RU2550127C1

RU2550127C1 - Hardware-software complex for estimating condition of respiration regulating system and method of application thereof

Info

Publication number: RU2550127C1
Application number: RU2014102286/14A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Дьяченко; Александр Владимирович Суворов; Юрий Алексеевич Шулагин; Евгений Сергеевич Ермолаев; Александр Олегович Гончаров
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-05-10

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: elaborated hardware-software complex is intended for application in conditions of a polyclinic, in limited closed volumes, with a person staying in which can be connected with the change of the respiratory centre sensitivity to breathing gases (Oand CO) in a changed gas medium, as well as in specialised research institutions for carrying out experiments aimed at the study of the human cardiorespiratory system. The elaborated complex consists of three units: a unit of gas distribution (A1), a unit of gas supply (A2), a unit of collection and processing data and system control (A3). Unit A1 represents a closable and openable breathing circuit. The unit includes the following main elements, connected to each other by means of tubes: a metal reservoir with a bag, a ventilator, a chemical absorber of carbon dioxide (CA), a regulator of flow through CA, a system of valves and three-way taps, hoses, a valve box, as well as a device, made with a possibility of realisation of biological feedback (BFB) by the patient's noting their state and transmission of data about the state into a terminal device of unit A3. The unit of gas supply is made with a possibility of regulated supply of gases into unit A1 by means of an electrically controlled choke, with atmospheric air or atmospheric air with an increased or reduced oxygen content being used as the supplied gases. The unit of collection and processing of data and system control includes a terminal device with software, realising control over movement of the gases and their parameters in unit A1. The said control is possible in a manual, automatic mode; as well as with an account of signals, obtained from BFB device; sensors of concentrations of gases, sensors of flows, sensors of measurement of physiological parameters, information from which is transmitted into the terminal device by means of a converter. The method of estimating the condition of the respiration regulating system by means of the elaborated hardware-software complex includes carrying out a number of stages. First, a preparatory stage is realised at which the dosed supply of gases from the unit of gas supply (A2) into the unit of gas distribution (A1) is performed. Continuous mixing of the gases in the respiratory circuit is realised during the time of supply of the gases into unit A1 in course of entire rebreathing by operation of an air pump. After that, a stage of estimating the condition of the respiration regulating system is performed, for which purpose the tested person is connected to a respirator, connected to the valve box via a filter, and performs breathing through the mouth with the closed nasal way, with inhalation being made through an inhalation hose and exhalation - through an exhalation hose. At the beginning of the stage of estimating the condition of the respiration regulating system HSC is set in a free respiration mode, in which the respiratory circuit is closed, and the tested person performs breathing with atmospheric air through the inhalation and exhalation hoses, the system of three-way taps, with the determination of a value of partial oxygen, carbon dioxide in alveolar air and ventilation of the tested person's lungs. After that, a manoeuvre of arbitrary hyperventilation is performed in the free respiration mode until a specified safe gas composition of exhaled air is achieved. After that, by switching the three-way taps the tested person passes into the mode of rebreathing, before which the tested person performs deep exhalation into atmosphere, then realises inhalation-exhalation from the circuit. The tested person breathes from the box space outside the bag, atmospheric air enters and leaves the bag simultaneously through the sensor of the air flow, with measuring in this way parameters of lung ventilation. Finally, transfer into the free respiration mode is performed by switching the three-way taps. The said results are achieved due to the possibility of applying only own metabolic carbon dioxide for performing a hypercapnic impact; application of the principle of complex control by means of feedback; application of an oxygen generator for filling the system with a hyperoxic mixture and dosed supply of oxygen into the system, applied in the test of respiration with the hyperoxic gas mixture and with the support of constant oxygen concentration (isooxic gas mixture) in the system; automation of measurements.EFFECT: provision of safe, objective and comprehensive estimation of operation of the person's respiration regulating system.31 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для оценки состояния системы регуляции дыхания. Разработанный аппаратно-программный комплекс предназначен для применения в поликлинических условиях, в ограниченных замкнутых объемах, пребывание человека в которых может быть сопряжено с изменениями чувствительности дыхательного центра к дыхательным газам (O₂ и CO₂) в измененной газовой среде, а также в специализированных научно-исследовательских учреждениях для проведения экспериментов с целью исследования кардиореспираторной системы человека.The invention relates to medicine and can be used to assess the state of the respiratory regulation system. The developed hardware-software complex is intended for use in outpatient conditions, in limited confined volumes, the presence of a person in which may be associated with changes in the sensitivity of the respiratory center to respiratory gases (O ₂ and CO ₂ ) in an altered gas environment, as well as in specialized scientific and research institutions to conduct experiments to study the cardiorespiratory system of a person.

Нарушения внешнего дыхания, возникающие при хронических обструктивных болезнях легких, при астме и других заболеваниях составляют значительную часть социально значимых заболеваний. При этих и других заболеваниях часто возникают расстройства регуляции дыхания. Компенсация дыхательной недостаточности в значительной степени определяется характеристиками системы регуляции дыхания. Хотя в настоящее время разработаны методики определения чувствительности дыхания человека к углекислому газу и кислороду, они практически не используются, так как требуют выполнения большого количества манипуляций. Кроме того, важной проблемой остается плохая сопоставимость результатов, полученных с помощью разных методик.Disturbances of external respiration arising from chronic obstructive pulmonary diseases, asthma and other diseases constitute a significant part of socially significant diseases. With these and other diseases, respiratory regulation disorders often occur. Compensation of respiratory failure is largely determined by the characteristics of the respiratory regulation system. Although currently developed methods for determining the sensitivity of human respiration to carbon dioxide and oxygen, they are practically not used, since they require a large number of manipulations. In addition, the poor comparability of the results obtained using different techniques remains an important problem.

Известны следующие устройства для оценки состояния системы регуляции дыхания:The following devices are known for assessing the state of the respiratory regulation system:

- для оценки ответа дыхательного центра в условиях гипербарии (Яхонтов Б.О., Шулагин Ю.А. Вентиляторная реакция на CO₂ у водолазов при действии различных гипербарических факторов. В кн.: "Гипербарическая медицина", материалы VII Международного Конгресса по гипербарической медицине, 2-6 сентября 1981, т.2, Изд, "Наука", М., 1983 г., с.195-198; Суворов А.В. Внешнее дыхание и газообмен человека во время длительного пребывания в условиях гипербарии. Дисс. на соиск. уч.ст.к.м.н., Москва, ИМБП, 1986, 137 с.);- to assess the response of the respiratory center in hyperbaric conditions (Yakhontov B.O., Shulagin Yu.A. Ventilatory response to CO ₂ in divers under the influence of various hyperbaric factors. In the book: "Hyperbaric medicine", proceedings of the VII International Congress on Hyperbaric Medicine , September 2-6, 1981, vol. 2, Publishing House, "Science", M., 1983, pp. 195-198; Suvorov A.V. External respiration and gas exchange of a person during a prolonged stay in hyperbaric conditions. on the postgraduate student of medical sciences, Moscow, IBMP, 1986, 137 p.);

