一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備及呼吸訓(xùn)練反饋方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備及呼吸訓(xùn)練反饋方法，該設(shè)備包括主控板和便攜裝置，主控板包括空氣過濾與分流模塊、潮氣量檢測模塊、主控制模塊、吸氣阻力增加模塊、通訊模塊；用戶手握便攜裝置吸入空氣；吸入的空氣經(jīng)空氣過濾和分流模塊凈化為較為干凈的空氣，將該空氣分流成小流量空氣，潮氣量檢測模塊檢測小流量空氣中的潮氣量，并將流入空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；主控制模塊對電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制吸氣阻力增加模塊來改變吸氣阻力并通過便攜裝置的外圍結(jié)構(gòu)來反應(yīng)該吸氣阻力，顯示操作模塊可用于調(diào)節(jié)吸氣的強(qiáng)度與速度，并實(shí)時(shí)反饋訓(xùn)練效果。本發(fā)明操作簡單、攜帶方便、效率高、成本低、實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備及呼吸訓(xùn)練反饋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及呼吸訓(xùn)練領(lǐng)域，特別涉及一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備及呼吸訓(xùn)練反饋方法。
【背景技術(shù)】
[0002]呼吸是機(jī)體與外界環(huán)境之間進(jìn)行氣體交換的過程，可以幫助機(jī)體排除體內(nèi)的廢氣，吸入新鮮的氧氣，是維持生命必須的生理過程。正確的呼吸可以幫助機(jī)體吸入最大量的氧氣，排除最大量的廢氣，為組織和器官提供有力保障。由于現(xiàn)代人進(jìn)行呼吸的方式不對或者其他等原因，影響呼吸質(zhì)量的同時(shí)也影響了人類的體質(zhì)。而某些特定人群則更加需要改善呼吸質(zhì)量，增強(qiáng)呼吸功能。比如對于老年人而言，由于身體器官衰老，身體機(jī)能下降以及其他急慢性疾病的困擾從而導(dǎo)致呼吸功能衰退，容易出現(xiàn)呼吸困難問題；對于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員、管弦樂器演奏者、聲樂工作者等需要利用深呼吸來完成相應(yīng)工作的專業(yè)人員來說對呼吸的質(zhì)量要求也很高。
[0003]目前增強(qiáng)呼吸膈肌功能，改善呼吸訓(xùn)練的實(shí)現(xiàn)方式主要有下述三種:
[0004](一)通過檢測心電、呼吸、血壓、血氧飽和度等相關(guān)生理指標(biāo)來分析用戶呼吸模式:根據(jù)心電和呼吸波計(jì)算呼吸性竇性心律不齊定量表達(dá)值，同時(shí)將心率、血壓、血氧飽和度作為反饋參數(shù)以視覺或聽覺方式反饋給用戶，使用戶能及時(shí)知道其呼吸模式是否正確，增強(qiáng)訓(xùn)練的信心和效果。
[0005](二)利用簡單的機(jī)械阻抗增加呼吸阻力:在一個(gè)可拆卸的呼吸空氣通道中安裝一個(gè)閥裝置即一個(gè)活塞閥，活塞閥關(guān)閉時(shí)可以阻隔空氣流通，開啟時(shí)空氣可流通。該活塞閥配有一個(gè)可自由運(yùn)動(dòng)的彈簧，該彈簧與呼吸空氣通道沒有固定連接，當(dāng)吸氣強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，空氣通道中形成負(fù)壓，外界大氣壓壓迫閥門開啟，從而使用戶通過呼吸空氣通道能呼吸到空氣。
[0006](三)基于氣泵的背帶式腹式呼吸訓(xùn)練器:用戶佩戴訓(xùn)練器，通過訓(xùn)練器上的呼吸鼻罩吸氣呼氣，訓(xùn)練器上的吸氣傳感裝置和呼氣傳感裝置檢測氣流方向，根據(jù)檢測結(jié)果開啟或者關(guān)閉進(jìn)氣閥和排氣閥，從而實(shí)現(xiàn)利用呼吸切換氣墊的充氣和排氣。
[0007]雖然上述三種方式都能實(shí)現(xiàn)呼吸訓(xùn)練，但都存在一定的缺陷，使得它們在實(shí)際應(yīng)用中都受到很大的限制；
[0008](一)通過檢測生理指標(biāo)來分析呼吸模式所存在的缺點(diǎn):(1)通過檢測各種生理指標(biāo)來分析呼吸模式，既不直觀也無法保證檢測實(shí)時(shí)性，而且檢測這些生理指標(biāo)也具有一定難度；(2)檢測的生理指標(biāo)越多，外圍設(shè)備越復(fù)雜，越不利于系統(tǒng)集成，相應(yīng)的會(huì)增加成本。
[0009](二)利用簡單的機(jī)械阻抗增加呼吸阻力所存在的缺點(diǎn):(1)只使用簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)增加呼吸阻力而沒有檢測潮氣量，無法量化呼吸過程，無監(jiān)督反饋功能；(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，體積較大，對呼吸氣體容量的粗略檢測難以保證精確有效。
