模拟高原训练装置助力奥运

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摘 要 本文对奥运会与高原训练以及模拟高原训练的渊源进行了回顾，分析了模拟高原训练相对于高原训练的优点、对运动员提高成绩的重要性以及模拟高原训练装置的主要类型，并重点对国内外涉及模拟高原训练装置的专利进行了分析，给出了国内该领域专利申请的建议。

关键词 模拟高原训练；低压氧舱；低氧仪；训练；专利

中图分类号G3 文献标识码A 文章编号 1674—6708（2012）76—0101—02

在2012伦敦奥运会的诸多高科技元素中，英国代表团的12个“高原帐篷”备受瞩目。“高原帐篷”是英国代表团的独门利器，是一种模拟高原训练装置，其包括一套独特的氧气循环系统，提供一个含氧量较外界低的环境，从而能够在平原地区模拟出高原训练的环境。利用高原缺氧和运动双重刺激，使运动员产生激烈的应激反应，以调动体内的机能潜力，从而产生一系列有利于提高运动能力的抗缺氧生理反应。英国代表团在本次奥运会上取得的骄人成绩应该与其有着不小的关系。

前苏联研究者在20世纪50年代于高加索建立了他们第一个高原训练基地，对1956年墨尔本奥运会的中长跑运动员进行了赛前高原训练，并取得了理想的成绩，高原训练就此萌芽。1968年墨西哥奥运会的主办地在海拔2 240m的墨西哥城，许多国家为了适应比赛环境而进行高原训练，而其田径比赛成绩证明了高原训练确有提高竞技能力的作用。1992年巴塞罗那奥运会上，近一半以上的游泳比赛奖牌获得者都于赛前曾去美国夫拉各斯基地训练过。1996年的亚特兰大奥运会金牌总数排名前八的国家，他们也曾不同程度组织过参赛运动员在高原基地参加过系统训练[1]。

我国于20世纪60年代初就开始着手高原训练，我国目前进行高原训练的有游泳、竞走、中长跑、马拉松、现代五项、铁人三项、划船、足球等30多个运动项目，并建立了17个高原训练基地[1]。仅在青海多巴基地进行过高原训练的运动员就已取得至少4个奥运冠军，13个世界冠军的佳绩[2]。

1 模拟高原训练装置的主要类型及其结构

模拟高原训练的器材主要分为低压舱式和面罩式两类。

低压舱式结构具有一个密闭舱外壳，设有进出口，其大小和形状根据需要设计。控制进入气体的量和组成，从而造成舱内所需的低压环境，以模拟出高原缺氧的环境。

面罩式结构需要面罩或类似结构使运动员吸入所需浓度的低氧气体，从而使运动员产生一系列在高原缺氧环境下才会产生的生理、生化上的适应性变化。

2 国内外模拟高原训练装置的专利部署

2.1 国外专利布局情况

国外与模拟高原训练相关的专利文献分布主要在于低氧舱、便携式低氧仪、低氧提供系统以及其他用途的低氧提供装置。

低氧舱涉及各种训练项目：KR20110124814A用于运动员训练跑步；FI934944A、WO9513044A1和JP2004065376A公开了具有环形跑道的低氧舱；WO2010081181A1包括让运动员训练的低氧游泳池；JP2003105995A和JP2003105996A分别为训练跑步和游泳的低氧单元，其可以组合使用；JP11019261A公开了提供综合性训练的低氧舱。DE20314345U公开的训练建筑其内的空气与高原相同，在休息室内还有音响和图像重建模拟系统。

除了训练，RU2179429C公开了具有可运动的圆柱形舱的低压舱，其内设有适合运动员的特殊座椅，US2005056279A1公开了胶囊形的单人座椅舱，其内感受到的海拔可以逐渐调节。US2005056279A1，US5467764A还公开了用于运动员睡觉时使用的低氧舱。

在赛场上比赛的不止是人类，因此WO2011087488A2和JP2003143993A还专门为赛马设计了低氧训练场所。

目前申请比较多的是便携式的低氧仪，其比较常见的形式是面罩连接一个低氧产生装置，以产生合适氧浓度的呼吸气体提供给运动员，例如US2006130839A1，RU2392010C1，RU2365384C1， RU2365384C1，DE19912337C，US6561185B1，US4086923A等。对于该装置也有很多改进型：US5848589A仅包含一个面罩，通过面罩上自带的过滤器来选择性降低吸入气体的氧浓度；JP61077604A公开了面罩与通过化学反应产生的低压氧的装置安装在一起的装置。GB2362831A不通过面罩，而是通过呼吸管提供给运动员；WO2007086765A1公开了一种便携式低氧训练装置，其能够将血氧饱和度和心率反馈给使用者；US5964222A公开了一种便携式被动低氧训练帐篷，其能够在运动员休息的时候使用，该帐篷能够套在床上，形成一个密闭的空间，通过一个低氧发生装置向其中传输氧气，可以用于低住高练的训练模式。FR2929129A1公开了一种训练时口内使用的特殊装置，随着其上出口孔的减小，能够减少通气量，从而能够进行低氧训练。

低氧提供系统的专利绝大多数的关注点在于如何使系统内气体与低氧混合达到需要的氧浓度，例如DE202010009330U，US5924419A， WO2012005712A1， KR20100110558A，JP2000027472A 等，也有专利根据检测的使用者血氧饱和度情况来自动控制氧气浓度，例如US2006185669A1。

其他用途的低氧提供装置虽然并不是针对模拟高原训练设计的，但其结构也很有借鉴意义。AU2008100870A4为用行员、消防员的低氧训练系统，其具有ECG电极、认知表现测试系统等；US2005202374A1为低氧警觉训练系统，训练飞行员能够发现自己以及机组成员在低氧状态下的症状；JP2006325786A为低氧空调，用于增强普通人的心肺功能；RU2190989C1和FR2640878A为医学治疗舱， US2003219702A1为飞行模拟舱。

通过对国外专利的统计分析可知，申请量位于前10位的公司是：HYPOXICO（美国）、AGA AB（芬兰）、KOTLIAR IGOR（美国）、日本株式会社竹中公务店（TAKENAKA KOMUTEN CO）、COLORADO ALTITUDE TRAINING（美国）、ALTO2LAB LTD（新西兰）、FAHRENHEIT 212 LTD（新西兰）、HENKIN MELVYN LANE（美国）、日本株式会社岛津制作所（SHIMADZU CORP）、SOUTH BANK UNIV ENTPR LTD（英国）。上榜公司中有美国4家、日本2家、新西兰2家，可见，美国公司在该领域的专利布局较多。通过对图1，1976年～2010年该领域申请量变化的分析可以发现，申请量在2000年至2003年达到顶峰，2010年又有上升趋势，由于2010年的专利申请可能现在还未公开，因此实际数目还可能增多。