一种呼吸系统肌肉锻炼器

技术领域

本发明涉及一种医疗康复器械，具体来说，涉及适用于呼吸系统上、下部分肌肉锻炼的器械。

背景技术

慢性呼吸系统疾病现在是严重危害国民健康的四大慢病之一，许多慢性呼吸系统疾病如慢性阻塞性肺疾病（COPD），重症肺结核、肺纤维化、阻塞型睡眠呼吸暂停综合征等，肺功能损害严重，导致患者的生活质量下降，由于这些疾病的病因很难去除，所以一旦患病，将难以治愈，期望通过去除病因的治疗来提高患者的生活质量，几乎是不可能的。只能通过药物或其他技术手段，延缓病程发展，这其中一个重要的技术手段，就是呼吸功能锻炼——通过使用一些器械，锻炼患者的与呼吸有关的肌群，使患者呼吸系统的上、下部分呼吸功能增强，在一定程度上弥补因呼吸系统组织破坏而丧失的功能，从而提高患者的生活质量。除了慢性肺疾病以外，其他一些非肺部本身的疾病，也可能造成肺活量减小、肺功能下降，例如；上腹部手术、长期卧床、中风、脑损伤等，因为中枢或外周肌肉的功能减弱，导致呼吸幅度减小，通气量减低，全身组织器官氧气供应不足，产生一系列临床表现和免疫力下降，进而引发更多的健康问题，形成恶性循环。这些病人的病因在短时间内也是难以去除的，指望肺功能在短时间内自然恢复也是不可能的，因此，这些病人也需要借助外界的力量，增强呼吸肌的功能，增加肺的通气量，保证机体组织器官的充分供氧，阻断上述的恶性循环。

包括肺功能在内的呼吸道功能增强的最常用和有效的技术手段就是呼吸训练器的使用。现在市场上有许多呼吸训练器，比如进口的PowerBreathe，国产的盛昌SC-A呼吸训练器、舒呼乐、可孚呼吸功能训练器，还有比较古早的单球仪、三球仪等；还有一些暂时没有成为商品，已经申请了专利的很好的创意，如专利号为201320347213.2的“呼吸肌训练器”、专利号为201721364033.X的“一种并联型吸气和呼气呼吸训练器”等。这些仪器工作的基本原理相同或相似：都是通过呼吸肌对抗吸气和呼气过程中体外外加气道的阻力，达到锻炼呼吸肌的目的。使外加气道产生阻力的方法有多种多样，归纳起来，使用的基本物质主要有两种：弹性元件和液体，尤其是弹性元件使用的频率最高。

一种锻炼器械能够让普通民众想用、愿用、喜欢用的的基本原则是两性：有效性和趣味性，其次才是价廉。本发明仪器工作的基本原理与上述产品或专利相似，都是需要使用者的上、下呼吸道所属的呼吸肌克服外加气道阻力，来达到锻炼呼吸肌的目的。但本发明使用的外加气道阻力产生和调节装置与目前所有上市和未上市的产品都不同，使外加气道阻力的产生和调整更加细腻、线性；且本发明更具趣味性和有效性。

发明内容

本发明要解决的问题是针对上述缺陷提供一种呼吸系统肌肉锻炼器，具有有效性和趣味性。

本发明由三大部分组成：吸气模块、呼气模块和两个模块都需要用到的共用配件组构成。

吸气模块主要由下述零部件构成：产生吸气阻力的阻力盖、阻力盖座、阻力拉簧；以及调节吸气阻力大小的齿条卡子弹簧调节装置或卷轴装置；为预设气道压力终点显示的声、光装置提供电力的轻触开关；气体输送管道和药棉垫；氧气输送接口及气路；螺纹管以及其他与气体密闭有关的零件。

呼气模块主要由产生呼气阻力的封堵盖、活塞、压簧、弹性阻力调节元件、呼气阻逆T形管构成。

共用配件组主要由以下部件组成：与口、鼻接触的用于吸气或呼气的咬口、鼻罩、口鼻罩（这3种部件统称为人机接口）；用于显示吸气或呼气预设终点时气道内压力值的声、光显示装置（预装微型喇叭的语音模块和LED灯）、用于实时显示吸气或呼气时气道压力值的微型双向压差传感器及显示屏，为这些电子装置提供动力的电池。

吸气模块与大多数共用配件共同安装在一个圆筒形状的多层盒子里，这个多层盒子称为主机。人机接口和螺纹管不包含在此机器里。

具体技术方案如下：一种呼吸系统肌肉锻炼器，包括主机，所述主机分为5层，从上往下计数的第一层为电子盒，主要用于安装电子零部件，第五层为机座；第3层起着承上启下的作用，是一块有一定厚度的圆形板状结构，称为连接板，所述第一层、第三层、第五层由3~4根空心圆柱形的连接柱连接固定，连接柱与上述三层预制成一体，连接柱的上端止于并开口于电子盒内，下端止于并开口于机座内；连接柱不但起连接和固定的作用，还起着输送氧气和穿过导线的作用；连接板上面为第2层，用于安装进气阻力的产生组件和气体输送管道，以及药气生成的部件；连接板下面为第4层，用于安装进气阻力调节部件；

所述电子盒是一个中空的扁圆盒子，其内部安装有压差传感器；顶部有可拆卸的电子盒盖，底的外壁预装有环形软性密封圈，圈内中央有一大孔是输气管进气口，所述输气管进气口与盒子内腔不相通，与预制在盒子内部的输气管成一体；该输气管进气口的周围，有三个小的开口，与电子盒内部通过短管相通，此三个短管分别为压力传感器测量接口、盒内氧气接口、呼气测量管；在电子盒的环形表面设有用于输送气体的短管状输气管出气口、显示屏安装孔，另外还设有若干小孔作为气压平衡窗；

第二层的上半部分安装药气生成器，所述药气生成器为漏斗形，药气生成器上端喇叭口直径与电子盒底部的软性密封圈相同，药气生成器内腔有药棉垫挡圈和药棉垫固定卡，用于安装药棉垫和支撑药棉垫的滤网；药气生成器下方有外观似陀螺的气体分流器，气体分流器的下方是气体输送短管，气体输送短管的下端顺序预装有密封垫圈和药气生成器O形密封圈；所述药气生成器上端的喇叭口，与电子盒底部的软性密封圈紧密接触后，形成一个只有上下通道的相对密闭的小空间，称为药气室，所述药气室通过电子盒底部预制的3根短管开口，与电子盒内腔相通；