- аппаратно-программный комплекс (АПК) для определения влияния гиперкапнии на вентиляцию человека (Шулагин Ю.А., Дьяченко А.И., Ермолаев Е.С., Гончаров А.О. Разработка метода оценки чувствительности дыхания человека к углекислому газу для применения в гравитационной физиологии // Технологии живых систем, 2012. Том 9, №10, стр.14-22; Eugene S. Ermolaev, Alexander I. Dyachenkol, Yury A. Shulagin, Alexander O. Goncharov, Artem V. Demin. Effect of head-down human body position on chemoreflex control of Breathing // М. Long (Ed.): World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, IFMBE Proceedings, vol.39, pp.2068-2071, 2012. www.springerlink.com. ISSN: 1680-0737.)- a hardware-software complex (AIC) for determining the effect of hypercapnia on human ventilation (Shulagin Yu.A., Dyachenko A.I., Ermolaev E.S., Goncharov A.O. Development of a method for assessing the sensitivity of human respiration to carbon dioxide in gravitational physiology // Technologies of living systems, 2012. Volume 9, No. 10, pp. 14-22; Eugene S. Ermolaev, Alexander I. Dyachenkol, Yury A. Shulagin, Alexander O. Goncharov, Artem V. Demin. Effect of head-down human body position on chemoreflex control of breathing // M. Long (Ed.): World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, IFMBE Proceedings, vol. 39, pp.2068-2071, 2012. www.springerlink.com ISSN: 1680-0737.)

- аппаратно-программная экспериментальная установка для определения влияния гипоксии и гиперкапнии на вентиляцию человека в условиях невесомости (Prisk, G. Kim, Ann R. Elliott, and John B. West. Sustained microgravity reduces the human ventilatory response to hypoxia but not to hypercapnia. J Appl Physiol 88: 1421-1430, 2000).- hardware-software experimental setup for determining the effect of hypoxia and hypercapnia on human ventilation in zero gravity (Prisk, G. Kim, Ann R. Elliott, and John B. West. Sustained microgravity reduces the human ventilatory response to hypoxia but not to hypercapnia. J Appl Physiol 88: 1421-1430, 2000).

- аппаратно-программный комплекс (АПК) для определения влияния кислорода и углекислого газа на вентиляцию человека (Duffin, J., 2007. Measuring the ventilatory response to hypoxia. J. Physiol. 584, p.285-293.), развивающий классический метод Read D.J.C. A clinical method for assessing the ventilatory response to carbon dioxide. // Aust. Ann. Med. 1967, V.16, N 1, P.20-32.- a hardware-software complex (APC) for determining the effect of oxygen and carbon dioxide on human ventilation (Duffin, J., 2007. Measuring the ventilatory response to hypoxia. J. Physiol. 584, p. 285-293.), developing a classical method Read DJC A clinical method for assessing the ventilatory response to carbon dioxide. // Aust. Ann. Med. 1967, V.16, N 1, P.20-32.

Однако проведенные экспериментальные исследования дыхания с участием водолазов при моделировании глубоководных погружений и микрогравитации, в космическом полете выявили новые факты, указывающие на необходимость дополнительного исследования регуляции дыхания, в том числе у водолазов и у космонавтов в ходе космического полета. В частности, в космическом полете выявлено увеличение продолжительности задержки дыхания, причины которого остаются гипотетическими.However, experimental studies of breathing with the participation of divers in modeling deep-sea diving and microgravity in space flight revealed new facts indicating the need for additional studies of breathing regulation, including among divers and astronauts during space flight. In particular, in space flight an increase in the duration of the breath-holding was revealed, the reasons for which remain hypothetical.

Известные устройства-аналоги имеют следующие недостатки:Known analog devices have the following disadvantages:

1) необходимо дополнительное оборудование, в частности баллоны со сжатым углекислым газом и кислородом, что не позволяет использовать устройство в условиях, не допускающих использования баллонов;1) additional equipment is necessary, in particular cylinders with compressed carbon dioxide and oxygen, which does not allow the device to be used in conditions that do not allow the use of cylinders;

2) скорости нарастания концентрации CO₂ и снижения концентрации O₂ определяются объемом мешка, трубок и легких человека, а также скоростью потребления кислорода и выделения углекислого газа, поэтому не могут произвольно варьироваться. Различия указанных характеристик обследуемых приводят к различию скоростей нарастания CO₂, что может привести к ошибочной интерпретации результатов.2) the rate of increase in the concentration of CO ₂ and decrease in the concentration of O ₂ is determined by the volume of the bag, tubes and lungs of a person, as well as the rate of oxygen consumption and carbon dioxide evolution, therefore, they cannot vary arbitrarily. Differences in these characteristics of the subjects lead to differences in the rates of CO ₂ rise, which can lead to an erroneous interpretation of the results.

3) плохая сопоставимость результатов, полученных с помощью разных методик.3) poor comparability of the results obtained using different methods.

Недостатки аналогов устранены в разработанном комплексе.The disadvantages of analogues are eliminated in the developed complex.

Задачей, решаемой в изобретении, явилась разработка аппаратно-программного комплекса, предназначенного для исследования системы регуляции дыхания человека, устраняющего недостатки аналогов.The problem to be solved in the invention was the development of a hardware-software complex designed to study the system of regulation of human respiration, eliminating the disadvantages of analogues.

Достигаемый результат заключается в обеспечении безопасной, объективной и развернутой оценки работы системы регуляции дыхания человека.The achieved result is to provide a safe, objective and comprehensive assessment of the functioning of the human respiratory regulation system.

Технический результат достигается за счет:The technical result is achieved due to:

- возможности использования только собственного метаболического углекислого газа для оказания гиперкапнического воздействия;- the possibility of using only its own metabolic carbon dioxide to exert a hypercapnic effect;

- использования принципа управления комплексом посредством обратной связи, под которой подразумевается управление потоком газовой смеси через химический поглотитель ХП (15) или байпас за счет вентилятора (12) (вентилятора). При этом величины потоков через ХП (15) и байпас зависят от содержаний углекислого газа и кислорода в контуре, а также вентиляции человека. Производительность (поток) вентилятора (12) подстраивается под собственную вентиляцию человека так, чтобы человек не ощущал сопротивления контура вентиляции;- the use of the principle of controlling the complex through feedback, which means controlling the flow of the gas mixture through the chemical absorber CP (15) or bypass due to the fan (12) (fan). At the same time, the values of flows through CP (15) and bypass depend on the contents of carbon dioxide and oxygen in the circuit, as well as human ventilation. The performance (flow) of the fan (12) is adjusted to the person’s own ventilation so that the person does not feel the resistance of the ventilation circuit;

- использования генератора кислорода для заполнения системы гипероксической смесью и дозированной подачи кислорода в систему, применяемых в тесте дыхания гипероксической газовой смесью и при поддержании в системе постоянной концентрации кислорода (изооксическая газовая смесь);- use of an oxygen generator to fill the system with a hyperoxic mixture and dosed oxygen supply to the system used in the breath test with a hyperoxic gas mixture and while maintaining a constant oxygen concentration in the system (isoxic gas mixture);

- автоматизации измерений.- automation of measurements.

