裂隙，它們位于外容器內表面和其頂部之間，或中容器外表面和其頂部之間，這樣朝向外容器使用空間部分的橫隔板可以用兩個橫截面成弧形的凹面所組成，其連接部位朝向外容器的使用空間部分。
在該裝置上配置外容器的大氣空氣和呼氣氣流形成裝置及將其朝向活動橫隔板可消除各種原因所造成的干擾。來自噴口或裂隙的定向氣流可方便的到達活動橫隔板上，而不管橫隔板位置的高低，也不管受訓者所產(chǎn)生的外呼吸強度的大小。由此可見，外容器作業(yè)空間的利用可以達到最大可能的程度。不管這一程度是大是小，既可以作為氣體介質生成的裝置(可使氣體介質成分完全適應規(guī)定的作業(yè)空間)，也可以作為“緩沖空間”(這可以在該裝置作業(yè)空間內橫隔板任一位置上完全排除呼吸強度改變這一因素的影響)。朝向隔板的噴口的螺旋線配置或在有裂隙時使用的弧形凹面橫隔板均可因裝置作業(yè)空間內氣體的不斷混合，而使氣體介質生成過程的各項指標的穩(wěn)定性得到提高。
另一種結構的本實用新型的有氧運動訓量裝置，其特征在于該裝置有一個外容器，外容器頂部有頂蓋，頂蓋上至少有一個使外容器的使用空間與周圍大氣相通的裝置，內容器上有呼吸孔，呼吸孔與內容器相通，內容器有完整的底部，底部有槽孔，該槽孔與中容器底部上的槽孔配合改變內容器和中容器之間的流通截面面積，內容器置于中容器內，通過在中容器頂部與內容器的蓋之間的間隙中容器與外容器相通。
附圖簡述


圖1消除或減輕組織慢性缺氧裝置的主視圖，表示出在裝置的外容器內形成大氣空氣和呼氣氣流，并將其朝向橫隔板的位于外容器和中容器頂部的噴口裝置；圖2表示了外容器頂部噴口位置圓周的截面，其軸線為右螺旋線；圖3表示了中容器頂部噴口位置圓周的截面，其軸線為左螺旋線；圖4消除或減輕組織慢性缺氧裝置的主視圖，表示出在裝置的外容器內形成大氣空氣和呼氣氣流，并將其朝向橫隔板的位于外容器內表面及其頂部之間，以及中容器外表面及其頂部之間的裂隙結構；
圖5是圖4中A-A線剖視圖，表示出位于外容器內表面及其頂部之間的裂隙結構；圖6是圖4中B-B線剖視圖，表示出位于中容器外表面及其頂部之間的裂隙結構；圖7為
圖1所示噴口形式的裝置在吸氣時的功能狀況圖，噴口在外容器內形成大氣空氣氣流，并將其朝向橫隔板；圖8為
圖1所示噴口形式的裝置在呼氣時的功能狀況圖，噴口在外容器內形成呼氣氣流，并將其朝向橫隔板；圖9為圖4所示裂隙形式的裝置在吸氣時的功能狀況圖，裂隙在外容器內形成大氣空氣氣流，并將其朝向橫隔板；
圖10為圖4所示裂隙形式的裝置在吸氣時的功能狀況圖，裂隙在外容器內形成呼氣氣流，并將其朝向橫隔板；
圖11為本實用新型的另一種結構；
圖12為
圖11所示結構中相配合的內容器槽孔與外容器槽孔的示意圖。
具體實施方式
本實用新型的有氧運動訓練裝置充分利用了來源于呼氣和大氣空氣的生物活性呼吸介質，其有一個外容器1，外容器1通過若干小孔與外界大氣相通，這些小孔可以是位于外容器1頂部3內的若干個噴口2(見
圖1)或外容器1表面與其頂部3之間的若干個裂隙4(見圖4)，借助噴口2或裂隙4可在外容器1內形成大氣空氣氣流(見圖7和圖9)，并將其朝向橫隔板5，橫隔板5安裝在外容器1內，由于橫隔板5彈性變形形成的張力而使其可出現(xiàn)軸向位移，并且其固定在外容器內壁和中容器外壁之間，這樣橫隔板就成為外容器1使用空間部分的隔斷裝置。噴口2朝向外容器1使用空間部分逐漸變窄。外容器1的上部存在肋板6，而覆蓋外容器1的頂部3靠在肋板上(見圖4)，由此在外容器1內表面及其頂部3之間形成裂隙4。所選用的噴口2(或裂隙4)總的流通截面面積與經(jīng)頂部3上的小孔進入外容器1內的呼吸管7的流通截面面積相等，噴口2的軸線為右螺旋線(見圖2)，外容器1使用空間內的橫隔板5為平凹面結構。呼吸管7通過螺紋結構與具有完整底部的內容器8相連。內容器8在下方有若干個側孔10，內容器8的外表面上外套著環(huán)11，依賴于彈性變形的張力環(huán)11本身可軸向位移，從而構成改變側孔10流通截面的裝置。內容器8置于中容器12內，中容器12的上方有若干小孔，通過這些小孔中容器12的內部空間與外容器1的使用空間相通，中容器12上方的這些小孔由位于中容器12頂部14的噴口13(見