第二层的下半部分安装进气阻力产生组件，所述组件的构成为：阻力盖、阻力盖下面的拉簧、拉簧座和拉簧杆、阻力盖一端的轴套、阻力盖座、轴支架、轻触开关、开关安装板、阻力盖座和轴支架依附的圆形阻力基板、阻力基板周围的集气管组件；

所述阻力盖是薄板状物体，形状为中间圆形两边伸出的不规则形状，一边伸出物的上面预制有豆腐块样凸起，称为接触器，用于顶推轻触开关的按键，另一半伸出物预制成中心有小孔道的轴套，并与轴支架配合，插入转轴后，阻力盖可沿转轴转动；

阻力盖圆形部分的下面预制有长条形拉簧座，其轴向与阻力盖的长轴相同，与阻力盖的转轴垂直；沿拉簧座的长轴预制有拉簧杆孔，用于穿过拉簧杆；

所述阻力盖座呈圆形高环状，下部与阻力基板呈一整体，上部与阻力盖的圆形部分无缝接触，两者构成控制进气量的进气口；

阻力基板呈圆形薄板状，稍大于阻力盖座，其表面预制有3个凸起、2~3个小孔和一个较大的孔；所述3个凸起分别为一对轴支架，与轴套通过圆形杆状金属组合成转轴，阻力盖以此转轴为中心旋转，开启或关闭进气口，其原理类似于抽水马桶盖；第三个凸起是位于阻力盖座一侧的开关安装板，其表面预制有轻触开关固定孔和与之匹配的限位器；在阻力基板圆心的一侧预制有一较大的孔，为基板进气孔，其直径与阻力盖座的内经相同，阻力盖座高环内腔与此孔同心，预制在所述阻力基板上；所述阻力基板的边缘预制有2~3个小孔，称为对位孔，用于与连接板上的对位桩连接，以保证基板进气孔与连接板上的进气孔同心对合，并且对合后，基板不能移动；

所述集气管组件由3个部件构成，中央是一个圆形短管，称为集气管，与下述的连接板同心，预制在连接板上，其内径稍大于阻力基板，阻力基板刚好可以放入集气管内；集气管腔内有预制在连接板上的连接板进气孔、对位桩；集气管外壁上半部分预装有2个O形密封圈，下半部分预制有集气管螺纹，另两个部件分别称为密封滑套和顶环，顶环内壁预制有与集气管螺纹匹配的螺纹，可以旋在集气管上，密封滑套的内腔稍小于上述O形密封圈，可以套在集气管上半部分，使用时，旋转顶环，顶环向上推动密封滑套，密封滑套向上移动，与其上方的药气生成器下部的密封圈套合，并使药气生成器上顶，喇叭口压住电子盒底部的环形软性密封圈，从而使整个第二层部件连成一体；

第三层的主体是一块圆形塑料板，称为连接板，其上表面预制有集气管、连接板进气孔、对位桩；连接板进气孔呈圆形，其圆心位于连接板圆心的一侧，两者不同心，所述集气管、连接板两者同心，连接板进气孔直径与阻力基板进气孔相同；对位桩位于连接板进气孔的周围，有2~3个，是短而细的实心圆柱体，用以保证基板进气孔与连接板进气孔同心对合。

第四层在连接板下，用于安装吸气阻力调节装置；所述阻力调节装置有两种，一种是齿条卡子弹簧调节器组；第二种是卷轴调节器组；

所述齿条卡子弹簧调节器组件由下述部件构成：带齿条的门框式固定架、滑动调节器；

所述门框式固定架的外形呈门框样，有两根立柱和两条横梁，门框两边的立柱内侧预制有数个对称性凹槽，称为齿条，与后述的卡子头外形匹配；

所述滑动调节器外形为长方形，主体为相互对合的两个方形盒状物，其横径稍小于上述门框两立柱之间的距离，两个盒状物分别称为底部盒子和面部盒子，底部盒子四周呈高于盒边的围边，其高度与面部盒子的内腔深度相同，也就是说两个盒子能密合嵌合，围边的作用是在两个盒子完全嵌合或部分嵌合时，阻止面部盒子往上下左右方向的移动；底部盒子的中央预制有固定螺栓，其长度超过两个盒子嵌合后的盒子厚度，面部盒子的中央预制一圆孔，直径稍大于固定螺栓，两盒子嵌合，用螺母旋入后，将阻止面部盒子的前后向移动，使两个盒子在功能上合成一体。两盒子的靠下的侧壁，对称性预制有两个矩形小孔，两盒子的空间内，预装有用弹性材料制作的倒U形卡子，称为弹性卡子，弹性卡子的两端向外延伸成卡子头，从上述矩形小孔内伸出，其伸出部分的外形与立柱内侧齿条的凹槽适形，能嵌入到此凹槽内。卡子的U形部分预制成椭圆形，称为滑动槽，套合在预制于底部盒子上半部分固定柱上，卡子变形时，滑动槽可以上下短距离移动，不能左右移动。底部盒子的背侧中央，预制有一短柱，短柱朝下的一侧，预制一浅凹槽，用于安装拉簧圈。上述两盒子的封闭面向两侧延伸成翼片，两盒子的翼片之间形成凹槽，与上述门框立柱适形，两盒子完全嵌合后，其翼片之间的距离稍小于上述门框立柱的厚度；

所述卷轴调节器组由卷轴架、卷轴，卷轴调节旋钮，拉线、卷轴刹车螺母构成，卷轴架预制在机座上表面，用于安装卷轴，卷轴是一个外表光滑的长条状圆柱体，空心或实心均可，卷轴的中央有一小孔，为拉线通孔，用于穿过并固定拉线，调节旋钮和刹车螺母位于卷轴的两端，所述调节旋钮与卷轴预制成一个整体，在卷轴刹车螺母端设有螺纹，所述拉线的下端与卷轴拉线通孔相连，拉线上端与来自阻力盖的拉簧末端金属圈相连；卷轴调节旋钮转动时，带动卷轴转动，使拉线缠绕在卷轴上，从而使拉簧伸长，增大阻力盖所承受的弹簧力，卷轴刹车螺母可随时固定卷轴的位置，防止因卷轴回转造成进气阻力调节失准；