Разработанный комплекс состоит из трех блоков:The developed complex consists of three blocks:

A1 - Блок газораспределения.A1 - gas distribution unit.

A2 - Блок подачи газов.A2 - Gas supply unit.

A3 - Блок сбора, обработки данных и управления системойA3 - Data Acquisition and Control Unit

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг.1 представлена схема АПК.Figure 1 presents the scheme of the agro-industrial complex.

На Фиг.2. представлена функциональная схема работы АПК.Figure 2. The functional scheme of the agricultural industry is presented.

На фиг.1и фиг.2 обозначено:In figure 1 and figure 2 is indicated:

1) - датчик воздушного потока,1) - air flow sensor,

2) - фильтр,2) - filter,

3) - загубник,3) - mouthpiece,

4) - клапанная коробка,4) - valve box,

5) - газозаборник газоанализатора,5) - gas intake gas analyzer,

6) - штанга,6) - rod

7) - шланг,7) - hose

8) - планшет,8) - tablet,

9) - трехходовой кран,9) - three-way valve,

10) - четырех ходовой кран (смыкает/размыкает контур),10) - four-way valve (closes / opens the circuit),

11) - бокс с мешком,11) - boxing with a bag,

12) - нагнетатель воздуха с электроприводом,12) - electric supercharger,

13) - медицинский столик,13) - a medical table,

14) - трехходовой кран с электроприводом,14) - three-way valve with electric drive,

15) - химический поглотитель CO₂ (ХП),15) - chemical absorber CO ₂ (CP),

16) - блок управления электроприводом,16) - electric drive control unit,

17) - блок питания,17) - power supply,

18) - блок формирования газовой смеси,18) - block forming a gas mixture,

19) - электроуправляемый дроссель,19) - electrically controlled throttle,

20) - подставка под терминальное устройство,20) - stand for the terminal device,

21) - терминальное устройство,21) - terminal device,

22) - блок беспроводной передачи данных,22) - block wireless data transmission,

23) - газоанализаторы,23) - gas analyzers,

24) - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),24) - analog-to-digital Converter (ADC),

25) - патрубок.25) - pipe.

Фиг.3. Определение вентиляционной реакции на CO₂ при гипоксически-гиперкапническом возвратном дыхании:Figure 3. Determination of ventilation response to CO ₂ during hypoxic-hypercapnic breathing:

A - парциальное давление O₂,A is the partial pressure of O ₂ ,

B - парциальное давление CO₂,B is the partial pressure of CO ₂ ,

C - скорость дыхательного потока,C is the respiratory flow rate,

D - пример анализа вентиляционной реакции испытателя.D is an example of analysis of a tester's ventilation reaction.

Фиг.4. Определение вентиляционной реакции на CO₂ при гипероксически-гиперкапническом возвратном дыхании:Figure 4. Determination of the ventilation reaction to CO ₂ in hyperoxic-hypercapnic respiration:

D - пример анализа вентиляционной реакции испытуемого.D is an example of an analysis of a subject’s ventilation response.

Блок газораспределения (A1)Valve timing unit (A1)

Блок газораспределения представляет собой замыкаемый и размыкаемый дыхательный контур. В состав блока входят следующие основные элементы, соединенные между собой посредством трубок:The gas distribution unit is a lockable and unlockable breathing circuit. The block consists of the following main elements interconnected by means of tubes:

1) металлическая емкость с мешком (11),1) a metal container with a bag (11),

2) вентилятор (12),2) fan (12),

3) химический поглотитель углекислого газа (ХП) (15),3) chemical absorber of carbon dioxide (CP) (15),

4) регулятор потока (14) через ХП (15),4) flow regulator (14) through HP (15),

5) система клапанов и трехходовых кранов, шлангов, клапанной коробки (4),5) a system of valves and three-way valves, hoses, valve box (4),

6) устройство (8), выполненное с возможностью реализации биологической обратной связи (БОС) посредством отметки испытуемым своего состояния и передачи данных о состоянии в терминальное устройство (21) блока A3.6) a device (8) made with the possibility of implementing biological feedback (BFB) by marking the subject with his condition and transmitting status data to the terminal device (21) of block A3.

Элементы (A1) соединены между собой трубками большого сечения, что обеспечивает малое сопротивление дыханию. Блок наполняется дыхательной газовой смесью определенного состава. Газораспределение регулируется выбором направлений потоков путем переключения системы трехходовых кранов (9), скоростью потока и начальными параметрами наполняемой газовой смеси в контуре. Небольшой рабочий объем дыхательного контура (35 литров) при отключенном ХП (15) обеспечивает высокую скорость наполнения системы углекислым газом, регулируемое сечение потока через ХП (15) и байпас посредством электроуправляемого крана (14) и скорость потока посредством вентилятора (12) позволяют варьировать скорость наполнения системы в широком диапазоне.Elements (A1) are interconnected by tubes of large cross section, which provides low resistance to breathing. The block is filled with a respiratory gas mixture of a certain composition. The gas distribution is regulated by the choice of flow directions by switching the three-way valve system (9), the flow rate and the initial parameters of the filled gas mixture in the circuit. The small working volume of the breathing circuit (35 liters) with the CP turned off (15) provides a high rate of filling the system with carbon dioxide, the adjustable flow cross section through the CP (15) and bypass by means of an electrically operated valve (14) and the flow rate by means of a fan (12) allow you to vary the speed filling systems in a wide range.

Блок сбора, обработки данных и управления системой (A3)System data acquisition and processing unit (A3)

В состав блока входят следующие основные элементы:The block includes the following main elements:

1) терминальное устройство (21) с программным обеспечением, реализующим управление движением газов и их параметрами в блоке A1,1) terminal device (21) with software that implements control of the movement of gases and their parameters in block A1,

2) газоанализаторы (23),2) gas analyzers (23),

3) датчики воздушных потоков (1),3) air flow sensors (1),

4) датчики измерения физиологических параметров, информация с которых посредством аналого-цифрового преобразователя АЦП (24) передается на терминальное устройство (21).4) sensors for measuring physiological parameters, information from which is transmitted through an analog-to-digital converter to the ADC (24) to a terminal device (21).

Данный блок выполнен с возможностью аппаратно-программного управления газовым составом дыхательной смеси и оценки состояния системы регуляции дыхания.This unit is made with the possibility of hardware-software control of the gas composition of the respiratory mixture and assessment of the state of the respiratory regulation system.

Работа на АПК выполняется в два этапа: подготовительный этап и этап оценки состояния системы регуляции дыхания.Work on the agricultural sector is carried out in two stages: the preparatory stage and the stage of assessing the state of the respiratory regulation system.