圖1)，或由位于中容器12外表面及其頂部14之間的裂隙15(見圖4)構成。借助噴口13(見
圖1)或裂隙15(見圖4)在外容器內形成受訓者呼氣氣流(見圖8和
圖10)及將其朝向橫隔板5。噴口13朝向外容器1使用空間逐漸變窄。中容器12的上部存在肋板16，而覆蓋中容器12的頂部14靠在肋板上(見圖4)，由此在中容器1內表面及其頂部14之間形成裂隙15。所選用的噴口13(或裂隙15)總的流通截面面積與呼吸管7流通截面面積相等。噴口13的軸線為左螺旋線(見圖3)。外容器1使用空間內的橫隔板5由兩個橫截面為弧形的凹面17和18組成，其連接部位19朝向外容器1使用空間的使用部分(見圖4)。
圖11和12表示了另一種結構的本實用新型的有氧運動訓量裝置，該裝置有一個外容器22，外容器頂部有頂蓋23，頂蓋上至少有一個使外容器的使用空間與周圍大氣相通的裝置24，內容器20上有呼吸孔25，呼吸孔25與內容器20相通，內容器20有完整的底部20a，底部20a有槽孔20b，該槽孔20b與中容器21底部21a上的槽孔21b配合改變內容器20和中容器21之間的流通截面面積，內容器20置于中容器21內，通過在中容器頂部26與內容器的蓋27之間的間隙28中容器21與外容器22相通。
本實用新型的有氧運動訓練裝置可按下述方法使用，該儀器實質上是機體增強適應和代償潛能方法的實用裝置，它靠的是使一些重要的生命內穩(wěn)態(tài)指標恢復正常，這里指的是使動脈血氣體成分中的二氧化碳成分恢復正常，即，消除低二氧化碳癥。低二氧化碳癥的出現(xiàn)相當于億萬個細胞發(fā)生嚴重的能量饑餓(即高能量的生成減少95％)，繼而出現(xiàn)如下一些病變，如缺血性心臟病、自主神經(jīng)血管肌張力障礙、高血壓、失眠癥、偏頭痛、便秘、胃潰瘍病、潰瘍性結腸炎、糖尿病(非胰島素依賴型)、肥胖癥、不孕癥、陽痿、軟骨病等。一般可采用下列方法有規(guī)律的消除低二氧化碳癥(及與其相伴的組織慢性缺氧和能量饑餓)病變，使1分鐘呼吸量降低67％-75％，即從靜息狀態(tài)下的8--12L/min降至3-4L/min。為此，可用本實用新型的裝置進行為期4-8個月的一個療程。每天吸入20-30分鐘，療程中每次吸入增加生物活性呼吸介質中的二氧化碳含量和降低氧氣含量，同時，使在生理學上與前一作用相關的呼吸肌群，特別是膈肌鍛煉強度逐漸加大，經(jīng)過這樣規(guī)律性的訓練可以達到上述效果?？梢姡ㄟ^本實用新型的裝置在訓練實施過程中下列參數(shù)可以發(fā)生變化，即二氧化碳的含量(壓力、分壓)增高(高二氧化碳癥加重)，氧氣的含量(壓力、分壓)下降(缺氧癥加重)以及吸氣、呼氣阻抗加大。
訓練過程中每次吸入介質的高二氧化碳值和低氧值按下列范圍加大，即在高二氧化碳癥吸氣時介質中二氧化碳量較之大氣空氣內含的量增加0.3％至3％-4％，而在缺氧癥時生物活性呼吸介質中氧氣含量較之大氣空氣內的量減少5％-25％。增減的多少取決于該裝置的外容器使用空間使用部分的調整情況；而吸氣-呼氣阻抗的變化可在幾十毫米水柱范圍內，這取決于該裝置內容器下方側孔10流通截面面積大小的調整。