第五层是机座，整体呈下大上小的梯形平台状；平台上表面预制或安装进气阻力调节器组；平台的下面是带盖的密闭空腔；腔内有如下主要组件：连接柱机座入口、电池盒、电源开关、氧气座，氧气输入导管接口；氧气座的一端与其中一个连接柱机座入口预制成一体，另一端是氧气输入导管接口，安置在机座腔内，用于与机器外的储氧装置连接，以之相对应的机座壁开有一孔，称为氧气导管进口，用于通过氧气连接软管，外连到氧气瓶或氧气袋上；电池盒用于安装电池，为电子盒内的多种电子元件提供动力。

优选的，所述的呼吸系统肌肉锻炼器采用的轻触开关为单动片开关，其内部主要由4部分构成，并封装在一个小塑料盒内；固定在开关盒内腔顶部的金属片作为定电极，定电极尾部制有与导线连接的带孔定电极接点；位于开关盒内腔中部的金属片作为动电极，动电极的中央偏左部分，预制有相同材质的短棍形内轴，与动电极的长轴垂直，动电极右端与定电极对应面，预制有动电极触点，开关盒的底部，安装有不对称U形金属弹簧片，其下片的一端制有与导线连接的带孔动电极接点，在与动电极内轴对应的位置，预制有U形内轴支架，内轴与此支架预制成一体，构成转轴，U形金属弹簧片的上片左侧尾端呈平台状，与位于其上的动电极左半部分密切接触，对其施加向上的推力，动电极右端下部，安装有塑料材质的开关按键，此按键分盒内部分和盒外部分，按键盒内部分由于受动电极下压力的作用，向下抵住开关盒，阻止动电极的转动，使动电极在与U形金属弹簧片密切接触的条件下，保持水平状；此开关的动电极依靠转轴和U形金属弹簧片上片左侧尾端向上的弹性力，保持与U形金属弹簧片的持续密切接触，也就保持了导电可靠性；U形金属弹簧片上片左侧尾端向下的短片，用于阻止上片受压时过度弯曲，起延长U形金属弹簧片寿命的作用；开关盒上方预制有外轴座，中央有一圆孔，称为外轴孔，插入稍小于此孔直径的圆形金属棍，即形成转轴；外轴座的右侧，预置有用于此开关复位的U形金属弹簧片或压簧。

优选的，所述的呼吸系统肌肉锻炼器采用的轻触开关为双动片开关，其内部主体是两个电极片，称为电极片Ⅰ和电极片Ⅱ，此两个电极片右端的对应位置制有上触点和下触点，此两个电极片依靠多个限位器保持相对恒定的位置和距离，电极片Ⅱ右端的下方，安装有开关按键；按键向上顶动时，将推动电极片Ⅱ上移，上触点下触点互相接触；上述开关部件共同封装在一个开关盒里，两个电极片左侧之间的空间，预制成开关转轴孔，开关转轴孔与开关盒预制成一体，插入细金属棍后，此开关可沿此轴转动；在开关盒的上方，预装有U形开关复位弹簧片或压簧，用于移位后开关的复位；所述轻触开关的两个电极片能够在盒内一定范围内移动，达到盒内移动范围最大值后，外力将会推动开关沿上述开关转轴转动，在此过程中，两个电极片持续保持接触状态。

优选的，所述的呼吸系统肌肉锻炼器采用的轻触开关为是开放式开关，将电流输入电极片直接预制在阻力盖的接触器表面，电流输出电极预制成大开口的U型弹簧片，按需固定在开关安装板上，开关的灵敏度取决于这两个电极触点之间的距离。具体为：在开关安装板上预制U形电极片限位器Ⅰ、U形电极片限位器Ⅱ、U形电极片限位器Ⅲ，起固定电极的作用，将U形电极片安装在所述3个限位器内，自身电极Ⅰ与所述U形电极片材质相同，预制成一体，自身电极Ⅱ预置在阻力盖的接触器表面。

进一步的，所述的呼吸系统肌肉锻炼器需要的轻触开关只需2个电极，2个电极的连接导线最终回到机座内，其回归的方式有两种，一种是穿过阻力基板和连接板预置的导线孔，然后在第4层内预置的走线通道内进入机座，此种方式在阻力基板上设有匹配的导线孔，用于将轻触开关的两根导线引导至连接板的下面；另一种方式是将电极触点分别预制在阻力基板和连接板的对合位置上，则轻触开关电极通过短导线与阻力基板上的电极触点连接，来自机座内的导线与连接板上的电极触点连接后，一起预制在连接板和一根连接柱内。

所述的呼吸系统肌肉锻炼器，优选的，所述电子盒其内部还安装有电子语音芯片模块、微型喇叭；在电子盒的环形表面设有LED灯孔；同时，在机座内设有音源选择开关、USB接口；电池的正极导线与电源开关输入极连接，负极为所有电路共用，从电源开关输出极出来的电流分两路，一路直接上行到电子盒内，对压力传感器和显示屏供电，这一路电流不受阻力生成装置上的轻触开关控制，电源开关的另一路输出导线上行与所述轻触开关的输入极连接，所述轻触开关的输出极导线下行到机座腔内后再分为两路，一路与音源选择开关的输入极连接，音源选择开关的输出极导线上行到电子盒内，与电子语音芯片模块的电极连接，另一路与来自电子盒的LED灯下行导线连接。

可选的，所述呼吸系统肌肉锻炼器的齿条卡子弹簧调节器组中的固定螺栓配置有两种螺母：中央孔穿通的常规螺母和中央孔不穿通的带盖螺母；使用常规螺母时，旋紧后，将使两盒子的翼片相向压紧立柱，滑动调节器将会定位在门框立柱间的任何位置，不受齿条的限制。

优选的，所述呼吸系统肌肉锻炼器采用的压差传感器为微型双向压差传感器。

优选的，所述的呼吸系统肌肉锻炼器还设有呼气模块，所述呼气模块由呼气阻力产生-调节组件、呼气阻逆T形管构成；

所述呼气阻力产生-调节组件的外观呈圆柱形，由套管和调压阀芯构成；

所述套管呈圆筒状，上端内壁预制有与下述呼气阻逆T形管垂直管外壁螺纹相匹配的螺纹，两者通过此螺纹连接固定成一体；下端内腔有圆形支撑板，其中央预制有调节螺母，板面有数条扇形出气孔；