Этап оценки состояния системы регуляции дыхания производится последовательно в двух режимах работы АПК.The stage of assessing the state of the respiratory regulation system is carried out sequentially in two operating modes of the AIC.

Задаваемыми с помощью аппаратно-программного управления режимами являются:The modes set with the help of hardware-software control are:

1) Режим дыхания атмосферным воздухом, в котором реализуются и исследуются следующие маневры: спокойное дыхание, задержка дыхания, гипервентиляция и восстановление после возвратного дыхания.1) The breathing mode of atmospheric air, in which the following maneuvers are implemented and investigated: calm breathing, holding the breath, hyperventilation and recovery after return breathing.

2) Режим возвратного дыхания, в котором реализуются и исследуются следующие маневры: а) гипоксически-гиперкапническое, гипоксически-изокапническое, гипероксически-гиперкапническое, изооксически-гиперкапническое, гипоксически-пойкилокапническое возвратное дыхание;2) The mode of return breathing, in which the following maneuvers are implemented and investigated: a) hypoxic-hypercapnic, hypoxic-isocapnic, hyperoxic-hypercapnic, isoxic-hypercapnic, hypoxic-poikilokapnic return breathing;

б) задержка дыхания, гипервентиляция.b) breath holding, hyperventilation.

АПК позволяет провести тесты, включающие последовательно разные режимы дыхания:AIC allows you to conduct tests that consistently include different breathing patterns:

1) Тест «Определение вентиляционной реакции на CO₂ при гипоксически-гиперкапническом возвратном дыхании», включающий спокойное дыхание атмосферным воздухом, гипервентиляцию атмосферным воздухом, гипоксически-гиперкапническое возвратное дыхание, спокойное дыхание атмосферным воздухом. На фиг.3 приведен пример выполнения теста.1) Test "Determining the ventilation reaction to CO ₂ during hypoxic-hypercapnic return breathing", including calm breathing in atmospheric air, hyperventilation of atmospheric air, hypoxic-hypercapnic return breathing, calm breathing in atmospheric air. Figure 3 shows an example of a test.

2) Тест «Определение вентиляционной реакции на CO₂ при гипероксически-гиперкапническом возвратном дыхании», включающий спокойное дыхание атмосферным воздухом, гипервентиляцию атмосферным воздухом, гипероксически-гиперкапническое возвратное дыхание, спокойное дыхание атмосферным воздухом. На фиг.4 приведен пример выполнения теста.2) Test "Determining the ventilation reaction to CO ₂ during hyperoxic-hypercapnic return breathing", including calm breathing in atmospheric air, hyperventilation of atmospheric air, hyperoxic-hypercapnic return breathing, calm breathing in atmospheric air. Figure 4 shows an example of a test.

3) Прочие необходимые тесты.3) Other necessary tests.

Преимущества предложенного комплекса и проводимых с его помощью тестов заключаются в следующем: без применения баллонов со сжатым газом удается быстро получить характеристики состояния (хемочувствительности) системы регуляции дыхания при различных воздействиях. Например, найденные на фиг.3D параметры A и B линейной аппроксимации зависимости вентиляции легких Vi от PCO₂ характеризуют состояние (хемочувствительность) системы регуляции дыхания к CO₂ при гипоксически-гиперкапническом воздействии. Анализ зависимости вентиляции от PCO₂ вполне оправдан, так как уровень PO₂ не опускается ниже 60 мм рт.ст. Поэтому гипоксия изменяет только чувствительность к CO₂, но не является существенным действующим фактором, который мог бы вносить самостоятельный вклад в вентиляцию легких.The advantages of the proposed complex and the tests carried out with its help are as follows: without the use of cylinders with compressed gas, it is possible to quickly obtain the characteristics of the state (chemosensitivity) of the respiratory regulation system under various influences. For example, the parameters A and B found in Fig. 3D of a linear approximation of the dependence of lung ventilation Vi on PCO ₂ characterize the state (chemosensitivity) of the respiratory regulation system to CO ₂ under hypoxic-hypercapnic exposure. Analysis of the dependence of ventilation on PCO ₂ is justified, since the level of PO ₂ does not fall below 60 mm Hg. Therefore, hypoxia changes only the sensitivity to CO ₂ , but is not a significant active factor that could make an independent contribution to lung ventilation.

При дыхании гипероксической смесью выключаются периферические рецепторы синокаротидной рефлексогенной зоны. Остается только вклад центральных (медуллярных) хеморецепторов. На фиг.4D дается оценка параметров A и B, характеризующих этот вклад.When breathing a hyperoxic mixture, the peripheral receptors of the synocarotid reflexogenic zone are turned off. All that remains is the contribution of the central (medullary) chemoreceptors. On fig.4D gives an assessment of the parameters A and B, characterizing this contribution.

Другие дополнительные тесты с разными уровнями парциальных давлений кислорода и углекислого газа позволят идентифицировать зависимость вентиляции от альвеолярных/артериальных парциальных давлений газов с учетом неаддитивности влияния гипоксии и гипероксии (т.е. наличия компоненты вентиляции, связанной как с парциальным давлением кислорода, так и с парциальным давлением углекислого газа).Other additional tests with different levels of partial pressures of oxygen and carbon dioxide will allow us to identify the dependence of ventilation on alveolar / arterial partial pressures of gases, taking into account the non-additivity of the effect of hypoxia and hyperoxia (i.e. the presence of a ventilation component associated with both the partial pressure of oxygen and partial carbon dioxide pressure).

Блок подачи газов (A2)Gas supply unit (A2)

Данный блок обеспечивает регулируемую подачу в блок A1 газовой смеси посредством электроуправляемого дросселя (19). В состав блока входит блок формирования газовой смеси (18), в качестве которого может использоваться генератор кислорода, причем для генерации кислорода используется любой генератор кислорода, в том числе может быть адсорбционный генератор кислорода, при этом заполнение блока A1 углекислым газом может происходить только за счет газа, выделяющегося у обследуемого человека в результате собственного метаболизма.This unit provides an adjustable supply of gas mixture to unit A1 by means of an electrically controlled throttle (19). The unit includes a gas mixture forming unit (18), which can be used as an oxygen generator, and any oxygen generator is used to generate oxygen, including an adsorption oxygen generator, and filling block A1 with carbon dioxide can only occur due to gas released from the examined person as a result of their own metabolism.

Кроме того, в АПК реализованы следующие конструктивные особенности.In addition, the following design features are implemented in the agricultural sector.

Дыхательный контур вмонтирован в передвижной медицинский столик (13) на колесиках с тормозом, исключающим передвижение столика во время проведения экспериментов.The respiratory circuit is mounted in a mobile medical table (13) on wheels with a brake, which excludes the movement of the table during the experiments.

В конструкции установки предусмотрены площадки для установки газоанализаторов (23) и контейнера для специальных переходников, запасных частей и прочих деталей.The design of the installation includes platforms for installing gas analyzers (23) and a container for special adapters, spare parts and other details.

