Ученые и инженеры Самарского национального исследовательского университета имени С. П. Королёва разработали компактный медицинский дыхательный тренажер, который можно применять как для спортивных тренировок, так и для восстановления дыхательной и кровеносной систем после различных заболеваний, в том числе ковида. Внешне тренажер представляет собой пластиковую маску, надеваемую на нижнюю часть лица и прикрывающую нос и рот. Проект реализован сотрудниками Инжинирингового центра университета совместно с самарской компанией "Самоздрав".
- К нам обратилась одна из самарских компаний, выпускающая медицинские дыхательные тренажеры, которые применяются как для профилактики заболеваний дыхательных путей, так и для восстановления после подобных заболеваний, в том числе и после коронавирусной инфекции. Такие тренажеры выпускаются, как правило, в форме ингалятора, то есть у них к дыхательной маске или к мундштуку присоединяется через трубку достаточно большой внешний блок с внутренним механизмом - это главная часть такого тренажера, с помощью внешнего блока и происходит управление потоками воздуха, управление дыханием. Компания предложила нам разработать более компактный вариант тренажера - в виде одной только маски, надеваемой на лицо, без внешнего блока и соединительной трубки. Нужно было рассчитать и смоделировать совершенно новый механизм, чтобы он уместился внутри тонкого корпуса маски, при этом рабочие характеристики тренажера должны были остаться прежними, не ухудшиться, - рассказал директор Инжинирингового центра Самарского университета им. Королёва Иван Зубрилин.
Такой компактный мобильный вариант более удобен для использования. Он легче и занимает меньше места, его проще взять с собой в дорогу. Маска с помощью крепления надежно держится на лице, и тренажером теперь можно будет пользоваться во время спортивных тренировок, например бега или силовых упражнений, просто во время ходьбы или бытовых дел, тренируя дыхательную систему.
Инновационный внутренний механизм маски представляет собой лабиринт воздушных каналов сложной конфигурации, оснащенный регулировочными клапанами и дросселями, которые изменяют воздушное сопротивление каналов и усложняют или упрощают дыхание в зависимости от заданных параметров. С помощью органов управления можно выбрать необходимый режим работы тренажера.
На рынке в настоящее время представлено немало так называемых тренировочных масок для спортсменов - в этих аксессуарах также есть клапаны, с помощью которых можно регулировать силу вдоха-выдоха и тренировать дыхательные мышцы, увеличивая выносливость. Однако, по мнению ряда экспертов, подобные маски, ограничивая поступление воздуха, могут приводить к учащенному поверхностному дыханию и гипервентиляции легких - тренирующийся дышит быстро и неглубоко, это снижает концентрацию углекислого газа в крови и нарушает нормальное протекание обменных процессов в организме.
Разработка самарских ученых по своей конструкции значительно сложнее обычных спортивных масок и является прежде всего медицинским устройством, оказывающим оздоровительное воздействие, в том числе за счет возвратного поступления в организм углекислого газа.
- У данного тренажера есть очень полезная функция - благодаря ему в артериальной крови увеличивается концентрация углекислого газа CO2. Сеть внутренних каналов маски так рассчитана и выстроена, что, когда пользователь тренажера делает выдох, часть выдыхаемого углекислого газа остается внутри каналов и при последующем вдохе человек определенное количество CO2 вдыхает обратно. Углекислый газ - это природный расширитель сосудов, в результате в организме расширяются кровеносные сосуды, исчезают спазмы мелких сосудов, то есть улучшается общее кровоснабжение, а в крови при этом еще и растет концентрация кислорода - организм реагирует на увеличение доли CO2 ростом числа эритроцитов, переносящих кислород, - подчеркнул Иван Зубрилин.
По мнению разработчиков, такой тренажер может пригодиться для улучшения состояния не только при заболеваниях бронхов и легких, но также при нарушениях мозгового кровообращения, ишемической болезни сердца, повышенном давлении и стенокардии.
Справка
Инжиниринговый центр Самарского университета им. Королёва создан в 2021 году по итогам открытого конкурса Министерства науки и высшего образования РФ на предоставление грантов в форме субсидий из федерального бюджета для создания и развития инжиниринговых центров в России. Самарский университет вошел в число 11 вузов-победителей первой очереди конкурса. Победа стала возможной благодаря слаженной работе с участниками консорциума НОЦ мирового уровня "Инженерия будущего" и личной поддержке проекта Инжинирингового центра со стороны губернатора Самарской области Дмитрия Игоревича Азарова.
В числе приоритетных направлений деятельности Инжинирингового центра – разработка цифровых интеллектуальных технологий для машиностроения, создание "цифровых двойников" перспективных газотурбинных двигателей и установок, а также развитие аддитивных технологий и промышленной робототехники, подготовка и переподготовка специалистов высокого уровня для двигателестроительных предприятий России.
Инжиниринговый центр развивается в тесном взаимодействии со стратегическим партнером – ПАО "ОДК-Кузнецов". Реализуемые здесь проекты станут одним из ключевых элементов исследовательской программы развития НОЦ "Инженерия будущего" в части технологических и образовательных проектов платформы "Двигателестроение".