所述调压阀芯由封堵盖、压簧、活动盖、调节螺栓-螺母、阀芯架组成；封堵盖和活动盖均成圆形盖状，中间装有压簧，三者共同封装在阀芯架内；活动盖中央预制一圆孔，用于安装调节螺栓旋转头，阀芯架外观呈圆管状，上端成圆环状，平时被封堵盖堵住，无气体进出，此圆管的壁不完整，有数条槽状出气孔，下端成圆片状，中央有供螺栓通过的圆孔，圆片的周边，预制有数个半圆形出气孔；

呼气阻逆T形管呈稍粗的T字形短管，其水平管分进气端（进气口）和出气端（出气口），进气端长于出气端，进气端内腔安装有进气单向阀——气体只能由主机通过单向阀输送到使用者这边，使用者呼出的废气不能通过单向阀进入主机，水平管表面预制有呼气压力测量管座，通过在管壁上预制的连通孔与水平管内腔相通，连通孔位于反鸭嘴单向阀出气端，呼气压力测量管座通过软管与主机电子盒内的压力传感器测量端连接；呼气阻逆T形管的垂直管表面预制有螺纹，用于与上述套管连接。

呼气阻逆T形管的进气端通过螺纹管与电子盒的输气管出气口连接，出气端与人机接口连接，垂直管与套管连接；垂直管与套管连接后，其长度正好可以用手握持，作为呼气训练的手柄。

优选的，所述呼气阻逆T形管的单向阀选择申请号201510120553.5公开的反鸭嘴单向阀。

所述气道压力显示装置可以选择实时显示气道内压力值的效应器显示屏，也可以选择普通微型三线数显直流电压表头；所述气道压力显示装置有两种配置方式：一种是安装在电子盒上的显示屏安装孔内，用导线通过PCB板与双向压差传感器连接；另一种配置方式是单独配置在主机外，通过无线传输技术，将压差传感器获得的压力变化信号，传输到显示屏上。这就需要在电子盒内的PCB板上集成与压差传感器连接的无线传输信号发射模块，外置式压力显示器的前端也需配置无线信号接收器模块和电池。

发明人指出：（1）现在市场上有可导入音源文件的语音模块，也可与其他电子元件共同预制在同一块电路板上，机座内的USB接口，就是用于导入音源文件的接口。其他一些功能按键，也布置在机座内，图中未画出。所有上行和下行的导线，都通过连接柱机座入口进入其内的通道，在通道内走行。在主机外观上看不见导线。电子语音芯片模块（也称音乐模块）可以定制，也可以直接使用市场上销售的现成模块，普通音乐门铃模块套装即可，最好将压差传感器、多曲目音乐模块、无线信号发生器、微型喇叭预制在一块与电子盒内腔适型的PCB板上，再将此板安装在盒子腔内。当然，也可将上述散件分别安装在盒子里，这样的安装将需要比较大的空间，压力测量气路软管和很多飞线将使盒子里面看起来很乱。

（2）所述电子元件的定制，最好选择相同的电压，这样，电源的配置会简单得多。

（3）单动片开关是本发明的优选开关，双动片开关是本发明的次选开关，开放式开关的优点是成本低，灵敏度可调，缺点是长期暴露在流动的空气中，有效寿命短。

（4）滑动调节器的使用方法：将预装有弹性卡子的两个盒子在门框立柱间嵌合，卡子头嵌入立柱内侧的凹槽内，将带盖螺母旋入固定螺栓，此螺母已预制成旋到底后，刚好使盒子的翼片靠近立柱，不会与立柱产生摩擦。嵌合好的滑动调节器能在立柱间上下滑动，卡子头对滑动有一定的阻力，此阻力大于拉簧的拉力，没有外力上下滑动调节器时，卡子头嵌入门框立柱内侧的齿条凹槽内，即使拉簧因外力伸长，也不能使滑动调节器移位，以此来调节拉簧的长度，从而调整拉簧的拉力。对喜欢无极调整拉簧拉力的使用者，可将上述带盖螺母换成常规螺母，此螺母旋紧后，将使两盒子的翼片相向压紧立柱，滑动调节器将会定位在门框立柱间的任何位置，不受齿条的限制。齿条卡子弹簧调节器组可以单独使用，也可以成对使用，各控制一条拉簧。

（5）调压阀芯使用时，调压阀芯及调节螺栓-螺母预制在套管里，套管上端与呼气阻逆T形管垂直管连接，使用者用力呼气时，呼出的气压迫封堵盖，当压力超过压簧的弹性力时，封堵盖下移，呼出气进入调压阀芯，顺序沿槽状出气孔、半圆形出气孔、扇形出气孔排出。旋转调节螺栓，其顶部的旋转头推动活动盖上移，压迫压簧，增大封堵盖封堵的压力，使用者需用更大的呼气力，才能呼出废气，以此来达到锻炼呼吸肌的目的。

（6）呼气阻逆T形管的进气端通过螺纹管与电子盒的输气管出气口连接，出气端与人机接口连接，垂直管与套管连接。垂直管与套管连接后，其长度正好可以用手握持，作为呼气训练的手柄。

