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《科技日报》:国内首创焕能舱助力2022北京冬奥会

武大靖、李坚柔、臧汝心......这些人们耳熟能详的冰雪运动员,都来自于吉林省吉林市,冰雪运动文化和产业也是吉林市近年来的“拳头项目”。12月5日上午,吉林省冰雪运动一体化保障项目在吉林市体育运动学校正式启幕,助力2022北京冬奥会。在训练基地中,一个体积大约8平方米的“大箱子”引起了人们的注意。

 “这就是我们的壹舟焕能舱,在这里主要是将低压低氧舱与越野滑雪运动耐力训练相结合,”壹舟健康总裁杨一舟介绍,这个焕能舱模拟人体在低压缺氧环境下,进行骑自行车、跑步等训练,诱导人体调动体内的机能潜力,能够产生一系列有利于提高运动能力的抗缺氧生理反应。“焕能舱的前生为航天用低压氧舱,而我们是在国内首创将其应用在民用上。”那么,什么是低压舱?军转民中又有哪些技术含量?

低压舱 原是模拟高原环境

 

 

人类从热气球升空,到高空飞行,再到太空行走,共同的特点是离地面越来越远。众所周知,随着海拔高度的升高,大气压力不断下降,氧分压逐渐减小,温度逐步降低。这种低气压、缺氧、寒冷的环境对人的生理功能和工作能力可产生严重的影响。18世纪末期,随着各种飞行器的发明,升空高度越来越高,飞行距离越来越远,人在空中停留时间越来越长,随之产生的是人在高空突然晕厥、冻伤、甚至死亡。为探索高空环境因素对人体的影响,急需研发一种模拟高空环境的设备,于是在地面条件下模拟高空低气压环境的设备——各种低压舱应运而生。
 

 

“其实低压舱最广泛的应用是早在第一次、二次世界大战时期”,杨一舟介绍,随着飞机在战斗时的突出作用和技术升级,各国纷纷建立起了自己的低压舱实验室以研究高空环境。通过组织飞行员参加低压舱模拟上升,可以帮助飞行员体验急性高空缺氧及大气压力降低的影响。随后,低压舱的制造技术越来越复杂,制造成本也越来越高,导致低压舱完全变成了军用产品,主要用于对飞行部队学员的选拔、训练、健康检查鉴定以及模拟低压低氧环境来进行科学实验、研究教学。
 

“1968年第19届奥运会赛址设在海拔高度为2240米的墨西哥城,从那以后高原训练就引起了世界体育界的广泛重视和认可。”杨一舟说,因为中度高原空气密度只有海拔平面的77%,氧气含量只有平原地区的3/4左右。当运动员在这样的环境下进行训练时,呼吸频率和心率加快,血管体积增大、血管扩张,通过的血量增多,从而更好地锻炼了运动员的心血管系统,在比赛时的体能更好,身体各项机能都将更强大。“但是高原训练基地少、训练费用贵、奔波距离长、时效性差等实际情况,成了制约高原训练大规模推广的瓶颈。”

 

 

舱体简化 自动化控制成核心技术

 

 

在青藏高原骑骑自行车,去安第斯山脉喝一杯咖啡,或者在高加索山脉跑跑步,听听都觉得“气短”。也许这只能是我们幻想中的场景,不过在焕能舱内,体验一下高原上的感觉变得轻而易举。“焕能舱是让我们在地面不动的情况下,模拟反复上升到1000-2500米的高度,通过缺氧和低气压锻炼,调动我们机体的自调能力。

 

因为3000米以上高度开始对人体有影响,所以我们的焕能舱选用了3000米以下对人体没有任何危害的高度来锻炼。”壹舟焕能舱研发中心专家、吉林医药学院低压低氧与健康研究中心主任任旷介绍,在焕能舱工作时,舱的内外产生压力差,创造出低压环境,减少单位空间内的氧气含量,利用周期性低压刺激,提升人体的摄氧能力及有氧能力,改善微循环和新陈代谢,使机体恢复协调与平衡,甚至可以达到比有氧运动更好的效果。
 