在訓練過程開始時，換氣發(fā)生在最初幾次吸入時，該裝置必須作如下的調整，即采用最低的高二氧化碳值、缺氧值和吸氣-呼氣阻抗值，為此可將外容器1的使用空間部分調到最小、內容器下方側孔10的流通截面面積調到最大。要做到這一點可將隔板5調到最上位，將環(huán)11移到最上位(見圖4)。
上述調整后的裝置用法如下受訓者閉鼻通過該儀器經(jīng)口作鐘擺式呼吸，并與受訓者兩肺一起構成一個半封閉式系統(tǒng)。后面人為地以分別進行的方式對生物活性呼吸介質的生成和對吸氣-呼氣阻抗的形予以描述。實際上，這兩個互相關聯(lián)的過程在該裝置上是同時進行的。每次呼氣時，受訓者呼出的混合氣體氧氣含量本已減少，而二氧化碳含量則增高，該混合氣體從受訓者兩肺呼出，經(jīng)呼吸管7、內容器8、若干個側孔10、容器12、噴口13或裂隙15形成朝向隔板5的出氣流，不管隔板5處于何位置，該出氣流均可以容易地到達其所在位置的水平面(見圖8和
圖10)，然后呼出的混合氣體進入外容器1，并將其內原含有的空氣經(jīng)噴口3或裂隙4擠出進入大氣中。容器1本身含有較高含量的二氧化碳和較低含量的氧氣，每次吸氣后大氣空氣經(jīng)噴口2或裂隙4進入其內，并形成朝向隔板5的大氣空氣氣流，不管隔板處于何位置，大氣空氣氣流均可以容易地到達其所在位置的水平面(見圖7和圖9)，并稍提高氧氣含量和降低二氧化碳含量，此時含有較高含量二氧化碳和較低含量氧氣的介質經(jīng)噴口13或裂隙15進入容器12，經(jīng)側孔10進入內容器8和呼吸管7，再進入受訓者的兩肺。經(jīng)該裝置進行的每一輪吸氣-呼氣在吸入介質時二氧化碳的含量增高而氧氣含量減少，并經(jīng)過大約2-3分鐘對外容器的使用空間部分來說生物活性呼吸介質的高二氧化碳和低氧已達到極限，該含量水平在整個剩余的吸入時間內均保持不變，總的吸入時間應為15-30分鐘。
無論采用與平凹面結構的橫隔板5配合使用的軸線相應地分別為右螺旋線和左螺旋線的噴口2和13，還是采用與有雙弧形凹面17和18及其連接部19的橫隔板5配合使用的裂隙4和15都使得在外容器內形成大氣空氣和呼氣氣流朝向橫隔板5，而這些裝置依靠時而通過噴口2，時而通過噴口13交替吸氣-呼氣形成的渦流使氣流定向在不同方向的螺旋線上，或時而通過裂隙4，時而通過裂隙15交替吸氣-呼氣形成氣流，并時而用凹面18，時而用凹面17使氣流旋轉的辦法均能使生物活性呼吸介質各項指標進一步穩(wěn)定。
在最初幾次吸入時中容器12保持空置，以便在最小的阻抗下吸氣-呼氣，從而使呼吸肌的負荷量處于最低水平。在以后幾次吸入前，往中容器12內注入少量液體(蒸餾水或沸開水)，使液面達到側孔10上緣以上2-3mm處。在經(jīng)過最初幾次中容器12處于空置的吸入訓練并提高其訓練程度后，液體的存在可提高吸氣-呼氣阻抗的負荷量，以有助于鍛煉呼吸肌。在液體存在時吸氣-呼氣阻抗的負荷量是這樣形成的，即在吸氣時液體從容器12經(jīng)側孔10吸入內容器8，此時可形成反向流體動壓，此時如通過調整環(huán)11的位置使側孔10流通截面降低，以及如果使受訓者吸氣強度更大些，上述反向流體動壓將越大，換言之，液體流經(jīng)側孔10的速度越快了。之來，當內容器8內的液面高于容器12的液面時如繼續(xù)吸氣，氣體介質通過側孔10時產(chǎn)生飛濺，同時尚得克服下列阻抗內容器8和容器12液面差時相當于水柱高度值的阻抗，以及作為氣體介質通過側孔10時的反應所產(chǎn)生的反向動壓。在呼氣時液體從內容器8通過小孔10被擠入容器12內，此時產(chǎn)生反向流體動壓，此時如調整環(huán)11的位置使側孔10流通截面降低，以及如使受訓者呼氣強度更大些，即液體流經(jīng)小孔10的速度更大些，反向流體動壓將越大。之來，當容器12內的液面高于內容器8的液面時如繼續(xù)呼氣，氣體介質通過側孔10時產(chǎn)生飛濺，同時尚得克服下列阻抗容器12和內容器8液面差時相當于水柱度值的阻抗，以及作為氣體介質通過側孔10時的反應所產(chǎn)生反向動壓。
