ITMI981840A1 - Apparecchiatura per agevolare il controllo del ritmo respiratorio - Google Patents

Description

"Apparecchiatura per agevolare il controllo del ritmo respiratorio",

La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura per il controllo e l'ottimizzazione della funzione respiratoria nel corpo umano.

E' noto che l'organismo umano è in grado di fornire le migliori prestazioni dal punto di vista del rendimento fisico, e anche in termini di rilassamento e concentrazione, quando la respirazione viene effettuata secondo ritmi il più possibile regolari. Un esempio tipico di queste tecniche prevede la regolazione delle fasi respiratorie in funzione di riferimenti temporali, ad esempio effettuando una inspirazione ogni n1 secondi ed una espirazione ogni secondi.

Un tale controllo del ritmo respiratorio non fornisce tuttavia risultati pienamente soddisfacenti, perché vi sono in realtà altri parametri fisiologici che influenzano il funzionamento dell'organismo. In particolare, si è trovato che coordinando il ritmo respiratorio con il ritmo cardiaco (vale a dire utilizzando come unità di misura per la respirazione il periodo del battito cardiaco) si ottengono risultati sorprendenti, sia come rendimento fisico di un soggetto sotto sforzo, sia come rilassamento e concentrazione di un soggetto a riposo.

Il ritmo cardiaco è una funzione fisiologica involontaria, variabile nel tempo a seconda delle condizioni emotive e di sforzo fisico compiuto dal soggetto, ed è difficile per una persona normale avere sufficiente sensibilità del proprio ritmo cardiaco da poter ritmare su di esso la respirazione.

Scopo generale della presente invenzione è realizzare un'apparecchiatura che permetta la regolazione controllata della respirazione, al fine di ottimizzare le funzioni fisiologiche dell'organismo.

In vista di tale scopo, si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un'apparecchiatura per la regolazione controllata della respirazione di un soggetto in funzione della frequenza cardiaca, in cui la fase di inspirazione ha una durata pari ad un primo multiplo del periodo del battito cardiaco e la fase di espirazione ha una durata pari ad un secondo multiplo del periodo del battito cardiaco del medesimo soggetto, comprendente un'unità di rilevamento del battito cardiaco, un'unità di calcolo per l'elaborazione dei dati relativi al battito cardiaco in funzione di parametri esterni e per la produzione di segnali di uscita, funzione di detti multipli e parametri esterni, che pilotano mezzi di segnalazione atti a costituire guida delle fasi di inspirazione e di espirazione.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione e i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

La Fig.1 rappresenta uno schema a blocchi del sistema per la regolazione controllata del ritmo respiratorio secondo l'invenzione.

La Fig.2 rappresenta una vista schematica di un'apparecchiatura per la regolazione controllata del ritmo respiratorio, che utilizza i principi innovativi dell'invenzione.

La Fig.3 rappresenta una vista in dettaglio, sezionata, dell'apparecchiatura di Fig.2.

La Fiq.4 mostra uno schema di funzionamento dell'apparecchiatura di Fig.2.

Come visibile nel diagramma a blocchi di Fig.1, il sistema di regolazione della funzione respiratoria secondo l'invenzione comprende un'unità di calcolo predisposta per ricevere i dati relativi alla frequenza cardiaca trasmessi da un rilevatore di battito cardiaco, opportunamente applicato al corpo dell 'utilizzatore.

Il sistema per la regolazione del ritmo respiratorio secondo l’invenzione comprende inoltre un dispositivo di guida o stimolatore della respirazione, comandato da segnali di uscita dall'unità di calcolo, per segnalare all1utilizzatore i tempi e le modalità di esecuzione delle fasi di inspirazione ed espirazione.

L’elaborazione dei dati da parte dell’unità di calcolo avviene vantaggiosamente in funzione anche di parametri esterni, che possono variare a seconda delle caratteristiche fisiche dell'utilizzatore, delle condizioni di applicazione (a riposo o sotto sforzo), del rapporto che si desidera mantenere fra durata della fase inspiratoria e durata della fase espiratoria, ecc.

