Способ визуализации, определения и контроля диафрагмального дыхания - RU2776563C1

Чертежи

Описание

Область техники

Изобретение относится к медицине и может использоваться для визуализации, определения и контроля временной циклограммы диафрагмального дыхания при использовании дыхательных тренажеров лечебного дыхания.

Уровень техники

Для выполнения дыхательных упражнений лечебного дыхания разработано много различных тренажеров. Известен «Дыхательный тренажер Фролова» - индивидуальный тренажер-ингалятор: Патент SU №1790417, МПК: А61М 15/02, опубл. 22.09.1992, Патент RU №2129885, МПК: А61М 16/00, опубл. 10.05.1999. Одним из важных условий эффективности занятий на данном аппарате является выполнение правильного диафрагмального дыхания: Фролов В. Ф. Эндогенное дыхание – медицина третьего тысячелетия. - Новосибирск: Динамика, 2000. - 228 с. В процессе тренировок дыхания на тренажере Фролова важно сохранять определенный ритм дыхания, структуру дыхательного цикла и продолжительность дыхательного акта (ПДА).

Известны различные программы таймера ПДА: Таймер дыхания //Дыхательный тренажер Фролова [сайт]. - URL: https://www.breathing.ru/timer (дата обращения 26.08.2021), таймер ПДА для занятий на тренажере Фролова//Дыхательный тренажер Фролова ТДИ-01, официальный сайт производителя аппарата Фролова - Компания «Лотос» [сайт]. - URL: https://lotos-frolov.ru/taimer-pda-frolova (дата обращения 26.08.2021), а также способы мониторинга дыхания, в которых применяются акселерометр для детектирования движения грудной клетки, или пьезоэлектрический датчик для детектирования дыхательного шума.

Известны респираторные мониторы и способы мониторинга дыхания: Патент RU №2515404, МПК: А61В 5/113, А61 В 7/00, опубл. 10.05.2014, в которых были использованы акселерометр и магнетометр, совместно определяющие единый датчик, выполненный с возможностью крепления к дышащему объекту.

Последнее решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является то, что акселерометр обеспечивает точные данные на продолжительном временном интервале, но в краткосрочной перспективе является зашумленным.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание способа, который предусматривает возможность технического решения проблемы - создания программно-аппаратных визуализаторов таймера ПДА для дыхательного тренажера Фролова, которые позволят определять, контролировать и регулировать дыхание во время занятий на тренажере.

Технический результат

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в создании способа для определения, контроля и визуализации временной циклограммы дыхания при использовании тренажеров лечебного дыхания, основанных на диафрагмальном дыхании, одним из которых является дыхательный тренажер Фролова.

Дополнительным техническим результатом является возможность реализации способа в программно-аппаратных комплексах, реализуемых на современных микроконтроллерах.

Технический результат в заявляемом способе определения, контроля и визуализации временной циклограммы диафрагмального дыхания достигается тем, что он включает одновременное использование акселерометра и гироскопа для определения диафрагмального дыхания. Гироскоп позволяет предоставлять точные данные об изменении ориентации на коротких промежутках времени, поэтому необходима интеграция данных с данными акселерометра на более длительных временных масштабах. В заявленном способе использован стандартный метод дополнительной фильтрации интегрированных данных.

Новым в способе по пункту 1 является то, что пациент может сам наблюдать за своим дыханием по красному и зеленому цвету светодиодной индикации и наблюдать за вычисленными значениями для каждого дыхательного акта, узнать свое усредненное значение ПДА на временном интервале, на предварительном этапе способа, на втором этапе способа устанавливаются данные значения для визуализации дыхания, и дальнейшая работа с дыхательным тренажером Фролова проходит по установленным значениям, позволяя пользователю проводить контроль и регулирование своего дыхания при использовании дыхательного тренажера Фролова, кроме того способ включает одновременное использование акселерометра и гироскопа для определения диафрагмального дыхания.

В пункте 2 способа по пункту 1 новым является то, что режимы дыхания визуализируются цветом светодиодной индикации красный - вдох, зеленый - выдох, возможна цветовая индикация синим цветом интервала потягивания живота.