[0010](三)基于氣泵的背帶式腹式呼吸訓(xùn)練器所存在的缺點(diǎn):(1)訓(xùn)練器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要攜帶充氣式腹帶、氣泵等設(shè)備，使用不便；(2)缺乏人機(jī)交互系統(tǒng)，不能記錄和評(píng)估訓(xùn)練效果，不適合臨床應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中改善呼吸訓(xùn)練的方法所存在的應(yīng)用范圍受限、人機(jī)交互體驗(yàn)差、攜帶使用不便等問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備及呼吸訓(xùn)練反饋方法。所述技術(shù)方案如下:
[0012]一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備，包括主控板和便攜裝置，所述主控板設(shè)置在所述便攜裝置內(nèi)部；
[0013]所述主控板包括空氣過濾與分流模塊、潮氣量檢測模塊、主控制模塊、吸氣阻力增加模塊以及顯示操作模塊，所述空氣過濾和分流模塊用于凈化吸入的空氣，將所述凈化后的空氣進(jìn)行分流，將分流后的小流量的空氣送入所述潮氣量檢測模塊；所述潮氣量檢測模塊用于檢測流入的空氣中的潮氣量，并將所述流入的空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給所述主控制模塊；所述主控制模塊包括主控芯片和電源子模塊，所述主控芯片用于對接收到的電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制所述吸氣阻力增加模塊，所述電源子模塊用于為所述主控芯片和所述吸氣阻力增加模塊供電；所述吸氣阻力增加模塊用于在所述電源子模塊進(jìn)行供電的模式下根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制吸氣阻力；所述顯示操作模塊包括調(diào)節(jié)子模塊和顯示子模塊，所述調(diào)節(jié)子模塊用于根據(jù)反饋的呼吸訓(xùn)練效果調(diào)節(jié)用戶的吸氣強(qiáng)度與速度，所述顯示子模塊用于在主控芯片的控制下實(shí)時(shí)顯示所述潮氣量檢測模塊所檢測到的潮氣量數(shù)據(jù)；
[0014]所述便攜裝置包括手持式殼體、吸氣嘴和外圍結(jié)構(gòu)；所述手持式殼體用于用戶手持，所述主控板設(shè)置在所述手持式殼體內(nèi)部；所述吸氣嘴與所述手持式殼體可拆卸的連接，用于用戶吸入空氣；所述外圍結(jié)構(gòu)用于反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。
[0015]進(jìn)一步地，上述設(shè)備還包括通訊模塊，所述主控芯片還用于對所述處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過所述通訊模塊將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在終端上的分析裝置。
[0016]進(jìn)一步地，所述空氣過濾和分流模塊包括生化棉過濾層和比例流量閥，所述生化棉過濾層用于吸附進(jìn)入的空氣中的灰塵和細(xì)菌，將較為干凈的空氣通過所述比例流量閥按照體積分流比來進(jìn)行分流；所述潮氣量檢測模塊具體為微型氣體流量傳感器，所述微型氣體流量傳感器檢測流入的空氣中的潮氣量，并將所述流入的空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給所述主控制模塊。
[0017]進(jìn)一步地，所述吸氣阻力增加模塊包括電機(jī)，在所述電源子模塊進(jìn)行供電的模式下，所述主控芯片根據(jù)所述處理后的數(shù)據(jù)調(diào)整所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而控制吸氣阻力；所述外圍結(jié)構(gòu)包括通氣扇，所述通氣扇與所述電機(jī)連接，所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述通氣扇旋轉(zhuǎn)，通過所述通氣扇的轉(zhuǎn)速來反饋用戶呼吸訓(xùn)練的效果。
[0018]進(jìn)一步地，所述外圍結(jié)構(gòu)還包括蝶形彈簧片，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述蝶形彈簧片控制所述通氣扇的開啟和閉合程度從而改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，通過所述轉(zhuǎn)動(dòng)阻力調(diào)整所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速可控制吸氣阻力。
[0019]一種呼吸訓(xùn)練反饋方法，包括:
[0020]當(dāng)用戶通過便攜裝置吸入空氣時(shí)，主控板對所述吸入的空氣進(jìn)行凈化，將所述凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣；檢測所述小流量空氣中的潮氣量并將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，對所述電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制用戶的吸氣阻力；通過吸氣阻力調(diào)整用戶的呼吸，并實(shí)時(shí)顯示所述小流量空氣的潮氣量和實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果；根據(jù)所述呼吸訓(xùn)練效果改變用戶的吸氣強(qiáng)度與速度。