Установка оборудована подставкой (20) под терминальное устройство (21), которая легко складывается и крепится ремнями к боковой стороне установки для удобной транспортировки.The unit is equipped with a stand (20) for the terminal device (21), which is easy to fold and fasten with straps to the side of the unit for convenient transportation.

Установка оборудована штангой-держателем (6) для клапанной коробки (4), подключаемой к испытуемому. Штанга-держатель (6) позволяет перемещать и закреплять клапанную коробку в пространстве относительно испытуемого, что позволяет проводить исследования в различных позах и условиях, не причиняя неудобства испытуемому.The unit is equipped with a rod-holder (6) for the valve box (4) connected to the subject. The holder bar (6) allows you to move and fix the valve box in space relative to the subject, which allows you to conduct research in various poses and conditions, without causing inconvenience to the subject.

Конструкцией предусмотрен специальный кронштейн непосредственно перед испытуемым под планшет (8) или панель со шкалой для субъективной оценки испытуемым нагрузки на свое дыхание во время тестов с использованием индекса по Боргу.The design provides for a special bracket directly in front of the test subject under the tablet (8) or a panel with a scale for subjectively assessing the test load on their breathing during tests using the Borg index.

Конструкция является быстро разборной, что позволяет продезинфицировать ее отдельные части после длительных экспериментов.The design is quickly collapsible, which allows to disinfect its individual parts after lengthy experiments.

Конструкция предусматривает мешок-чехол, полностью закрывающий установку, что обеспечивает защиту от загрязнений при транспортировке или длительном хранении.The design provides a bag-cover that completely covers the installation, which provides protection against pollution during transportation or long-term storage.

Работа АПК для оценки состояния системы регуляции дыхания реализуется следующим образом.The work of the AIC to assess the state of the respiratory regulation system is implemented as follows.

Перед исследованием выполняется подготовительный этап, в котором осуществляется дозированная подача газов из блока подачи газов (A2) в блок газораспределения (A1). Характеристики газовой смеси контролируются с интерфейса АПК. После наполнения системы газовой смесью дыхательный контур замыкается, вентилятор (12) непрерывно перемешивает смесь в дыхательном контуре, а поток через ХП (15) перекрыт посредством крана с электроприводом (14). Обратный клапан исключает самопроизвольное поглощение углекислого газа из контура при перекрытом ХП (15).Before the study, a preparatory stage is carried out in which a metered supply of gases from the gas supply unit (A2) to the gas distribution unit (A1) is carried out. The characteristics of the gas mixture are controlled from the interface of the AIC. After filling the system with gas mixture, the breathing circuit closes, the fan (12) continuously mixes the mixture in the breathing circuit, and the flow through the CP (15) is blocked by an electric valve (14). The non-return valve eliminates spontaneous absorption of carbon dioxide from the circuit when the CP is blocked (15).

Далее выполняется этап оценки состояния системы регуляции дыхания, при этом испытуемый подключается к респиратору (3), подключенному к клапанной коробке (4) через фильтр (2). Дыхание производится через рот, носовой проход перекрывается. Вдох производится через шланг вдоха, выдох - через шланг выдоха (7). В режиме свободного дыхания дыхательный контур замкнут, а испытуемый подключен через шланги вдоха и выдоха (7), систему кранов (9) на атмосферу. Датчики газоанализатора (23) и датчик воздушного потока (1) регистрируют состав газовой смеси и дыхательный поток при свободном дыхании.Next, the stage of assessing the state of the respiratory regulation system is performed, while the subject is connected to a respirator (3) connected to the valve box (4) through the filter (2). Breathing is done through the mouth, the nasal passage is blocked. Inhalation is through the inhalation hose, exhalation is through the exhalation hose (7). In the free breathing mode, the respiratory circuit is closed, and the test subject is connected through the inspiratory and expiratory hoses (7), a system of taps (9) to the atmosphere. The gas analyzer sensors (23) and the air flow sensor (1) record the composition of the gas mixture and respiratory flow during free breathing.

АПК мгновенно переходит в режим возвратного дыхания переключением кранов (9), при этом испытуемый подключается к дыхательному контуру. Нерастяжимый мешок в металлическом боксе (11) изменяет объем в соответствии с дыхательными циклами человека. Подключенный к мешку датчик воздушного потока (1) позволяет регистрировать дыхательный поток испытуемого.The AIC instantly enters the breathing mode by switching the taps (9), while the subject is connected to the respiratory circuit. An inextensible bag in a metal box (11) changes the volume in accordance with the respiratory cycles of a person. The air flow sensor (1) connected to the bag allows you to register the test person’s respiratory flow.

Испытуемый начинает режим возвратного дыхания после глубокого выдоха в атмосферу. Затем он делает вдох из контура. Так как контур представляет собой замкнутую систему определенного объема, то во время вдоха ранее спавшийся нерастяжимый мешок раздувается на объем вдоха. Затем человек делает выдох в контур. При этом мешок спадает на объем выдоха в контур. Таким образом, совершаются дыхательные циклы во время возвратного дыхания вплоть до переключения на дыхание атмосферным воздухом.The test subject begins breathing after a deep exhalation into the atmosphere. Then he takes a breath from the circuit. Since the circuit is a closed system of a certain volume, during inhalation, a previously collapsed inextensible bag is inflated by the volume of the inspiration. Then the person exhales into the circuit. In this case, the bag falls on the exhalation volume into the circuit. Thus, respiratory cycles occur during the return breath, up to switching to breathing with atmospheric air.

Мешок связан с атмосферой через датчик воздушного потока (1). Так как суммарный объем газа в мешке и газа, находящегося в боксе вне мешка, всегда равен объему бокса, то объем вдоха и выдоха в пространство бокса вне мешка вызывает изменение объема мешка, равное объему вдоха и выдоха. При этом из мешка через датчик воздушного потока проходит атмосферный воздух постоянного состава, что обеспечивает точную регистрацию дыхательных объемов и вентиляции испытуемого. Непосредственная регистрация дыхательного потока в контуре не обеспечивает точную регистрацию потока, так как в ходе возвратного дыхания состав воздуха в контуре изменяется, а характеристики датчика воздушного потока зависят от состава воздуха. Величины дыхательных объемов и вентиляции далее используются для оценки состояния системы регуляции дыхания человека. Режим возвратного дыхания продолжается вплоть до отказа или до достижения заданного состава воздуха в дыхательном контуре.The bag is connected to the atmosphere through an air flow sensor (1). Since the total volume of gas in the bag and gas that is in the box outside the bag is always equal to the volume of the box, the volume of inhalation and exhalation into the space of the box outside the bag causes a change in the volume of the bag equal to the volume of inspiration and exhalation. At the same time, atmospheric air of constant composition passes from the bag through the air flow sensor, which ensures accurate registration of tidal volumes and ventilation of the subject. Direct registration of the respiratory flow in the circuit does not provide an accurate registration of the flow, since during the return breathing the composition of the air in the circuit changes, and the characteristics of the air flow sensor depend on the composition of the air. The values of tidal volumes and ventilation are further used to assess the state of the human respiratory regulation system. The mode of return breathing continues until failure or until the specified composition of air in the respiratory circuit is reached.