（7）螺纹管可以直接使用市场上现成的医用产品，也可以定制。

（8）如果使用外置无线压力显示屏，则不需要螺纹管，人机接口直接与电子盒上的输气管出气口连接，使用者手持主机训练。

本发明的有益效果：（1）使用者用本发明锻炼呼吸肌时，呼气模块与吸气模块可以联合使用，也可以分别单独使用。（2）本发明选择微型双向压差传感器，只安装一个传感器，就可以同时满足吸气锻炼和呼气锻炼的需要，结构简单。（3）本发明通过气道压力显示装置可以让使用者直观感受到锻炼效果的变化，也能起到增强锻炼信心的作用。（4）本发明预设的拉簧位有两个，可以悬挂两根拉簧，也可以只用一根，按需预置拉力不同的拉簧。拉簧的一端悬挂在进气拉簧杆上，另一端向下，穿越阻力盖座内腔后，固定在上述的阻力调节装置上，两根拉簧的弹力可以分别调节，也就是说，两根拉簧可以单独使用，也可以配合使用。两根拉簧的配置，性能参数可以是完全相同的，也可以是不同的，必要时，还可以在使用期间更换不同弹性力的拉簧。通常，一根拉簧的弹性力，即可满足多数使用者的锻炼需求，配置两根拉簧，几乎能满足所有人的锻炼需求。（5）本发明设计的常开单路两脚轻触开关，在结构和原理上，比市售的两路三脚开关简单。技术要求有两点：高灵敏性，长有效行程。前者指的是动触点只需移动极短的距离，即可使开关导通，后者指的是导通后，两个触点随阻力盖的转动一直保持接触导通状态。（6）本发明设计的呼气阻逆T形管保证吸入气和呼出气分别单向流动，互不交叉混合。使用者呼出的废气只需流动很短的距离，就可被排出在仪器以外，避免对使用者产生不利影响。（7）本发明在外加气道中，安置了一块浸有药液的透气棉片，使用者在吸气的同时，可以深深地吸入有治疗慢性疾病作用的药物，所述的慢性疾病，不仅限于呼吸系统疾病，其他系统疾病，也可以通过这样的药气治疗获益，最简单的例子就是玫瑰花或桂花的香味能使人愉悦。（8）本发明使用声、光信息告知使用者预设的终点，绝大多数人骨子里都有一种不达目的绝不罢休的潜意识，为了达到预设的有趣目标，会不断的努力锻炼.（9）本发明使用了压差传感器和效应器来实时显示使用者在训练过程中的气道压力值，让使用者能直观的看见自己锻炼的效果，不断的进步能显著增强使用者的信心。（10）本产品的使用，能明显增强使用者的上、下呼吸道相关肌群收缩能力，维持肌肉张力，提高慢性呼吸道疾病病人的生存质量，减轻病人和国家的经济负担，有助于《健康中国2030规划纲要》的实施。

附图说明

图1为本发明的主机右倾15度正面观示意图；

图2为本发明的电子盒右前倾15度示意图；

图3为本发明的电子盒仰视示意图；

图4为本发明的电子盒俯视示意图；

图5为本发明的药气生成器示意图；

图6为本发明的集气管示意图；

图7为本发明的阻力基板及预制组件示意图；

图8为本发明的阻力盖平视示意图；

图9为本发明的阻力盖仰视示意图；

图10为本发明的阻力基板与连接板安装仰视示意图；

图11为本发明的进气阻力产生组件正视示意图；

图12为本发明的进气阻力产生组件左前斜视示意图；

图13为本发明的连接板示意图；

图14为本发明的双动片轻触开关正视示意图；

图15为本发明的开放式开关正视示意图；

图16为本发明的单动片轻触开关原理正视示意图；

图17为本发明的单动片轻触开关+部分外壳正视示意图；

图18为本发明的滑动调节器_面部盒子与底部盒子分离示意图；

图19为本发明的滑动调节器小角度倾斜正视示意图；

图20为本发明的滑动调节器小角度倾斜背视示意图；

图21为本发明的滑动调节器去掉面部盒子盖正视示意图；

图22为本发明的进气阻力调节组件组装示意图；

图23为本发明的进气阻力调节卷轴示意图；

图24为本发明的主机机座底部示意图；

图25为本发明的呼气阻逆T形管示意图；

图26为本发明的呼气阻逆T形管出气端视角剖视示意图；

图27为本发明的呼气阻力产生-调节组件剖面示意图；

图28为本发明的调压阀芯示意图；

图29为本发明的调压阀芯剖面示意图。

图中：a0101-输气管出气口；a0102-盒内氧气接口；a0103-压差传感器测量接口；a0104-输气管；a0105-输气管进气口；a0106-软性密封圈；a0107-呼气测量管；a0201-药气生成器；a0202-药气生成器O形密封圈；a0203-密封滑套；a0204-顶环；a0205-O形密封圈；a0206-集气管螺纹；a0207-药棉垫挡圈；a0208-药棉垫固定卡；a0209-气体分流器；a0210-轴支架；a0211-阻力盖座；a0212-阻力基板；a0213-阻力盖；a0214-轴套；a0215-接触器；a0216-拉簧座；a0217-拉簧杆孔；a0218-开关安装板；a0219-开关复位弹簧片；a0220-轻触开关；a0221-开关转轴孔；a0222-电极Ⅰ；a0223-电极Ⅱ；a0224-开关按键；a0225-开关限位器；a0226-阻力基板对位孔；a0227-开关转轴套；a0228-电极片Ⅰ；a0229-电极片Ⅱ；a0230-电极片Ⅰ下限位器；a0231-电极片Ⅱ下限位器；a0232-弹性复位片Ⅰ；a0233-弹性复位片Ⅱ；a0234-上触点；a0235-下触点；a0236-电极片Ⅰ顶端限位器；a0237-U形电极片限位器Ⅰ；a0238-U形电极片限位器Ⅱ；a0239-U形电极片限位器Ⅲ；a0240-U形电极片；a0241-自身电极Ⅰ；a0242-自身电极Ⅱ；a0243-轻触开关Ⅱ外壳；a0244-外轴座；a0245-外轴孔；a0246-U形金属弹簧片；a0247-动电极；a0248-定电极；a0249-内轴支架；a0250-内轴；a0251-动电极触点；a0252-按键盒内部分；a0253-按键头；a0254-动电极接点；a0255-定电极接点；a0256-弹性尾片；a0257-U形弹簧片平台；a0401-滑动调节器；a0402-固定螺栓；a0403-门框式固定架；a0404-底部盒子；a0405-围边；a0406-弹性卡子；a0407-卡子头；a0408-滑动槽；a0409-固定柱；a0410-翼片；a0411-面部盒子；a0412-门框立柱；a0413-齿条；a0414-卷轴调节旋钮；a0415-卷轴刹车螺母；a0416-卷轴；a0417-拉线通孔；a0501-氧气导管进口；a0502-连接柱机座入口；a0503-音源选择开关；a0504-USB接口；a0505-电源开关；a0506-电池盒；a0507-氧气座；a0508-氧气输入导管接口；b0101-套管；b0102-螺纹；b0103-支撑板；b0104-调节螺母；b0105-扇形出气孔；b0106-阀芯架；b0107-封堵盖；b0108-压簧；b0109-活动盖；b0110-调节螺栓；b0111-旋转头；b0112-半圆形出气孔；b0201-呼气阻逆T形管；b0202-呼气阻逆T形管出气口；b0203-反鸭嘴单向阀出气端；b0204-呼气压力测量管座；b0205-压差传感器连接管；b0206-呼气阻逆T形管进气口；b0207-连通孔；b0208-反鸭嘴单向阀体；b0209-呼气阻逆T形管连接螺纹；c0101-电子盒盖；c0102-气压平衡窗；c0103-显示屏安装孔；c0104-LED灯孔；c0105-预留扩展孔（呼气压力测量孔）；c0201-连接柱；c0301-连接板；c0302-连接板进气孔；c0303-阻力基板对位桩；c0501-机座。