[0021]進(jìn)一步地，上述方法還包括:所述主控板對所述處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在終端上的分析裝置；
[0022]所述實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，包括:所述分析裝置記錄并分析所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果在所述終端上反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果；并通過終端上設(shè)置的互動(dòng)游戲訓(xùn)練來反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。
[0023]進(jìn)一步地，所述對所述吸入的空氣進(jìn)行凈化，具體為:通過生化棉過濾層吸附進(jìn)入的空氣中的灰塵和細(xì)菌得到凈化后的空氣；
[0024]所述將凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣，具體為:通過比例流量閥按照體積分流比對所述凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣；
[0025]所述檢測所述小流量空氣中的潮氣量將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，具體為:通過微型氣體流量傳感器檢測小流量空氣中的潮氣量，并將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0026]進(jìn)一步地，所述根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制用戶的吸氣阻力，具體為:根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝶形彈簧片控制通氣扇的開啟和閉合從而改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，通過所述轉(zhuǎn)動(dòng)阻力調(diào)整所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速可控制吸氣阻力。
[0027]進(jìn)一步地，所述實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，包括:所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述通氣扇旋轉(zhuǎn)，通過通氣扇的轉(zhuǎn)速來實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:本發(fā)明通過潮氣量檢測模塊實(shí)時(shí)檢測潮氣量并通過顯示操作模塊或人機(jī)交互設(shè)備反饋給用戶，克服了傳統(tǒng)的非引導(dǎo)型吸氣阻抗訓(xùn)練器缺少反饋機(jī)制、無法給用戶提供一個(gè)訓(xùn)練目標(biāo)和效果評(píng)估的缺陷；通過實(shí)時(shí)檢測潮氣量來量化呼吸訓(xùn)練過程，根據(jù)潮氣量控制吸氣阻力增加模塊，進(jìn)而引導(dǎo)用戶調(diào)節(jié)呼吸節(jié)奏和強(qiáng)度，可用于強(qiáng)化呼吸肌，改善特定人群的呼吸功能，養(yǎng)成正確的呼吸方式；而且本發(fā)明方法采用便攜式和交互式的設(shè)計(jì)提升了用戶體驗(yàn)，進(jìn)一步提高訓(xùn)練效果。本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡單、攜帶方便、適用于任何場合，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為圖1中的主控板的方框示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中用戶使用人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備的效果示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一種呼吸訓(xùn)練反饋方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0035]實(shí)施例一
[0036]本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備，如圖1所示，包括主控板10和便攜裝置11，主控板10設(shè)置在便攜裝置11內(nèi)部，主控板10主要用于實(shí)現(xiàn)吸入空氣中的潮氣量數(shù)據(jù)的采集、檢測、處理與信號(hào)傳輸；便攜裝置11方便用戶手持進(jìn)行呼吸訓(xùn)練；
[0037]如圖2所示，主控板10包括主控制模塊101、空氣過濾與分流模塊102、潮氣量檢測模塊103、吸氣阻力增加模塊104以及顯示操作模塊105。