Вентилятор (12) обеспечивает непрерывный поток в контуре, равномерное перемешивание газовой смеси и уменьшает сопротивление дыханию испытуемого при вдохе и выдохе, подстраивая производительность вентилятора (12) под собственную вентиляцию человека.The fan (12) provides a continuous flow in the circuit, uniform mixing of the gas mixture and reduces the respiratory resistance of the test person when inhaling and exhaling, adjusting the performance of the fan (12) to the person’s own ventilation.

После завершения режима возвратного дыхания АПК переходит в режим дыхания атмосферным воздухом, при этом испытуемый снова переключается на атмосферу с помощью кранов (9).After the return breathing mode is completed, the AIC goes into breathing mode with atmospheric air, and the subject again switches to the atmosphere using taps (9).

Для продувки дыхательного контура четырехходовой кран (10) размыкает контур, а вентилятор (12) в течение нескольких минут продувает его.To purge the breathing circuit, the four-way valve (10) opens the circuit, and the fan (12) blows it for several minutes.

В контуре предусмотрен патрубок (25) для взятия проб газа из контура во время эксперимента, вмонтированный в контур последовательно с вентилятором (12). Патрубок (25) может быть использован для подключения к нему газозаборника газоанализаторов (5), датчика давления и при необходимости подключения к нему блока подачи газов (A2).A pipe (25) is provided in the circuit for taking gas samples from the circuit during the experiment, mounted in series with the fan (12). The pipe (25) can be used to connect to it the gas intake of gas analyzers (5), a pressure sensor and, if necessary, connect a gas supply unit (A2) to it.

Для управления АПК на терминальное устройство (21) устанавливается соответствующее программное обеспечение, кроме того, система предусматривает и ручной режим управления. Программное обеспечение позволяет задавать автоматический режим управления параметрами газовой смеси в контуре, при этом изменение потока через ХП (15) и скорость потока в системе, а также переключение на свободное дыхание выполняются автоматически в зависимости от парциальных давлений кислорода и углекислого газа, скорости нарастания и вентиляции испытуемого. Это позволяет системе подстраиваться под испытуемого и задавать одинаковое воздействие на испытуемых.To control the AIC, the corresponding software is installed on the terminal device (21), in addition, the system provides for a manual control mode. The software allows you to set the automatic control mode of the gas mixture parameters in the circuit, while changing the flow through CP (15) and the flow rate in the system, as well as switching to free breathing, are performed automatically depending on the partial pressures of oxygen and carbon dioxide, slew rate and ventilation test subject. This allows the system to adapt to the subject and set the same effect on the subjects.

В системе предусмотрен ручной режим управления, позволяющий вносить корректировки в режим работы АПК, в управление скоростью потока и регуляции потока через ХП (15), а также для преждевременной остановки эксперимента.The system provides a manual control mode that allows you to make adjustments to the operating mode of the AIC, to control the flow rate and regulate the flow through CP (15), as well as to prematurely stop the experiment.

Программное обеспечение позволяет:The software allows you to:

- регистрировать сигналы с датчиков (23) и (1);- register signals from sensors (23) and (1);

- обрабатывать получаемый сигнал;- process the received signal;

- регулировать поток через ХП (15);- regulate the flow through CP (15);

- регулировать поток от генератора кислорода (18);- regulate the flow from the oxygen generator (18);

- регулировать поток в контуре и через ХП (15) посредством датчика воздушного потока (1), находящегося у ХП (15).- regulate the flow in the circuit and through the CP (15) by means of the air flow sensor (1) located at the CP (15).

Оценка эмоционального состояния человека и его ощущений, вызванных вентиляционной реакцией до проведения эксперимента и после окончания периода возвратного дыхания, а также во время возвратного дыхания, обеспечивается программным обеспечением, установленным на устройство - планшет (8), расположенный на кронштейне перед испытуемым. Данные с планшета (8) посредством беспроводной связи (22) передаются на терминальное устройство (21).Assessment of a person’s emotional state and his sensations caused by a ventilation reaction before the experiment and after the end of the return breathing period, as well as during the return breathing, is provided by software installed on the tablet device (8) located on the bracket in front of the subject. Data from the tablet (8) is transmitted wirelessly (22) to the terminal device (21).

На планшете (8) инсталлируется программное обеспечение для регистрации субъективных данных о самочувствии испытуемого. Для оценки эмоционального состояния человека и его ощущений, вызванных вентиляционной реакцией до проведения эксперимента и после окончания периода возвратного дыхания испытуемому предлагается ответить на вопросы теста по субъективной оценке состояния организма. Во время теста испытуемый оценивает нагрузку на дыхание с использованием индекса нагрузки по Боргу (тест оценки отдышки).On the tablet (8), software is installed to register subjective data on the well-being of the subject. To assess the emotional state of a person and his sensations caused by a ventilation reaction before the experiment and after the end of the period of return breathing, the subject is asked to answer the test questions on a subjective assessment of the state of the body. During the test, the subject assesses the respiratory load using the Borg load index (shortness of breath test).

Claims

1. Автоматизированный аппаратно-программный комплекс для оценки состояния системы регуляции дыхания, включающий
блок газораспределения (A1), вмонтированный в передвижной медицинский столик на колесиках с тормозом и соединенный с респиратором,
блок подачи газов (A2),
блок сбора, обработки данных и управления системой (A3),
при этом
блок газораспределения (A1), выполненный в виде замыкаемого и размыкаемого дыхательного контура, состоящего из соединенных между собой посредством трубок: металлической емкости с мешком, вентилятора (12), химического поглотителя (ХП) (15), регулятора потока (14) через ХП (15), систему клапанов и трехходовых кранов, шлангов (7), клапанной коробки (4), причем регуляция газораспределения в контуре обеспечивается посредством переключения системы трехходовых кранов (9), а также устройства (8), выполненного с возможностью реализации биологической обратной связи (БОС), посредством отметки испытуемым своего состояния, и передачи данных в терминальное устройство блока A3,
блок подачи газов (A2), выполнен с возможностью регулируемой подачи в блок A1 газов посредством электроуправляемого дросселя (19), причем в качестве подаваемых газов используются атмосферный воздух, атмосферный воздух с увеличенным или уменьшенным содержанием кислорода,
блок сбора, обработки данных и управления системой (A3) включает терминальное устройство (21) с программным обеспечением, реализующим управление движением газов и их параметрами в блоке A1, причем данное управление возможно в ручном, автоматическом режиме; а также с учетом сигналов, полученных с устройства БОС (8); датчики концентраций газов, датчики потоков, датчики измерения физиологических параметров, информация с которых посредством преобразователя передается в терминальное устройство (21).1. Automated hardware-software complex for assessing the state of the respiratory regulation system, including
a gas distribution unit (A1) mounted in a mobile medical table on casters with a brake and connected to a respirator,
gas supply unit (A2),
system data acquisition and processing unit (A3),
wherein
the gas distribution unit (A1), made in the form of a lockable and unlockable breathing circuit, consisting of interconnected by means of tubes: a metal container with a bag, a fan (12), a chemical absorber (CP) (15), a flow regulator (14) through CP ( 15), a system of valves and three-way valves, hoses (7), valve box (4), moreover, the gas distribution in the circuit is provided by switching the system of three-way valves (9), as well as a device (8) configured to realize biological feedback communication (BOS), by marking the subject with his condition, and transmitting data to the terminal device of block A3,
the gas supply unit (A2) is arranged to provide controlled supply of gases to the A1 unit by means of an electrically controlled throttle (19), wherein the supplied gases are atmospheric air, atmospheric air with an increased or decreased oxygen content,
the data acquisition and processing unit and system control (A3) includes a terminal device (21) with software that implements control of the movement of gases and their parameters in block A1, and this control is possible in a manual, automatic mode; and also taking into account the signals received from the biofeedback device (8); gas concentration sensors, flow sensors, sensors for measuring physiological parameters, information from which is transmitted via a converter to a terminal device (21).