具体实施方式

下面参照附图1-29对本发明作进一步说明：

实施例1

一种呼吸系统肌肉锻炼器，由三大部分组成：吸气模块、呼气模块和两个模块都需要用到的共用配件组构成。吸气模块的吸气阻力调节部件选择齿条卡子弹簧调节器组，声光显示触发开关选择定制单动片轻触开关，气道压力显示选择专用压力显示屏。

各部件的组装及连接分述如下：

主机组装：将微型双向压差传感器、微型喇叭、语音芯片控制组件、多路供电接口共同预制在一块PCB板上，这块PCB板的外形按电子盒内腔尺寸及所需安装的元件定制，将此PCB板安装在电子盒内。分别用预制形状的短软管将压差传感器的测量端与压差传感器测量接口a0103连接、连接柱c0201的氧气出口与盒内氧气接口a0102连接；在预留扩展孔（呼气压力测量孔）c0105预先插入一个连接管（未图示），然后用软管将此连接管与呼气测量管a0107连接；将LED灯按装在LED灯孔c0104内，将压力显示屏安装在显示屏安装孔c0103内，此两种元件的导线均与PCB板上对应的电路接口连接。各控制电路导线和供电导线均通过连接柱c0201中央的管道下行到机座c0501内，与机座c0501内相应的电源及控制开关连接，压差传感器的参考端对电子盒内的大气开放。

将浸有药液的圆形透气棉垫放置在同样直径的不锈钢滤网上，共同安置在药气生成器a0201喇叭口内的药棉垫挡圈a0207和药棉垫固定卡a0208之间，使之不能移动。

集气管与连接板c0301预制成一体；将一根细不锈钢管（普通注射针头改装即可）穿过拉簧座a0216上的拉簧杆孔a0217，穿的过程中，同时也顺序穿过2条拉簧（未图示）的顶端圆圈，拉簧的一端就被悬吊在拉簧座a0216上；用一根细不锈钢管顺序穿过轴支架a0210和轴套a0214，构成转轴关节，将阻力盖a0213、阻力盖座a0211和阻力基板a0212连成一体，阻力盖a0213能沿上述转轴转动，拉簧从阻力盖座a0211内的进气孔中垂吊下来，超过连接板c0301的进气孔，进入第四层。

通过外轴孔a0245和限位器，将定制的单动片轻触开关安装在开关安装板a0218上（如图11），要保证按键头a0253位于阻力盖a0213上的接触器a0215中央，与接触器a0215有微米级距离，同时也要保证此开关能沿外轴孔a0245形成的转轴关节灵活转动，开关复位弹簧片a0219保证轻触开关的快速复位。

将上述安装好各种部件的阻力基板a0212，安装在集气管内，阻力基板a0212上的对位孔a0226与连接板c0301上的阻力基板对位桩c0303套合粘接，保证阻力基板a0212上的进气孔与连接板c0301上的进气孔同心同圆，空气不能从阻力基板a0212的边缘进入集气管a0210。将动电极接点a0254和定电极接点a0255的连接导线通过预置的管路（未图示）向下移行到机座c0501内。

将顶环a0204安装在集气管螺纹a0206外面，将密封滑套a0203安装在集气管O形密封圈a0205外，下端与顶环a0204上端相贴，顶部与集气管上端平行；将药气生成器a0201的下端放置于集气管上端，转动顶环a0204，上移的顶环a0204向上顶推密封滑套a0203，密封滑套a0203越过药气生成器O形密封圈a0202，顶住药气生成器a0201下端的伞形结构，将药气生成器a0201上推，其喇叭口压住电子盒底部的软性密封圈a0106。至此，从连接板c0301的进气孔起，至电子盒输气管出气口a0101止，形成了一条密闭的进气气路。

本发明主机的第四层安装齿条卡子弹簧调节器组，门框式固定架a0403与连接板c0301和机座c0501上表面预制成一体。本实施例使用了两条拉簧，最好配置两个调节器组，各管一条拉簧的弹性调节，也可以只使用一个调节器组，调节的精度要差一些，但结构更简单，成本也要低一些。将弹性卡子a0406安装在底部盒子a0404内的固定柱a0409上，再将面部盒子a0411隔着门框式固定架a0403与底部盒子a0404对合，组成滑动调节器a0401主体。围边a0405将限制面部盒子a0411的移动，用带盖螺母（未图示）旋入固定螺栓a0402，带盖螺母预设为螺纹旋尽后，使两个盒子的翼片a0410刚好贴住门框式固定架a0403的门框立柱a0412，滑动调节器a0401组装完毕。将来自上方阻力盖a0213的拉簧下端圆圈套入底部盒子a0404背侧中央短柱的凹槽内，如需控制两条拉簧，此短柱需预制得长一点，凹槽预制两个，分别套入两条拉簧。此两条拉簧可以一次套入，也可以先只套入一条，锻炼一段时间，适应后，再套入另一条拉簧。使用时，使用者用手将滑动调节器a0401下移，带动拉簧伸长，阻力盖a0213开启的阻力增大，卡子头a0407嵌入齿条a0413内，拉簧拉力小于卡子头a0407与齿条a0413之间的摩擦力，拉簧无法回弹，拉簧对阻力盖a0213的拉力在此位置恒定，但使用者用手可以调节。

对喜欢无极调整拉簧拉力的使用者，可将上述带盖螺母换成常规螺母，此螺母旋紧后，将使两盒子的翼片a0410相向压紧门框立柱a0412，滑动调节器a0401将会定位在门框立柱a0412间的任何位置，不受齿条a0413的限制。