[0038]空氣過濾和分流模塊102用于凈化吸入的空氣，將所述凈化后的空氣進(jìn)行分流，將分流后的小流量的空氣送入潮氣量檢測模塊103 ;具體的，空氣過濾和分流模塊102包括生化棉過濾層和比例流量閥，吸入的空氣經(jīng)過生化棉過濾層，生化棉過濾層吸附空氣中的灰塵和細(xì)菌等附著污染物，將較為干凈的空氣通過比例流量閥按照體積分流比來進(jìn)行分流，將小流量的氣體送入潮氣量檢測模塊103。本實(shí)施例中的生化棉過濾層可以更換，成本較低，保證空氣的清潔的同時(shí)也延長了氣體流量傳感器的使用壽命，該生化棉過濾層也可用其他類似材料替換，如活性炭等。
[0039]潮氣量檢測模塊103用于檢測流入的空氣中的潮氣量，潮氣量大小可以直接衡量吸氣過程，表征呼吸強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對呼吸過程實(shí)時(shí)的檢測和量化，潮氣量檢測模塊103還用于將流入的空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給主控制模塊101 ;具體的，本實(shí)施例中的潮氣量檢測模塊103為微型氣體流量傳感器，微型氣體流量傳感器檢測流入的空氣中的潮氣量的大小，該傳感器可以實(shí)現(xiàn)單向?qū)⒖諝獾牧髁哭D(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給主控制模塊101。
[0040]例如，本實(shí)施例中的微型氣體流量傳感器可采用美國矽翔公司的氣體流量傳感器FS7001，還可根據(jù)對潮氣量大小的不同要求選擇其他型號(hào)的氣體流量傳感器。
[0041]主控制模塊101主要包括主控芯片、電源子模塊；主控芯片用于對接收到的電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制吸氣阻力增加模塊104和/或繼續(xù)對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給分析裝置，電源子模塊用于為主控芯片和吸氣阻力增加模塊104供電。
[0042]吸氣阻力增加模塊104用于在電源子模塊進(jìn)行供電的模式下根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制吸氣阻力，用戶吸氣時(shí)為其增加吸氣阻力，幫助用戶提高呼吸強(qiáng)度，改善呼吸功能；具體的，本實(shí)施例中的吸氣阻力增加模塊包括電機(jī)，在電源子模塊進(jìn)行供電的模式下，主控芯片根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)調(diào)整該電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而控制吸氣阻力，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢能體現(xiàn)吸氣強(qiáng)
度大小。
[0043]顯示操作模塊105，顯示操作模塊105包括調(diào)節(jié)子模塊和顯示子模塊，調(diào)節(jié)子模塊用于根據(jù)反饋的呼吸訓(xùn)練效果調(diào)節(jié)吸氣強(qiáng)度與速度，顯示子模塊用于在主控芯片的控制下實(shí)時(shí)顯示潮氣量檢測模塊所檢測到的潮氣量數(shù)據(jù)；
[0044]優(yōu)選的，調(diào)節(jié)子模塊為調(diào)節(jié)按鈕，可以調(diào)節(jié)吸氣強(qiáng)度與速度等參數(shù)，顯示子模塊為具有觸摸功能的液晶顯示屏，能實(shí)時(shí)顯示檢測到的潮氣量數(shù)據(jù)，使用戶可以隨時(shí)隨地的攜帶本實(shí)施例的設(shè)備進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。
[0045]如圖2所示，本實(shí)施例的主控板10還包括通訊模塊106，所述主控芯片還用于對所述處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過所述通訊模塊將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在終端上的分析裝置。
[0046]所述通訊模塊106可以為無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，即主控制模塊101通過有線方式(如USB數(shù)據(jù)線方式、串口數(shù)據(jù)線方式)或無線方式(如藍(lán)牙傳輸方式、WIFI連接方式)與分析裝置進(jìn)行通訊，如即主控制模塊101通過USB或串口方式與分析裝置進(jìn)行通訊，則主控制模塊101上還設(shè)置有USB接口或串口。優(yōu)選的，本實(shí)施例采用藍(lán)牙傳輸方式實(shí)現(xiàn)吸氣阻抗訓(xùn)練器1與分析裝置2之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。
[0047]參考圖1，本實(shí)施例中的便攜裝置11包括手持式殼體111、吸氣嘴112和外圍結(jié)構(gòu)113。
[0048]手持式殼體111用于用戶手持，上述主控板10設(shè)置在該手持式殼體111內(nèi)部，使本實(shí)施例的設(shè)備整體小巧輕便，不會(huì)給用戶帶來過重的身體負(fù)擔(dān)，也不會(huì)造成呼吸姿勢的障礙，方便用戶在各種場合使用。