2. Устройство по п.1, в котором в качестве химического поглотителя ХП (15) использован известковый химический поглотитель (ХПИ).2. The device according to claim 1, in which a calcareous chemical absorber (KhPI) is used as a chemical absorbent of CP (15).

3. Устройство по п.1, в котором в состав блока A2 дополнительно включен генератор кислорода.3. The device according to claim 1, in which an oxygen generator is further included in the composition of block A2.

4. Устройство по п.3, в котором в качестве генератора кислорода используется адсорбционный генератор кислорода.4. The device according to claim 3, in which an oxygen adsorption generator is used as an oxygen generator.

5. Устройство по п.1, в котором программное обеспечение для терминального устройства (21) блока A3 выполнено с возможностью контроля поглощения углекислого газа, подачи газов в контур до или во время проведения исследования.5. The device according to claim 1, in which the software for the terminal device (21) of block A3 is configured to control the absorption of carbon dioxide, gas supply to the circuit before or during the study.

6. Устройство по п.1, в котором программное обеспечение терминального устройства (21) реализовано с возможностью задания режима дыхания, предназначенного для тестирования дыхательной функции.6. The device according to claim 1, in which the software of the terminal device (21) is implemented with the ability to set the breathing mode for testing respiratory function.

7. Устройство по п.6, в котором задаваемыми режимами дыхания являются: режимы возвратного дыхания: гипоксически-гиперкапнический, гипоксически-нормокапнический, нормоксически-гиперкапнический, гипероксически-гиперкапнический; или комбинация возвратного дыхания и задержек дыхания; или режим свободного дыхания.7. The device according to claim 6, in which the preset breathing modes are: return breathing modes: hypoxic-hypercapnic, hypoxic-normocapnic, normoxic-hypercapnic, hyperoxic-hypercapnic; or a combination of breathing and breath holdings; or breathing mode.

9. Устройство по п.1, в котором управление параметрами газов, такими как изменение потока через ХП (15), скорость потока газов в системе, потока через дроссель (19) блока A2, переключение на режим свободного дыхания, осуществляется автоматически с учетом парциальных давлений кислорода и углекислого газа, скорости потока и вентиляции испытуемого.9. The device according to claim 1, in which the control of gas parameters, such as changing the flow through CP (15), the flow rate of gases in the system, flow through the throttle (19) of block A2, switching to free breathing mode, is automatically performed taking into account pressure of oxygen and carbon dioxide, flow rate and ventilation of the test.

10. Устройство по п.1, в котором в состав блока A2 дополнительно включены баллон с сжатым газом или газами или баллоны со сжатыми газами, подключенные через редуктор.10. The device according to claim 1, in which the composition of block A2 further includes a cylinder with compressed gas or gases or cylinders with compressed gases connected through a gearbox.

11. Устройство по п.1, в котором нагнетатель воздуха (12) выполнен в виде пропеллера на магнитной муфте.11. The device according to claim 1, in which the air blower (12) is made in the form of a propeller on a magnetic coupling.

12. Устройство по п.1, в котором в дыхательный контур вмонтирован патрубок (25).12. The device according to claim 1, in which a nozzle (25) is mounted in the respiratory circuit.

13. Устройство по п.12, в котором патрубок (25), выполнен с возможностью дополнительного подключения во время проведения исследования блока A2 для регулируемой подачи газов в контур.13. The device according to item 12, in which the pipe (25) is made with the possibility of additional connection during the study of block A2 for a controlled supply of gases to the circuit.

14. Устройство по п.12, в котором патрубок (25) выполнен с возможностью взятия проб из контура во время исследования.14. The device according to item 12, in which the pipe (25) is configured to take samples from the circuit during the study.

15. Устройство по п.12, в котором патрубок (25) выполнен с возможностью подключения к нему газозаборника (5), газоанализаторов (23), датчика давления.15. The device according to item 12, in which the pipe (25) is configured to connect to it a gas inlet (5), gas analyzers (23), a pressure sensor.

16. Устройство по п.1, в котором ручной режим управления подразумевает возможность задания скорости потока и регуляции потока через ХП, а также преждевременной остановки исследования.16. The device according to claim 1, in which the manual control mode implies the possibility of setting the flow rate and regulating the flow through CP, as well as prematurely stopping the study.

17. Устройство по п.1, в котором блок A3 выполнен с возможностью регистрации и обработки сигналов с датчиков регулирования скорости потока через ХП (15) и в контуре.17. The device according to claim 1, in which the block A3 is configured to register and process signals from sensors for controlling the flow rate through CP (15) and in the circuit.

18. Устройство по п.1, в котором передвижной медицинский столик (13) дополнительно содержит кронштейн под устройство (8) для БОС.18. The device according to claim 1, in which the portable medical table (13) further comprises a bracket for the device (8) for the biofeedback.

19. Устройство по п.1, в котором устройство (8) для БОС выполнено в виде шкалы субъективной оценки испытуемым нагрузки на дыхание во время исследования.19. The device according to claim 1, in which the device (8) for the biofeedback is made in the form of a scale for the subjective assessment of the test worker's breathing load during the study.

20. Устройство по п.1, в котором устройство (8) для БОС выполнено с возможностью демонстрации в режиме on-line испытуемому заданных дыхательных маневров.20. The device according to claim 1, in which the device (8) for the biofeedback is made with the possibility of demonstration in the on-line mode to the subject of the prescribed breathing maneuvers.

21. Устройство по п.1, в котором для размещения терминального устройства (21) на передвижном медицинском столике (18) на колесиках с тормозом в составе столика дополнительно имеется подставка (20).21. The device according to claim 1, in which there is additionally a stand (20) for placing the terminal device (21) on a mobile medical table (18) on wheels with a brake as part of the table.