机座c0501内的电池盒a0506的正极导线与电源开关a0505输入极连接，电池盒a0506的负极导线进入连接柱机座入口a0502，通过连接柱c0201进入电子盒内，由盒内所有电子元件共用。

电源开关a0505的输出极导线分两路：一路与定制单动片轻触开关的动电极a0247连接，其定电极a0248与来自电子盒的LED灯导线和机座c0501内的音源选择开关a0503的输入极连接，后者的输出极与来自电子盒的语音模块导线连接；另一路直接与来自电子盒内的微型双向压差传感器及配套显示屏的导线连接，给这两个元件供电。

USB接口a0504的4个电极分别与来自电子盒PCB板语音模块的4根导线连接，为语音模块提供后装的语音资料。

将电子盒盖c0101盖在电子盒顶部，至此，主机组装完毕。

呼气模块组装：呼气模块由呼气阻力产生-调节组件、呼气阻逆T形管构成。

将预装有橡胶膜片的反鸭嘴单向阀体b0208按图26的布局安装在呼气阻逆T形管b0201内。

将封堵盖b0107、压簧b0108、活动盖b0109、调节螺栓b0110、旋转头b0111、阀芯架b0106按图28、图29所示预制成调压阀芯，此阀芯再与支撑板b0103按图27布局预制或后期安装在套管b0101内。至此，呼气模块组装完毕。

整机的连接及使用：用螺纹管将主机输气管出气口a0101与呼气阻逆T形管进气口b0206连接，再将人机接口与呼气阻逆T形管出气口b0202连接，将呼气模块的套管b0101螺纹b0102旋入呼气阻逆T形管连接螺纹b0209，使这两个部件成为一体，最后用软管将呼气阻逆T形管b0201上的压差传感器连接管口b0205与预先插入电子盒表面预留扩展孔（呼气压力测量孔）c0105内的连接管（未图示）连接。至此，本发明实施例1的机器组装完毕。

本发明的使用：打开机座c0501内的电源开关a0505，电源立即给双向压差传感器及配套显示屏供电，显示屏显示当前气路内的压力值，通常预设为零。依据使用者的锻炼目的和使用习惯选择合适的人机接口并与机器连接。调整音源选择开关a0503，选择使用者喜欢的短音频。调节滑动调节器a0401的位置，使拉簧适当拉长，使用者将人机接口与口、鼻密合对接，用力吸气，将会在人机接口与阻力盖a0213之间的气路内产生负压，与外界的大气压形成压力差，当此差值达到阻力盖a0213开启阈值时，外界空气经连接板c0301的进气孔、阻力基板a0212的进气孔到达阻力盖座a0211，克服拉簧的拉力，推开阻力盖a0213，进入集气管，向上透过药气生成器a0201喇叭口内的药棉垫，形成带药味的空气，经过电子盒底部的输气管进气口a0105，从输气管出气口a0101出来，进入螺纹管，再经反鸭嘴单向阀、人机接口，进入人体肺部。在此过程中，当阻力盖a0213被推开时，其上表面的接触器a0215将向上顶推定制单动片轻触开关的按键头a0253，按键头a0253上移，带动按键盒内部分a0252上移，使动电极触点a0251与定电极a0248接触，使来自电源开关输出端的电流，通过动电极接点a0254，经内轴支架a0249、U形弹簧片a0246、U形弹簧片平台a0257、内轴a0250，共同传输到动电极触点a0251，再经定电极a0248传输到定电极接点a0255，最后经导线传输到效应器上，使电子盒表面的LED灯点亮，同时语音模块上电工作，微型喇叭发出预置的声音，调节音源选择开关a0503的控制柄，喇叭将发出不同的声音。随着使用者吸气力度逐渐加大，阻力盖a0213向上转动的角度也逐渐增加，对轻触开关的压力也持续增加，在动电极触点a0251与定电极a0248保持接触的同时，此开关沿轻触开关2外轴座a0244和轻触开关2外轴孔a0245与金属轴构成的转轴转动，轻触开关不会对阻力盖a0213开启形成明显的阻碍，当使用者的吸气动作达到极限后，吸气气流逐渐减少，气路内的负压降低，当负压不足以支撑阻力盖a0213开启时，轻触开关2在复位弹簧片的作用和限位器（均未图示）的配合下，回复原位，阻力盖a0213在拉簧的作用下，与阻力盖座a0211闭合，轻触开关内部触点断开，电子盒内的LED灯熄灭，喇叭的声音消失，气路压力显示屏数值回复到初始值。至此，完成一次吸气锻炼。不论集气管内的轻触开关是否动作，高灵敏度的压力传感器在使用者吸气时，都会有相应的电流变化，压力显示屏会实时显示变化的压力值。通过这些声、光、数字变化，使用者能清楚的看见自己锻炼的效果，增加锻炼的兴趣和耐久性；吸入的带药味的空气，有助于使用者上、下呼吸道粘膜病变的修复。上下移动滑动调节器a0401的位置，拉簧的长度也会相应的变化，可使阻力盖a0213开启的压力值相应的增大或减小，以适应不同的使用者或同一使用者不同的锻炼阶段。

使用者用一定的力度呼气时，呼气阻逆T形管b0201内的反鸭嘴单向阀阻止呼出的气体进入螺纹管，使进、出气分离，绝大多数管路里没有废气。呼出气被迫进入T形管b0201的竖直管，当压力超过压簧b0108的弹性力时，推动调压阀芯的封堵盖b0107下移，呼出气进入调压阀芯，再经侧壁的槽状出气孔，向下经过半圆形出气孔b0112、扇形出气孔b0105，排出到大气里。旋转调节螺栓b0110，其顶部的旋转头b0111带动活动盖b0109上下移动，通过压簧b0108给封堵盖b0107施加不同的压力，使用者也就需要使用不同的呼气力度，才能把废气排出来，从而达到呼气锻炼的目的。使用者呼气时，呼气阻逆T形管b0201内压力升高，变化的气路内压力通过连通孔b0207、压力传感器连接管口b0205，影响电子盒内的压差传感器，电子盒表面的压力显示屏，能实时显示呼气的压力值，使用者也能直观的看见自己呼气锻炼时的效果。