Ad esempio, risultati soddisfacenti si sono ottenuti mantenendo la fase di inspirazione pari a due battiti cardiaci e la fase di espirazione pari a tre battiti cardiaci. In tal caso, è introdotto nell'unità di calcolo, ad esempio tramite tastiera, il valore dei multipli (2 e 3) per ottenere un segnale di uscita che abbia come unità di tempo il periodo del battito cardiaco e il cui ciclo sia determinato dai multipli impostati.

In ogni caso, come detto, tali valori sono soltanto indicativi, potendo variare in funzione delle caratteristiche del soggetto e delle condizioni di applicazione del trattamento.

Il sistema per la regolazione controllata del ritmo respiratorio secondo l'invenzione può eventualmente comprendere un rilevatore della respirazione dell'utilizzatore, così da inviare all'unità di calcolo i dati relativi alla frequenza reale di respirazione della persona che si sottopone al trattamento. Nel caso in cui la frequenza reale di respirazione sia differente da quella ottimale prevista dall'unità di calcolo e segnalata dai mezzi di segnalazione della respirazione, l'unità di calcolo può elaborare un transitorio (della durata di alcuni minuti), durante il quale il ritmo di respirazione guidata viene gradualmente portato ad avvicinarsi al ritmo ottimale, a partire da quello rilevato.

In alternativa, possono essere previsti mezzi visualizzatori dello scostamento fra il ciclo rilevato e quello desiderato, per permettere al soggetto di adeguare il primo al secondo.

In Fig.2 è mostrata una forma di realizzazione di un'apparecchiatura (indicata genericamente con 10) che utilizza i principi di funzionamento descritti nel diagramma di Fig.l. L'apparecchiatura 10 è costruttivamente realizzata come un supporto per la testa del soggetto che si sottopone al trattamento, vantaggiosamente applicabile ad un lettino 11.

Come ben visibile anche nelle figure 3 e 4, l'apparecchiatura 10 comprende un'unità di calcolo 12 connessa, mediante un conduttore elettrico 13, con un rilevatore del battito cardiaco 14. 11 rilevatore della frequenza cardiaca qui mostrato è vantaggiosamente costituito da un sensore posto dietro l'orecchio dell'utilizzatore per rilevare il flusso sanguigno attraverso una misurazione delle variazioni dell'assorbimento luminoso in tale area del corpo. Naturalmente, possono essere utilizzati per questo scopo altri dispositivi noti, basati sulla misurazione della conducibilità elettrica, oppure misuratori ottici o sonori, eventualmente applicati ad altre parti del corpo.

L'apparecchiatura 10 comprende inoltre uno stimolatore 15 del ritmo respiratorio (che costituisce un esempio di dispositivo di guida della respirazione mostrato in Fig.l), comandato dall'unità di calcolo 12. Lo stimolatore 15 ha lo scopo di segnalare al-1 1utilizzatore quando inspirare ed espirare, stimolando tali funzioni con la determinazione dell'assetto del capo che invita alla respirazione.

Nella forma di realizzazione mostrata, lo stimolatore 15 è costituito da un cuscino a spessore variabile, qui schematizzato come comprendente un telaio oscillante 16, azionato dalla rotazione di una camma 17 attorno ad un alberino 18 connesso con un motore elettrico non raffigurato.

La rotazione della camma 17 provoca alternativamente il sollevamento e l'abbassamento della superficie d'appoggio del cuscino (come indicato dalla freccia A in Fig.2) fra la posizione abbassata raffigurata con linea continua e la posizione sollevata raffigurata con linea tratteggiata. In particolare, l'abbassamento del cuscino segnala all1utilizzatore la fase di inspirazione, mentre il sollevamento del cuscino gli segnala la fase di espirazione, guidando il naturale movimento della testa a seguito della dilatazione e contrazione toracica durante lo svolgimento delle fasi respiratorie. La velocità istantanea della camma è pilotata dal segnale prodotto dall'unità di calcolo.