22. Устройство по п.21, согласно которому подставка (20) выполнена складной, с возможностью крепления к боковой поверхности столика.22. The device according to item 21, according to which the stand (20) is folding, with the possibility of mounting to the side surface of the table.

23. Устройство по п.1, в котором для размещения клапанной коробки (4) в составе передвижного медицинского столика (13) на колесиках с тормозом дополнительно имеется подвижная штанга-держатель (6).23. The device according to claim 1, in which to place the valve box (4) as part of a mobile medical table (13) on wheels with a brake, there is additionally a movable rod-holder (6).

24. Устройство по п.1, в котором в конструкции передвижного медицинского столика (13) на колесиках с тормозом имеются площадки для установки газоанализаторов (23) и контейнера для переходников, запасных частей и иных деталей.24. The device according to claim 1, in which the design of a mobile medical table (13) on wheels with a brake has platforms for installing gas analyzers (23) and a container for adapters, spare parts and other details.

25. Устройство по п.1, в котором дополнительно в состав комплекса включается мешок-чехол для закрытия передвижного медицинского столика (13) на колесиках с тормозом.25. The device according to claim 1, in which an additional bag is included in the complex for closing the mobile medical table (13) on wheels with a brake.

26. Способ оценки состояния системы регуляции дыхания с помощью аппаратно-программного комплекса по п.1, включающий
выполнение подготовительного этапа, в котором осуществляется дозированная подача газов из блока подачи газов (A2) в блок газораспределения (A1), причем во время подачи в блок A1 газов и в ходе всего возвратного дыхания осуществляется непрерывное их перемешивание в дыхательном контуре посредством работы нагнетателя воздуха (12);
далее выполняется этап оценки состояния системы регуляции дыхания, для чего испытуемый подключается к респиратору (3), соединенному с клапанной коробкой (4) через фильтр (2), и выполняет дыхание через рот при перекрытом носовом проходе, причем вдох производится через шланг вдоха, выдох - через шланг выдоха (7);
вначале этапа оценки состояния системы регуляции дыхания АПК приводится в режим свободного дыхания, при котором дыхательный контур замкнут, а испытуемый выполняет дыхание атмосферным воздухом через шланги вдоха и выдоха (7), систему трехходовых кранов (9); при этом определяют величины парциального кислорода, углекислого газа в альвеолярном воздухе и вентиляции легких испытуемого,
затем в режиме свободного дыхания выполняется маневр произвольной гипервентиляции вплоть до достижения заданного безопасного газового состава выдыхаемого воздуха,
после чего посредством переключения трехходовых кранов переходит в режим возвратного дыхания, перед которым испытуемый выполняет глубокий выдох в атмосферу, затем осуществляет вдох-выдох из контура, при этом испытуемый дышит из пространства бокса (11) вне мешка, одновременно атмосферный воздух входит и выходит из мешка через датчик воздушного потока (1), тем самым измеряются параметры вентиляции легких,
в заключении выполняется с помощью переключения трехходовых кранов переход в режим свободного дыхания.26. The method for assessing the state of the respiratory regulation system using the hardware-software complex according to claim 1, including
the preparatory stage, in which the metered supply of gases from the gas supply unit (A2) to the gas distribution unit (A1) is carried out, moreover, during the supply of gases to the A1 unit and during the entire return breathing, they are continuously mixed in the breathing circuit through the operation of the air blower ( 12);
the next step is the assessment of the state of the respiratory regulation system, for which the subject is connected to a respirator (3) connected to the valve box (4) through the filter (2), and performs breathing through the mouth with the nasal passage blocked, and inhalation is made through the inhalation hose, exhale - through the exhalation hose (7);
At the beginning of the stage of assessing the state of the respiratory regulation system, the AIC is brought into free breathing mode, in which the respiratory circuit is closed, and the subject breathes atmospheric air through the inhalation and exhalation hoses (7), a system of three-way valves (9); in this case, the values of partial oxygen, carbon dioxide in the alveolar air and lung ventilation of the test person are determined,
then, in free breathing mode, a maneuver of arbitrary hyperventilation is performed until the specified safe gas composition of the exhaled air is reached,
after which, by switching the three-way valves, it enters the breathing return mode, before which the subject performs a deep exhalation into the atmosphere, then exhales and exhales from the circuit, while the subject breathes out of the box space (11) outside the bag, while atmospheric air enters and leaves the bag through the air flow sensor (1), thereby measuring the parameters of ventilation of the lungs,
in conclusion, the transition to the free breathing mode is performed by switching the three-way valves.

27. Способ по п.26, в котором дополнительно в процессе выполнения возвратного дыхания задается парциальное давление углекислого газа в контуре посредством увеличения или уменьшения скорости потока через ХП (15), с помощью электроуправляемого крана (14), вентилятора (12) и датчика потока у ХП.27. The method according to p. 26, in which, in the process of performing breathing, the partial pressure of carbon dioxide in the circuit is set by increasing or decreasing the flow rate through the CP (15), using an electrically operated valve (14), a fan (12) and a flow sensor in HP.

28. Способ по п.26, в котором дополнительно в процессе выполнения возвратного дыхания регулируется скорость потока газов, подаваемых в контур, с помощью электроуправляемого дросселя (19), подключенного к патрубку (25).28. The method according to p. 26, in which the flow rate of gases supplied to the circuit is additionally regulated during the process of return breathing using an electrically controlled throttle (19) connected to the pipe (25).

29. Способ по п.26, в котором дополнительно в процессе выполнения возвратного дыхания выполняются дыхательные тесты, направленные на определение хемочувствительности системы регуляции дыхания, причем тесты реализуются за счет задания состава газов в контуре в начале возвратного дыхания и регулирования состава газов в процессе возвратного дыхания.29. The method according to p. 26, in which additionally, during the process of performing return breathing, breath tests are performed aimed at determining the chemosensitivity of the breathing regulation system, the tests being implemented by setting the composition of the gases in the circuit at the beginning of the return breathing and regulating the composition of the gases during the return breathing .

30. Способ по п.29, в котором в качестве тестов выполняют: тест на оценку вентиляционной реакции человека на гиперкапнию, сочетанную с гипоксией; тест на оценку пойкилокапнической вентиляционной реакции человека на гипоксию; тест на оценку вентиляционной реакции человека на гиперкапнию гипероксической газовой смесью.30. The method according to clause 29, in which the following tests are performed: a test to evaluate a person’s ventilation reaction to hypercapnia combined with hypoxia; test for assessing the poikilocapnic ventilation reaction of a person to hypoxia; test for evaluating a person’s ventilation reaction to hypercapnia with a hyperoxic gas mixture.

31. Способ по п.26, в котором дополнительно в процессе выполнения подготовительного этапа при наполнении контура газами из A2 осуществляется очистка газов от углекислого газа путем прохождения газов в контуре через открытый ХП (15). 31. The method according to p. 26, in which in addition to the process of performing the preparatory phase when filling the circuit with gases from A2, the gas is purified from carbon dioxide by passing gases in the circuit through open CP (15).