没有缺氧的使用者使用本发明锻炼时，不需要额外供氧，故不需要连接氧源。可用封堵盖（未图示）堵住氧气输入导管接口a0508。有缺氧的使用者使用本发明锻炼时，将与氧源连接的氧气导管通过机座c0501上的氧气导管进口a0501进入机座c0501内，与氧气输入导管接口a0508连接，使用时，打开氧源流量开关，依据个体的氧气需求不同，调节氧气输入量，通常只需很小量的氧气即可，过量的氧气将阻碍气路负压的建立。氧气经过连接柱氧气座a0507进入连接柱c0201中的管道，向上通过盒内氧气接口a0102进入药气室，与药气形成混合气，被使用者吸入，缓解缺氧状况。严重缺氧者，不建议使用本发明锻炼。

吸气功能锻炼（吸气模块）和呼气功能锻炼（呼气模块）通常联合使用，也可以各功能单独使用。

单独使用吸气阻力锻炼功能时，不需要连接呼气阻逆T形管b0301。螺纹管直接与人机接口连接。同时，还需要用封堵盖（未图示）堵住电子盒内呼气测量管a0107。

如果使用外置无线压力显示屏，则不需要螺纹管，人机接口通过短软管直接与电子盒上的输气管出气口连接，使用者手持主机训练。

实施例2

一种呼吸系统肌肉锻炼器，由三大部分组成：吸气模块、呼气模块和两个模块都可以用到到共用配件组构成。声光信号的启动开关选择双动片轻触开关，吸气模块的吸气阻力调节部件选择卷轴调节器组，其余部件选择与实施例1相同。

吸气模块的多数部件、呼气模块及两种模块共用组件的组装连接与实施例1相同。唯下述两组部件的组装和运行不同。

如图11所示，插入与开关转轴孔a0221直径相匹配的金属短棍或短管做转轴，通过预制在开关安装板a0218上的转轴支架（未图示）将双动片轻触开关安装在开关安装板a0218上，此开关的活动受限于开关限位器a0225，不能向下转动，只能围绕着开关转轴向上转动，向上转动时，受到一定程度的开关复位弹簧片a0219的弹性阻力限制，电极Ⅰa0222和电极Ⅱa0223分别连接两根导线，此导线通过预置的管路（未图示）向下移行到机座c0501内，分别与音源选择开关a0503和来自电子盒的LED灯导线连接。

如图23所示，卷轴调节器组由卷轴架（未图示）、卷轴a0416，卷轴调节旋钮a0414，拉线（未图示）、卷轴刹车螺母a0415构成，卷轴架预制在机座上表面，用于安装卷轴a0416，将拉线上端与拉簧下端金属圈连接并固定，拉线下端穿过卷轴a0416上的拉线通孔a0417并固定，转动卷轴调节旋钮a0414，使拉线缠绕在卷轴a0416上，拉簧伸长，对阻力盖a0213的开启施加弹性阻力，旋紧卷轴刹车螺母a0415固定卷轴a0416，阻力盖a0213开启时，将只会使拉簧伸长，不会带动卷轴a0416回转。

使用时，使用者用力吸气，进气气路内产生负压，与外界的大气压形成压力差，当此差值达到阻力盖a0213开启阈值时，阻力盖a0213克服拉簧的阻力开启，接触器a0215向上顶推开关按键a0224，使下触点a0235与上触点a0234接触，电极片Ⅰa0228与电极片Ⅱa0229导通，电流经电极Ⅱa0223传输到电极Ⅰa0222，再通过导线，传输到机座c0501内的相应接点上，电极片Ⅰa0228与电极片Ⅱa0229在开关盒内的移动距离是有限的，当达到此两个电极片的移动极限而阻力盖a0213仍继续向上转动时，开关盒将以转轴孔a0221形成的转轴向上转动，直到使用者吸气停止，开关盒在盒外开关复位弹簧片a0219和开关限位器a0225的作用下复位，盒内两电极片分别在弹性复位片Ⅰa0232、弹性复位片Ⅱa0233、电极片Ⅰ下限位器a0230、电极片Ⅱ下限位器a0231、电极片Ⅰ顶端限位器a0236的共同作用下复位。阻力盖a0213开启后造成的气路、电路效应，与实施例1相同。卷轴调节器组对吸气锻炼阻力的调节是无极的，试用几次后即可确定使用者需要的拉簧长度。

实施例3

一种呼吸系统肌肉锻炼器，由三大部分组成：吸气模块、呼气模块和两个模块都可以用到到共用配件组构成。声光信号的启动开关选择开放式开关，其余部件选择与实施例1相同。

如图15所示，U形电极片限位器Ⅰa0237、U形电极片限位器Ⅱa0238、U形电极片限位器Ⅲa0239是预制在开关安装板a0218上的塑料件，起固定电极的作用，U形电极片a0240按图示安装在上述3个限位器内，自身电极Ⅰa0241与上述U形电极片a0240材质相同，预制成一体，自身电极Ⅱa0242预置在阻力盖a0213的接触器a0215表面。自身电极Ⅰa0241和自身电极Ⅱa0242分别连接导线，此导线通过预置的管路（未图示）向下移行到机座c0501内，分别与音源选择开关a0503和来自电子盒的LED灯导线连接。

使用时，使用者用力吸气，进气气路内产生负压，与外界的大气压形成压力差，当此差值达到阻力盖a0213开启阈值时，阻力盖a0213克服拉簧的阻力开启，接触器a0215上顶，使自身电极Ⅱa0242与U形电极片a0240的对应凹陷弧形部位接触，自身电极Ⅱa0242与自身电极Ⅰa0241导通，电流从自身电极Ⅱa0242经U形电极片a0240传输到自身电极Ⅰa0241，再通过导线传输到机座c0501内的相应接点上，随着使用者吸气力度的增大，阻力盖a0213开启角度也增大，U形电极片a0240也一并上移，在此过程中，自身电极Ⅱa0242与自身电极Ⅰa0241持续保持导通状态；使用者吸气停止时，U形电极片a0240因自身弹性会自动复位，受U形电极片限位器1a0237的限制，将会复位精准。阻力盖a0213开启后造成的气路、电路效应，与实施例1相同。

上述实施例仅为本发明的部分实施例，并不对本发明构成任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均属于本发明的保护范围之内。