In Fig.4 è mostrato (in modo schematico) anche un rilevatore 19 della respirazione, che può essere costituito da elettrodi, fotoaccoppiatori, sensori ottici o acustici posti sul torace o sulla schiena dell ' utilizzatore, oppure da rilevatori meccanici o elettromeccanici posti in corrispondenza del naso o della bocca per misurare il flusso d'aria inspirata ed espirata. Il rilevatore 19 è collegato, tramite un conduttore elettrico 20, con l'unità di calcolo 12 per fornire a questa i valori misurati, allo scopo di eseguire un raffronto fra i dati teorici della respirazione e quelli reali ed effettuare un eventuale transitorio di avvicinamento della respirazione reale a quella ottimale.

E' a questo punto chiaro come il sistema per la regolazione controllata del ritmo respiratorio secondo l'invenzione raggiunga gli scopi prefissati.

Naturalmente, il sistema di regolazione della funzione respiratoria secondo l'invenzione può essere applicato ad apparecchi di vario tipo, con differenti caratteristiche costruttive a seconda dell'utilizzo a cui sono destinati e delle modalità di segnalamento e di guida delle fasi della respirazione. I collegamenti fra l'unità di calcolo e i dispositivi di rilevazione della respirazione e del battito cardiaco possono essere realizzati in telemetria, anziché mediante connessioni elettriche.

Lo stimolatore, che guida il ritmo della respirazione, può essere limitato all'emissione di un segnale tattile, visivo o sonoro, che costituisce elemento di sola segnalazione a cui deve reagire il soggetto per regolare il proprio ritmo respiratorio. Esso può anche comprendere un elemento azionatore che applica al corpo della persona un’azione fisica diretta, che favorisca il movimento stesso che causa l'inspirazione e l'espirazione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per la regolazione controllata della respirazione di un soggetto in funzione della freguenza cardiaca, in cui la fase di inspirazione ha una durata pari ad un primo multiplo del periodo del battito cardiaco e la fase di espirazione ha una durata pari ad un secondo multiplo del periodo del battito cardiaco del medesimo soggetto, comprendente un'unità di rilevamento del battito cardiaco (14), un'unità di calcolo (12) per l'elaborazione dei dati relativi al battito cardiaco in funzione di parametri esterni e per la produzione di segnali di uscita, funzione di detti multipli e parametri esterni, che pilotano mezzi di segnalazione (15) atti a costituire guida delle fasi di inspirazione e di espirazione.
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di segnalazione (15) sono percepibili dal soggetto.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di segnalazione (15) sono pilotati a causare un movimento del corpo del soggetto, favorente alternativamente l'inspirazione e l'espirazione.
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di segnalazione (15) segnalano almeno l'inizio delle fasi di inspirazione ed espirazione.
5. 5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un'unità di rilevamento della respirazione (19), connessa con l'unità di calcolo (12) per un raffronto fra la respirazione reale e quella teorica desiderata, calcolata dall'unità di calcolo (12).
6. 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che i segnali di uscita dall'unità di calcolo (12) pilotano un progressivo avvicinamento del ritmo di respirazione reale al ritmo di respirazione teorico desiderato.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di segnalazione comprendono un supporto (15) per la testa dell'utilizzatore, comandato dal segnale di uscita dall'unità di calcolo (12) ad abbassarsi durante la fase di inspirazione e a sollevarsi durante la fase di espirazione, nel senso di accompagnare la testa nel movimento naturalmente impressole dalla dilatazione e contrazione toracica.
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che il supporto (15) è un cuscino dotato di telaio oscillante (16) fra dette posizioni sollevata e abbassata, azionato dalla rotazione di una camma (17).
9. 9. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'unità di rilevamento del battito cardiaco (14) è costituita da un sensore posizionabile dietro l'orecchio dell 'utilizzatore per misurare il flusso sanguigno.
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che l'unità di rilevamento della respirazione (19) è costituita da sensori posizionatili in corrispondenza del torace.