在訓練進行過程中必須隨著受訓者訓練的程度每次增加生物活性呼吸介質的二氧化碳，減少氧氣以及增加吸氣-呼氣的阻抗。為此可在每次呼吸前立即增加外容器1的使用空間部分(與上一次呼吸時的位置相比)和減少內容器8下方側孔10流動截面面積的大小。為此可逐漸降低隔板5并使環(huán)11移向越來越低處，并對越來越大的側孔10予以部位覆蓋(見
圖1)。
權利要求1.一種用于消除或減輕組織慢性缺氧的有氧運動訓練裝置，其特征在于該裝置有一個帶頂部的外容器，頂部上至少有一個使外容器的使用空間與周圍大氣相通的裝置，有一個呼吸管和用于該呼吸管的小孔，呼吸管與內容器相通；內容器有完整的底部，下方有若干個側孔，內容器外部套著可改變側孔流通截面面積的裝置，內容器置于帶頂部的中容器內，至少有一個使中容器與外容器相通的形成在中容器頂部的裝置，外容器內有隔斷外容器使用空間的橫隔板，橫隔板可軸向移位，并固定在外容器內表面和中容器外表面上。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于外容器和中容器頂部設有噴口，它們朝向外容器的使用空間逐漸變窄。
3.根據(jù)權利要求2的裝置，其特征在于噴口的軸線為位于外容器頂部的右螺旋線和位于中容器頂部的左螺旋線。
4.根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于外容器內表面及其頂部之間，以及中容器內表面及其頂部之間有裂隙。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，其特征在于朝向外容器使用空間部分的橫隔板由兩個橫截面呈弧形的凹面組成，其連接部位朝向外容器的使用空間部分。
6.一種用于消除或減輕組織慢性缺氧的有氧運動訓量裝置，其特征在于該裝置有一個外容器，外容器頂部有頂蓋，頂蓋上至少有一個使外容器的使用空間與周圍大氣相通的裝置，內容器上有呼吸孔，呼吸孔與內容器相通，內容器有完整的底部，底部有槽孔，該槽孔與中容器底部上的槽孔配合改變內容器和中容器之間的流通截面面積，內容器置于中容器內，通過在中容器頂部與內容器的蓋之間的間隙中容器與外容器相通。
專利摘要本實用新型的用于消除或減輕組織慢性缺氧的有氧運動訓練裝置，有一個帶頂部的外容器，頂部上至少有一個使外容器的使用空間與周圍大氣相通的裝置，有一個呼吸管和用于該呼吸管的小孔，呼吸管與內容器相通；內容器有完整的底部9，下方有若干個側孔，內容器外部套著可改變側孔流通截面面積的裝置，內容器置于帶頂部的中容器內，至少有一個使中容器與外容器相通的形成在中容器頂部的裝置，外容器內有隔斷外容器使用空間的橫隔板，橫隔板可軸向移位，并固定在外容器內表面和中容器外表面上，上述與周圍大氣和與外容器使用空間相通的位于外容器頂部和中容器頂部的裝置可在外容器內形成朝向橫隔板的大氣空氣和呼氣氣流。
文檔編號A63B23/00GK2796762SQ20052001619
公開日2006年7月19日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權日2005年4月18日
發(fā)明者潘友長, 劉兆啟, 王錫臣 申請人:潘友長