[0049]吸氣嘴112與手持式殼體111可拆卸的連接，用于用戶吸入氣體，吸氣嘴112的設(shè)置使吸氣量不泄露，保證密閉性。具體的，本實(shí)施例中的吸氣嘴112采用呼吸機(jī)上專用密封嘴，屬于標(biāo)準(zhǔn)呼吸機(jī)嘴，既符合人體工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，又可隨時(shí)更換。外圍結(jié)構(gòu)113，用于反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，本實(shí)施例中的外圍結(jié)構(gòu)113采用可視模塊，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式直觀展示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)量；優(yōu)先外圍結(jié)構(gòu)113選用通氣扇，該通氣扇可與吸氣阻力增加模塊104的電機(jī)連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)通氣扇旋轉(zhuǎn)，通過通氣扇的轉(zhuǎn)速來反饋用戶呼吸訓(xùn)練的效果，通氣扇的轉(zhuǎn)動(dòng)量體現(xiàn)了電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量，通過控制該通氣扇的開啟和閉合程度可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力進(jìn)而調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，優(yōu)選的，本實(shí)施例中通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝶形彈簧片控制通氣扇的開啟和閉合，來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力進(jìn)而調(diào)整了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)改變吸氣阻力的目的。本實(shí)施例通過外圍結(jié)構(gòu)113 (即便攜裝置11中的通氣扇或其他)來直觀體現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢體現(xiàn)了吸氣強(qiáng)度的大小。本實(shí)施例中還可使用其他方式來控制通氣扇的開啟和閉合程度，如主控制模塊101通過采用潮氣量檢測模塊103檢測到的潮氣量的大小控制電子控制閥門，進(jìn)而控制通氣扇的開啟和閉合程度。本實(shí)施例中的外圍結(jié)構(gòu)113也選用在手持式殼體111內(nèi)置電磁鐵和鐵片當(dāng)通氣閥門，通過利用電機(jī)產(chǎn)生的電流大小來調(diào)節(jié)電磁鐵的吸附力，設(shè)定阻力閾值，從而控制通氣閥門的開關(guān)和閉合程度，來調(diào)節(jié)吸氣阻力大小，引導(dǎo)用戶調(diào)節(jié)呼吸強(qiáng)度，達(dá)到改善呼吸功能的目的。本發(fā)明采用的電機(jī)可以是直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。
[0050]如圖3所示，用戶在使用本發(fā)明系統(tǒng)的過程中，首先開啟通氣扇的彈簧片，用戶手持上述手持式殼體111通過吸氣嘴112吸入空氣，吸進(jìn)的空氣通過通氣扇進(jìn)入空氣過濾和分流模塊102，經(jīng)過空氣過濾和分流模塊102后凈化為較為干凈的空氣，然后再吸入用戶體內(nèi)，完成吸入動(dòng)作后，用戶直接進(jìn)行呼氣動(dòng)作，排除體內(nèi)廢氣。同時(shí)空氣過濾和分流模塊102將較為干凈的空氣分流后流入到空氣送入潮氣量檢測模塊103中，潮氣量檢測模塊103檢測流入的空氣中的潮氣量并通過顯示操作模塊105顯示，并將流入的空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給主控制模塊101，在主控制模塊101中的電源子模塊進(jìn)行供電的模式下，主控制模塊101中的主控芯片對接收到的電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)調(diào)整吸氣阻力增加模塊104中的電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此調(diào)節(jié)通氣扇開啟和閉合程度從而控制吸氣阻力；用戶根據(jù)顯示操作模塊105上顯示的數(shù)據(jù)和外圍結(jié)構(gòu)113反饋的用戶呼吸訓(xùn)練效果來通過調(diào)節(jié)子模塊改變用戶的吸氣強(qiáng)度與速度，從而保證用戶可以最有效的進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。如該設(shè)備此時(shí)與終端2連接，可與終端上的分析裝置21進(jìn)行通訊，則主控制模塊101中的主控芯片還可以對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并通過通訊模塊106將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給手機(jī)、電腦等終端設(shè)備上的分析裝置21，分析裝置21對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果跟蹤呼吸訓(xùn)練效果、指導(dǎo)呼吸康復(fù)和強(qiáng)化訓(xùn)練。
