一种便携式智能呼吸训练器及训练方法

本发明属于医疗器械，具体涉及一种便携式智能呼吸训练器及训练方法。

背景技术：

1、人在正常吸气时，横膈膜收缩和外肋间肌收缩，当用力吸气时，还需吸气辅助肌，如斜方肌、斜角肌的协助，这些肌肉收缩的结果使得胸阔上举，胸腔空间扩大到极限，因此需要对吸气肌进行锻炼，呼吸家吸气训练器采用阻抗训练基础原理，使用者透过吸气训练器吸气时需费力去抵抗训练器设定的阻抗，以增加吸气肌力，借此增加呼吸肌强度与耐受度。

2、如授权公告号为cn106492421a的发明所公开的智能呼吸训练器，包括机壳、阀头盖、电机、齿轮传动机构、阀门组件。所述的阀头盖安装在机壳的一端，电机和齿轮传动机构安装在机壳内且电机通过齿轮传动机构与阀门组件机械连接，阀门组件安装在阀头盖内。由于本发明的阀门档板固定在阀门压板与阀门支架上，不管吸气还是呼气，阀门挡板均配贴在阀门压板或阀门支架上，使其密封，气体只能从阀门开口处进出，实现即可呼气、也可吸气；此外，由于此发明阀门开口在通气道中间，集中在一起，在呼气或吸气时形气的阻抗较小，从而减小了对监测精度的影响，阀门压板与两块阀门挡板配合紧密，不会出现漏气的现象，上述技术方案仅仅只能对患者的吸气以及呼气进行训练，无法对训练中的胸腔或者腹腔压力以及气道压力进行实时采集，整体训练精度得不到保证。

3、如授权公告号为cn113750475a的发明所公开的智能呼吸治疗训练康复系统，包括壳体、薄膜电磁阀、测控腔体、呼气腔体，测控腔体设于壳体内，呼气腔体的一端通过锁紧环与测控腔体相连接，呼气腔体的一端连接呼气嘴，测控腔体的另一端与薄膜电磁阀相连接，测控腔体内设有压力传感器；壳体内设有电路板，电路板依次通过电缆、电磁阀插孔、电磁阀插头与薄膜电磁阀相连接；壳体上设有显示屏以及键盘，可根据使用者需求实现呼气压力设定功能，阻力稳定且可调节；缩短气路，使其易于维护和清理消毒；提高智能化程度，实现呼吸曲线显示和存储、数据无线传输、远程监视与诊断等功能，方便医护人员对训练康复进行指导，但是其无法根据患者肺功能、气道压力以及胸腔、腹腔压力指标，对患者呼吸训练进行自主调节，训练智能化程度不高，且训练不佳，为此我们提出一种便携式智能呼吸训练器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种便携式智能呼吸训练器及训练方法，以解决上述背景技术中提出的无法对训练中的胸腔或者腹腔压力以及气道压力进行实时采集，整体训练精度得不到保证，同时无法根据患者肺功能、气道压力以及胸腔、腹腔压力指标，对患者呼吸训练模式进行自主调节，训练智能化程度不高，且训练效果无法评价的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便携式智能呼吸训练器，包括外壳、设置在外壳一侧表面的液晶显示屏以及设置在呼吸管接头，所述呼吸管接头上可拆卸设置呼吸管路，所述呼吸管路一端设置呼吸除菌过滤器，所述呼吸除菌过滤器一侧设置管路咬嘴，所述呼吸管路内设置用于对气道压力、呼吸流量以及呼吸流速进行采集的传感器集成电路模块；

3、所述外壳一侧设置信号传输接口一以及信号传输接口二，所述信号传输接口一通过数据线与束缚带内的张力传感器以及压力传感器连接；

4、所述信号传输接口二通过数据线与指脉氧夹连接；

5、所述传感器集成电路模块、信号传输接口一以及信号传输接口二均与外壳内的处理控制系统连接。

6、优选的，所述呼吸管接头一端与位于外壳内的容纳管连接，所述容纳管内一侧设置节流阀，同时容纳管内设置紫外消毒灯。

7、优选的，所述容纳管另一端与储气腔连通，所述储气腔设置在外壳内。

8、优选的，所述束缚带为弹性绑带结构，且束缚带两端可快速粘接固定。

9、优选的，所述外壳一侧表面设置电源接口，所述电源接口与内置电源连接，内置电源为处理控制系统提供运行电能。

10、优选的，所述外壳一侧还设置扬声器模块，扬声器模块对训练提示音进行播放。

11、优选的，所述处理控制系统包括信号传输电路模块、数据处理模块、控制单元模块以及训练模式调节模块。

12、优选的，所述信号传输电路模块分别与信号传输接口一、信号传输接口二以及传感器集成电路模块数据连接，所述信号传输电路模块与数据处理模块连接，所述数据处理模块与控制单元模块连接，所述控制单元模块与液晶显示屏以及训练模式调节模块连接。