杨一舟介绍,因为目前的低压舱是比较尖端的军工产物,在设计中,主要还是针对军人训练和专业人员使用,并不能满足日常需要,因此一直没有得到广泛应用。“比如真空泵的抽气口、舱体的进气口有的相对设置,如果舱内的气体分布不均匀,就会导致压力传感器的测量精度不高,不能有效模拟预设的海拔高度,从而导致使用时存在一定的安全风险。

 

 

另外体积过大、费用高昂、专业化强也是制约推广的重要因素。”如何在军转民中实现使用的“平民化”?为此,公司在军用低压舱基础上进行技术公关和改良,自主研发的壹舟焕能舱体积只有大约8立方米,最多能够同时容纳6人进行训练,比军用低压舱的舱体减小了90%以上。
 

    

在舱内,人们可以进行骑自行车、跑步等训练,舱内15分钟就相当于外部2小时的训练,内脏脂肪代谢率能够达到外部运动的6.5倍。“所以说在舱内的运动不但可以具备增强人体血红蛋白的摄氧能力,还可以改善机体血运、亚健康状态以及缓解慢性疾病等一系列功能。”

 

不但如此,为了让使用更加“傻瓜”,公司还研发了智能化电路系统,实现了菜单化显示、一键模式选择和自动化控制,操作简单方便,装置安全性高,抗干扰能力强。不需要专业人士,轻触几个按键,就可以轻松实现开关门、泄压、急停等全部环节。

    

 

 

不仅是运动 焕能舱更代表了大健康

 

 

青藏铁路的顺利通车使得西藏“在那遥远的地方”已不再遥远。想去高原旅游,又怕身体承受不住?壹舟焕能舱就能解决这一问题。出发之前进入焕能舱进行适应,既可以提高机体的缺氧耐力,又可以预防进藏后的高原反应。

 

虽然焕能舱早期投入应用于高原适应和高原训练,然而它的应用却远不止于此。通过焕能舱内的训练,耐力型、力量型、格斗项目都可以实现运动员机体素质的提高。 

 

国内著名航空航天医学专家、壹舟健康低压舱首席专家徐斌介绍,因为壹舟焕能舱模拟的是低压低氧环境,使血液红细胞增多,有效增加人体摄氧能力,所以能够使人体组织功能增强,控制环境血管硬化及堵塞,抑制心血管疾病、三高、糖尿病等一系列慢性疾病。
 

目前,世界上已经有许多国家以利用低压模拟高原做气候治疗、康复,收到了较好的效果。“在我们最新的一系列临床实验中,焕能舱还为亚健康人群和慢性病人群对改善睡眠、改善高血压、改善糖尿病取得了重大突破,众多糖尿病患者连续坐舱20天和40天后血糖下降明显。”51岁的高血压患者刘女士就是受益者之一。在吉林医药学院的实验室,她入舱体验了10天后,就将自己的降压药剂量减半,而血压一直保持了稳定。她高兴地回忆道,“在体验了30天之后,经过检查,我的甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇都恢复到了正常值范围内。“

 

作为一种治疗手段,低压氧舱在一些国家被称作低压氧舱疗法或低压氧舱训练,试用于比如过敏性支气管哮喘、药物不敏感的心肌疾患的预防和辅助治疗等等。”徐斌说,低压氧舱设备小型化可以降低患者疾病治疗成本,同时也有助于作为非药物疗法用于临床疾病的治疗。

 

 

壹舟焕能舱不仅仅是产品本身,更是焕能舱+大健康的管理服务。杨一舟表示,“我们将继续开发研究技术更先进、体积更小、价格也很亲民的‘单人舱’,把高原训练‘搬到’运动员身边,也让普通百姓能使用到低压低氧舱,实现民用化,造福于更多的家庭。”