[0051]本實(shí)施例的設(shè)備是一種簡單便攜的手持設(shè)備，可使用戶在沒有過多身體負(fù)擔(dān)的情況下進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，保證了呼吸效果。利用潮氣量檢測模塊103直接監(jiān)測潮氣量大小，可以在顯示操作模塊105上直觀反映呼吸情況，通過吸氣阻力增加模塊104進(jìn)行調(diào)整呼吸，量化訓(xùn)練過程，跟蹤反饋訓(xùn)練效果。該設(shè)備可通過藍(lán)牙或其他通訊方式與手機(jī)、電腦等終端設(shè)備上的分析裝置相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸主控模塊101發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過分析裝置來分析和評(píng)估呼吸訓(xùn)練效果。本實(shí)施例的設(shè)備既可單獨(dú)使用，即在顯示操作模塊105上實(shí)時(shí)顯示用戶的呼吸訓(xùn)練效果，又可結(jié)合終端設(shè)備上的分析裝置使用，即在終端上實(shí)時(shí)顯示用戶的訓(xùn)練效果。本實(shí)施例設(shè)備結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡單，攜帶方便，適合用戶在任何場合使用，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，使用該設(shè)備可改善呼吸效果，增強(qiáng)呼吸功能。
[0052]本發(fā)明又提供一種呼吸訓(xùn)練反饋方法，通過本發(fā)明實(shí)施例中的人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備實(shí)現(xiàn)，如圖4所示，包括:
[0053]S1:當(dāng)用戶通過便攜裝置吸入空氣時(shí)，主控板對吸入的空氣進(jìn)行凈化，將凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣；
[0054]在本實(shí)施例中，主控板對所述吸入的空氣進(jìn)行凈化，具體為:通過在主控板中設(shè)置的生化棉過濾層來吸附進(jìn)入的空氣中的灰塵和細(xì)菌得到凈化后的空氣；將凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣，具體為:通過主控板中設(shè)置的比例流量閥按照體積分流比對所述凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣。
[0055]S2:主控板檢測小流量空氣中的潮氣量并將小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0056]本實(shí)施例中的S2具體為:通過主控板中設(shè)置的微型氣體流量傳感器檢測小流量空氣中的潮氣量，并將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0057]S3:主控板對電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制用戶的吸氣阻力；
[0058]在本實(shí)施例中，主控板根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制用戶的吸氣阻力，具體為:主控板上的主控芯片根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝶形彈簧片控制通氣扇的開啟和閉合從而改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，通過轉(zhuǎn)動(dòng)阻力調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速可控制吸氣阻力。
[0059]S4:主控板通過吸氣阻力調(diào)整用戶的呼吸，并實(shí)時(shí)顯示小流量空氣的潮氣量和實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果；
[0060]本實(shí)施例中的實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，可以通過人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備上的外圍結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)，也可以通過設(shè)置在終端上的分析裝置來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)本實(shí)施例中設(shè)備單獨(dú)使用時(shí)，通過外圍結(jié)構(gòu)(例如通氣扇)來實(shí)現(xiàn)，即電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)通氣扇旋轉(zhuǎn)，通過通氣扇的轉(zhuǎn)速來實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果；當(dāng)本實(shí)施例中設(shè)備結(jié)合分析裝置一起使用時(shí)，可以通過顯示操作模塊上和分析裝置一起來實(shí)現(xiàn)；
[0061]具體的，本實(shí)施例中，通過設(shè)備上的顯示操作模塊(例如顯示屏)實(shí)時(shí)顯示小流量空氣的潮氣量；
[0062]S5:根據(jù)呼吸訓(xùn)練效果改變用戶的吸氣強(qiáng)度與速度。[0063]本實(shí)施例中，可以通過調(diào)整設(shè)備上的調(diào)整子模塊來實(shí)現(xiàn)改變用戶迆吸氣強(qiáng)度與速度的目的。
[0064]該方法還可包括:所述主控板對所述處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在終端上的分析裝置；
[0065]分析裝置為設(shè)置在電腦、手機(jī)等終端上的軟件，可與主控板進(jìn)行通訊，分析裝置記錄并分析所述主控板發(fā)送來數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果實(shí)時(shí)地、立體地、直觀地在終端上顯示用戶呼吸訓(xùn)練效果，以便用戶方便的評(píng)價(jià)訓(xùn)練效果并及時(shí)通過調(diào)節(jié)子模塊來調(diào)整呼吸強(qiáng)度；
[0066]所述實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，包括:所述分析裝置記錄并分析所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果在所述終端上反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。本實(shí)施例中還可以在分析裝置上設(shè)置互動(dòng)游戲，用戶與互動(dòng)游戲的互動(dòng)訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)用戶的規(guī)范訓(xùn)練，直觀反饋呼吸訓(xùn)練效果，可以調(diào)動(dòng)使用者的訓(xùn)練積極性。
[0067]本方法通過分析裝置起到監(jiān)測呼吸訓(xùn)練和評(píng)估訓(xùn)練效果、指導(dǎo)調(diào)整訓(xùn)練方案的作用，使用戶直觀感受呼吸強(qiáng)度帶來的訓(xùn)練效果，提高用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，有助于增強(qiáng)用戶的趣味性，輔助改善訓(xùn)練效果。
[0068]本發(fā)明的方法適用與呼吸功能薄弱患者以及運(yùn)動(dòng)功能強(qiáng)化的人群，通過凈化空氣保證用戶吸入干凈的空氣，能約束用戶按照設(shè)定的模式進(jìn)行呼吸，對吸氣強(qiáng)度進(jìn)行一定的控制和評(píng)估，達(dá)到一種康復(fù)或者功能訓(xùn)練的效果。
[0069]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0070]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種人體呼吸訓(xùn)練設(shè)備，其特征在于，包括主控板和便攜裝置，所述主控板設(shè)置在所述便攜裝置內(nèi)部；所述主控板包括空氣過濾與分流模塊、潮氣量檢測模塊、主控制模塊、吸氣阻力增加模塊以及顯示操作模塊，所述空氣過濾和分流模塊用于凈化吸入的空氣，將所述凈化后的空氣進(jìn)行分流，將分流后的小流量的空氣送入所述潮氣量檢測模塊；所述潮氣量檢測模塊用于檢測流入的空氣中的潮氣量，并將所述流入的空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給所述主控制模塊；所述主控制模塊包括主控芯片和電源子模塊，所述主控芯片用于對接收到的電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制所述吸氣阻力增加模塊，所述電源子模塊用于為所述主控芯片和所述吸氣阻力增加模塊供電；所述吸氣阻力增加模塊用于在所述電源子模塊進(jìn)行供電的模式下根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制吸氣阻力；所述顯示操作模塊包括調(diào)節(jié)子模塊和顯示子模塊，所述調(diào)節(jié)子模塊用于根據(jù)反饋的呼吸訓(xùn)練效果調(diào)節(jié)用戶的吸氣強(qiáng)度與速度，所述顯示子模塊用于在主控芯片的控制下實(shí)時(shí)顯示所述潮氣量檢測模塊所檢測到的潮氣量數(shù)據(jù)；所述便攜裝置包括手持式殼體、吸氣嘴和外圍結(jié)構(gòu)；所述手持式殼體用于用戶手持，所述主控板設(shè)置在所述手持式殼體內(nèi)部；所述吸氣嘴與所述手持式殼體可拆卸的連接，用于用戶吸入空氣；所述外圍結(jié)構(gòu)用于反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括通訊模塊，所述主控芯片還用于對所述處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過所述通訊模塊將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在終端上的分析裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述空氣過濾和分流模塊包括生化棉過濾層和比例流量閥，所述生化棉過 濾層用于吸附進(jìn)入的空氣中的灰塵和細(xì)菌，將較為干凈的空氣通過所述比例流量閥按照體積分流比來進(jìn)行分流；所述潮氣量檢測模塊具體為微型氣體流量傳感器，所述微型氣體流量傳感器檢測流入的空氣中的潮氣量，并將所述流入的空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給所述主控制模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述吸氣阻力增加模塊包括電機(jī)，在所述電源子模塊進(jìn)行供電的模式下，所述主控芯片根據(jù)所述處理后的數(shù)據(jù)調(diào)整所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而控制吸氣阻力；所述外圍結(jié)構(gòu)包括通氣扇，所述通氣扇與所述電機(jī)連接，所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述通氣扇旋轉(zhuǎn)，通過所述通氣扇的轉(zhuǎn)速來反饋用戶呼吸訓(xùn)練的效果。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述外圍結(jié)構(gòu)還包括蝶形彈簧片，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述蝶形彈簧片控制所述通氣扇的開啟和閉合程度從而改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，通過所述轉(zhuǎn)動(dòng)阻力調(diào)整所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速可控制吸氣阻力。
6.一種呼吸訓(xùn)練反饋方法，其特征在于，包括:當(dāng)用戶通過便攜裝置吸入空氣時(shí)，主控板對所述吸入的空氣進(jìn)行凈化，將所述凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣；檢測所述小流量空氣中的潮氣量并將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，對所述電信號(hào)進(jìn)行采集檢測和分析處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制用戶的吸氣阻力；通過吸氣阻力調(diào)整用戶的呼吸，并實(shí)時(shí)顯示所述小流量空氣的潮氣量和實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果；根據(jù)所述呼吸訓(xùn)練效果改變用戶的吸氣強(qiáng)度與速度。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括:所述主控板對所述處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送給設(shè)置在終端上的分析裝置；所述實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，包括:所述分析裝置記錄并分析所述轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果在所述終端上反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果；并通過終端上設(shè)置的互動(dòng)游戲訓(xùn)練來反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述對所述吸入的空氣進(jìn)行凈化，具體為:通過生化棉過濾層吸附進(jìn)入的空氣中的灰塵和細(xì)菌得到凈化后的空氣；所述將凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣，具體為:通過比例流量閥按照體積分流比對所述凈化后的空氣進(jìn)行分流得到小流量空氣；所述檢測所述小流量空氣中的潮氣量將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，具體為:通過微型氣體流量傳感器檢測小流量空氣中的潮氣量，并將所述小流量空氣的流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制用戶的吸氣阻力，具體為:根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝶形彈簧片控制通氣扇的開啟和閉合從而改變所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，通過所述轉(zhuǎn)動(dòng)阻力調(diào)整所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速可控制吸氣阻力。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果，包括:所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所述通氣扇旋轉(zhuǎn)，通過通氣扇的轉(zhuǎn)速來實(shí)時(shí)反饋用戶的呼吸訓(xùn)練效果。
【文檔編號(hào)】A61B5/08GK103736256SQ201310628883
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】傅道元 申請人:廣州曼紐科實(shí)驗(yàn)分析儀器有限公司