13、优选的，所述信号传输电路模块用于将传感器集成电路模块采集的患者肺功能信息、气道压力信息以及胸腔或者腹腔压力信息传输至数据处理模块，所述数据处理模块对患者肺功能信息、气道压力信息以及胸腔或者腹腔压力信息进行数据转化，所述控制单元模块用于将转化患者肺功能信息、气道压力信息以及胸腔或者腹腔压力信息的进行计算以及指标判断，所述训练模式调节模块用于对训练模式进行自动调节。

14、一种便携式智能呼吸训练器的训练方法，其包括如下具体步骤：

15、s1、患者首先通过肺功能检测系统进行肺功能检测，输入肺功能检测结果，控制单元模块根据检测结果推荐最佳训练模式，如果没有进行肺功能检测，则自行选择训练模式；

16、s2、将束缚带固定在患者的腹腔或者胸腔位置，并将指脉氧夹夹住患者手指；

17、s3、患者咬住管路咬嘴，并进行呼气以及吸气，呼气通过呼吸管路输送至容纳管内；

18、s4、在呼气与吸气训练中，传感器集成电路模块采集患者肺功能信息、气道压力信息以及胸腔或者腹腔压力信息，并将采集的信息通过信号传输电路模块传输至数据处理模块；

19、s5、在呼气与吸气训练中，束缚带内的张力传感器与压力传感器对呼吸时的腹部或者胸腔部的张力以及压力信息进行采集，并将采集的信息通过信号传输电路模块传输至数据处理模块；

20、s6、数据处理模块将s4与s5中的各项信息进行计算，并转换成数字信息输送至控制单元模块；

21、s7、控制单元模块对各项数字进行处理，并与控制单元模块内预设的各项数据阈值进行比较；

22、s8、训练模式调节模块根据s6中控制单元模块的比较结果，对呼吸训练模式进行调节；

23、s9、患者训练过程中，控制单元模块对患者训练结果进行评分，并根据评分，控制扬声器模块播放相应的激励音频；

24、s10、训练完成后，控制单元模块自动控制紫外线消毒灯对容纳管内进行消毒。

25、优选的，所述患者肺功能信息包括第1秒用力呼气容积(fev1)、最大呼气中段流量(mmef)、用力肺活量(fvc)、每分钟最大通气量(mvv)、峰值呼气流速(pef)以及肺一氧化碳弥散量(dlco)。

26、优选的，所述s5中数据处理模块对各项信息的计算步骤如下：

27、s61、数据处理模块对用力肺活量、第1秒用力呼气容积以及肺部呼吸容量进行计算；

28、计算公式如下；

29、

30、其中，fvc为用力肺活量，pmax为最大呼气量，vc为呼吸容量；

31、第1秒用力呼气容积计算公式如下：

32、fev1＝p总-pmax；

33、式中，fev1为第1秒用力呼气容积，p总为呼吸总量；

34、vc＝vt+irv+erv；

35、其中，vt为潮气量，irv为补吸气量，erv为补呼气量；

36、s62、数据处理模块对气道压力信息中的最大吸气压力(mip)、最大呼气压力(mep)、第一秒平静吸气口腔闭合压(p1)以及气道阻力(raw)进行计算；

37、最大吸气压力(mip)计算公式如下：

38、男性：mip＝143-0.55×年龄，女性：mip＝104-0.51×年龄；

39、最大呼气压力(mep)计算公式如下：

40、男性：mep＝268-1.03×年龄；女性：mep＝170-0.53×年龄；

41、第一秒平静吸气口腔闭合压(p1)计算公式如下：

42、p1＝[0.5×(pip-peep)×ti/tot]+peep；

43、其中，pip为气道峰压，peep为肺泡压。

44、s63、对患者的腹腔或者胸腔呼吸时的压力以及张力进行计算；

45、s64、对患者血氧饱和度(spo2)以及脉率(bpm)进行计算。

46、优选的，所述控制单元模块的具体比较标准为：

47、控制单元模块对第1秒用力呼气容积(fev1)、最大呼气中段流量(mmef)、用力肺活量(fvc)、每分钟最大通气量(mvv)、峰值呼气流速(pef)、肺一氧化碳弥散量(dlco)、最大吸气压力(mip)、最大呼气压力(mep)、第一秒平静吸气口腔闭合压(p1)、气道阻力(raw)、腹腔或者胸腔呼吸时的压力、张力、血氧饱和度(spo2)以及脉率(bpm)进行比较，如果上述数据均达到各自阈值的最低值，则训练模式调节模块调节训练模式，使患者进入进阶呼吸训练。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

49、本技术在呼吸训练过程中，能够实时采集患者胸腔或者腹腔压力以及气道压力进行实时采集，整体训练精度得不到保证，同时根据患者肺功能、气道压力以及胸腔、腹腔压力指标，对患者呼吸训练进行自主调节，能够对患者进行智能化的呼吸进阶训练，大大提高了患者呼吸训练效果，促进患者恢复。