В пункте 3 способа по пунктам 1, 2 новым является то, что продолжительность предварительного этапа выбирают не менее 10 мин, продолжительность второго этапа - не менее 20 мин, продолжительность этапов может быть увеличена при перепрограммировании устройств, реализующих заявляемый способ.

В пункте 4 способа по пункту 1 новым является то, что по заявленному способу может быть реализовано устройство, которое производит только визуализацию красный цвет светодиодов для обозначения интервала вдоха, зеленый - для интервала выдоха и синий - для интервала поджатая живота временной циклограммы диафрагмального дыхания по заранее заданным режимам работы прибора для выбора значений ПДА.

На Фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего заявляемый способ, где: 1 - акселерометр, 2 - гироскоп, 3 - микроконтроллер, 4 - модуль передачи данных по BLE, 5 - модуль приема данных по BLE, 6 - микроконтроллер, 7 - модуль ЖК-дисплея для вывода информации, 8 -модуль светодиодной индикации.

Устройство для реализации заявляемого способа работает следующим образом. Блок, содержащий микроконтроллер 3, акселерометр 1, гироскоп 2 и модуль передачи данных 4 размещается на животе пациента с помощью медицинского пластыря или бинта и двухстороннего скотча. Блок питания помещается в нагрудный или иной карман одежды. При необходимости при помощи медицинского бинта фиксируется положение проводов от блока питания на теле пациента. На столе размещается блок, содержащий модуль приема данных 5, микроконтроллер 6, модуль ЖК-дисплея для вывода информации 7 и модуль светодиодной индикации 8.

Пациент начинает применять дыхательный тренажер, основой которого является диафрагмальное дыхание, например, тренажер Фролова. После соединения по BLE визуализируется дыхание пациента (красный цвет светодиодов обозначает интервал вдоха, зеленый - интервал выдоха) и на экране модуля ЖК-дисплея для вывода информации 7, который размещен на столе, отображается ПДА каждого дыхательного акта.

После 10 минут работы появляются усредненные значения вдоха и выдоха за данный интервал времени. После небольшой паузы и промежутка времени, которого достаточно пациенту для того, чтобы снять с тела блок с датчиками, устройство переходит к другому режиму и устанавливает данные значения для визуализации дыхания, и работа в течение следующих 20 мин проходит по установленным значениям, позволяя пользователю проводить контроль и регулирование своего дыхания при использовании дыхательного тренажера Фролова.

Пользователь может использовать такое устройство для определения своей ПДА, контролируя и регулируя свое дыхание, или использовать такой прибор только для определения своей ПДА, а затем уже использовать устройство, основанное на пункте 4, когда производится только визуализация (красный цвет светодиодов для обозначения интервала вдоха, зеленый - для интервала выдоха и синий - для интервала поджатая живота) временной циклограммы диафрагмального дыхания по заранее заданным режимам работы для выбора значений ПДА.

Была проведена апробация способа при проведении дополнительного лечения в санатории-профилактории ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров). Результаты исследований показали его эффективность, заявляемый способ был одобрен и рекомендован к использованию в качестве вспомогательного инструмента для дыхательного тренажера Фролова при визуализации, определении и контроле временной циклограммы диафрагмального дыхания.

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу визуализации, определения и контроля временной циклограммы дыхания при использовании тренажеров лечебного дыхания. В способе на предварительном этапе наблюдают за своим дыханием по красному и зеленому цвету светодиодной индикации и наблюдают за вычисленными значениями для каждого дыхательного акта. Далее узнают свое усредненное значение продолжительности дыхательного акта (ПДА) на временном интервале. На втором этапе способа устанавливают вычисленные значения каждого дыхательного акта для визуализации дыхания, и проводят дальнейшую работу с дыхательным тренажером Фролова по установленным значениям, с возможностью контроля и регулирования своего дыхания при использовании дыхательного тренажера Фролова. При этом в способе одновременно используют акселерометр и гироскоп для определения диафрагмального дыхания. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в создании способа для определения, контроля и визуализации временной циклограммы дыхания при использовании тренажеров лечебного дыхания, основанных на диафрагмальном дыхании, одним из которых является дыхательный тренажер Фролова. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула