一种呼吸训练器及其用途

技术领域

本发明涉及医疗康复装置技术领域，特别是涉及一种呼吸训练器及其用途。

背景技术

呼吸功能是人体赖以生存的主要功能之一。但随着年龄增长以及疾病困扰，很多人的呼吸功能开始衰竭，研究表明我国有近1亿慢阻肺患者。因此，增强患者的呼吸功能、使其有一个健康的身体成为医疗康复技术领域一个重点问题。

现有锻炼呼吸功能的方法主要有：

1.膈肌起搏器：通过功能性电刺激膈神经引起膈肌收缩，达到改善通气的目的。有植入式膈肌起搏器和体外膈肌起搏器两种，植入式膈肌起搏器具有创伤性，可导致损伤膈神经、局部组织感染、疤痕压迫神经等许多医源性并发症，且价格高昂，因此不适合用于康复治疗；体外膈肌起搏器虽然有较安全、能达到人机协同功能，但没有训练功能，对于增强患者呼吸功能作用不明显。

2.呼吸机：主要用于呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中，不适用于日常呼吸功能锻炼。

3.肺部呼吸功能锻炼装置：通过一些外部阻力装置来锻炼呼吸功能，完全是使用者的主动式锻炼，对于本身呼吸功能就不强的患者来说，克服外部阻力更是难上加难。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种呼吸训练器及其用途。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种呼吸训练器，所述呼吸训练器包括：

腰带；

充气装置；

主气管，所述主气管的一端与所述充气装置连接；

若干分气管；以及

若干充气袋，设置于所述腰带的内表面上，每个所述充气袋通过一所述分气管与所述主气管的另一端连接。

在一可选实施例中，若干充气袋沿所述腰带的长度方向依次布置于所述腰带的内表面的中部位置。

在一可选实施例中，所述呼吸训练器还包括人机交互装置。

在一可选实施例中，所述呼吸训练器还包括气动接头，所述气动接头包括分别与所述主气管一端和若干所述分气管的一端连接的多个分接头。

在一可选实施例中，所述呼吸训练器还包括控制装置及设置于人体膈肌处的肌电信号采集装置，所述控制装置分别与所述肌电信号采集装置及所述充气装置连接。

在一可选实施例中，所述腰带为柔性腰带。

在一可选实施例中，所述腰带的两端通过魔术贴、搭扣的方式可拆卸连接。

在一可选实施例中，所述呼吸训练器还包括控制装置及气压传感器，所述气压传感器设置于所述主气管的管壁上，所述控制装置分别与所述气压传感器及所述充气装置连接。

在一可选实施例中，所述充气袋的远离所述腰带的表面与人体的胸部形状或者腹部形状相匹配。

在一可选实施例中，所述呼吸训练器包括主充气袋和位于所述主充气带两侧的辅助充气袋。

本发明还提供一种上述的呼吸训练器作为腹式呼吸辅助装置的应用。

本发明还提供一种上述的呼吸训练器作为胸式呼吸训练器的应用。

本发明的呼吸训练器的结构简单、易于制造，具有非常广阔的应用前景。

本发明的呼吸训练器通过辅助使用者进行腹式呼吸锻炼，有效增强使用者的呼吸功能。

本发明的呼吸训练器通过辅助使用者胸式呼吸时进行吸气训练，有效增强使用者的呼吸功能。

本发明的呼吸训练器可选主动式或被动式锻炼，且在被动锻炼时具有人机协同效果，很大程度上减少被动锻炼对人体的损伤，满足使用者需求。

本发明的呼吸训练器在进行呼吸训练的同时还可作为一种评估装置。

附图说明

图1显示为本发明的呼吸训练器的结构示意图。

图2显示为本发明的呼吸训练器在使用过程中充气袋未充气时的示意图。

图3显示为本发明的呼吸训练器在使用过程中充气袋充气时的示意图。

图4a和4b显示为使用者在吸气和呼气时腹部截面的示意图呼吸训练器。

图5显示为本发明的呼吸训练器中的控制装置、充气装置、信号采集装置及人机交互装置的连接示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

生活中大多数人都习惯于胸式呼吸，因此辅助使用者进行胸式呼吸锻炼可以有效增强使用者的呼吸能力；而腹式呼吸训练对增强膈肌功能、改善自主神经功能有积极作用。基于此种情况，本发明提出一种具有辅助腹式呼吸功能和胸式呼吸训练与评估功能的呼吸训练器。图1示出了本发明的呼吸训练器的结构示意图。如图1所示，所述呼吸训练器包括腰带1、充气装置2、主气管3、分气管5及充气袋6。

请参阅图1，在本发明中，所述腰带1具有相对的第一表面和第二表面，其中所述第一表面定义为使用时远离腹部或胸部的外表面，所述第二表面定义为使用时靠近腹部或胸部的内表面。为了方便穿戴和调整长度，分别在所述腰带1的端部设置有相互配合使用的魔术贴毛面1a和魔术贴勾面1b，所述魔术贴毛面1a位于所述腰带1的一端，所述魔术贴勾面1b位于所述腰带1的另一端，从而使所述腰带1的两端可通过魔术贴连接。可以将魔术贴毛面1a的长度(定义为魔术贴毛面1a沿腰带1的长度方向的尺寸)设置的较长，这样就可以在使用时，根据使用者的胸部或腹部100的尺寸来调整，以适用于不同体型的身体。可以理解的是，所述腰带1的两端除了通过魔术贴粘贴固定外，也可以采用搭扣或者卡扣的方式进行连接固定，当然也可以采用一体式结构。作为示例，为了提高使用舒适度，所述腰带1例如可以采用柔性材料制备。

请参阅图1，在本发明中，所述呼吸训练器还包括充气袋6，若干充气袋6沿所述腰带1的长度方向依次布置于所述腰带1的内表面的中部位置。每个所述充气袋6的内腔依次通过分气管5、气动接头4及主气管3与充气装置2连接，从而可通过充气装置2来给所述充气袋6充气，所述充气装置2例如可以为气泵。作为示例，所述充气袋6的远离所述腰带1的表面与人体的胸部形状或者腹部形状相匹配，从而在利用本发明的呼吸训练器进行呼吸训练时，所述充气袋6可以贴合于人体的胸部或腹部100，使人体的胸部或腹部100受力均匀，提高使用舒适度。作为示例，所述充气袋6的个数例如可以是三个，分别是位于中心位置的主充气袋6a和位于所述主充气袋6a两侧的辅助充气袋6b，在进行呼吸训练时，所述主充气袋6a对应人体的胸部或腹部100的正面，而两个所述辅助充气袋6b分别位于人体的胸部或腹部100的两侧。

请参阅图1，在本发明中，所述气动接头4包括分别与所述主气管3一端和若干所述分气管5的一端连接的多个分接头，所述主气管3连接于所述充气装置2的出气口与所述气动接头4的一个分接头(充气时作为进气口)，而每个所述充气袋6通过一所述分气管5与所述气动接头4的一分接头连接，从而所述充气装置2可同时为若干充气袋6进行充气操作，使充气袋6膨胀，并在腰带1的限制作用下对胸部或者腹部施加压力。

请参阅图1和图5，在本发明中，所述呼吸训练器还包括控制装置9，所述控制装置9分别与信号采集装置10(例如下文将要介绍的肌电信号采集装置和气压传感器7)及所述充气装置2连接，所述控制装置9可以根据信号采集装置10的信号来控制所述充气装置2工作来对所述充气袋6充气。所述控制装置9包括相互连接的存储器和处理器，所述存储器存储有程序指令，该程序指令被所述处理器执行时实现对所述充气装置2的控制，从而使充气装置2按照预设程序或者接收到的指令来工作。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；上述的存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。

请参阅图1和图5，在本发明中，所述呼吸训练器还包括与所述控制装置9连接的气压传感器7，所述气压传感器7设置于所述主气管3的管壁上，所述气压传感器7能够检测呼吸训练器对应人体施加的压力，当压力达到设置值(可以根据每个人的承受能力不同而灵活的调整)时，所述控制装置9控制充气装置2停止工作，充气袋6放气从而减小对人体胸部或腹部100的压力，防止对人体造成伤害。

请参阅图1，在本发明中，所述呼吸训练器还包括与所述控制装置9连接的肌电信号采集装置(未图示)，所述肌电信号采集装置设置于人体膈肌处，所述控制装置9能够根据所述肌电信号采集装置采集到的肌电信号进行处理，判断使用者当前处于呼气或者吸气状态以及呼吸频率，控制装置9根据人体呼吸状态控制充气装置2工作以改变充气袋6的充放气状态。

所述呼吸训练器绑缚于使用者的腹部作为腹式呼吸辅助装置时，既可以工作于主动模式也可以工作于被动模式。当呼吸训练器工作于主动模式，所述控制装置9能够根据所述肌电信号采集装置采集到的肌电信号进行处理，判断使用者当前处于呼气或者吸气状态，在使用者在吸气时，给充气袋6放气(如图2所示)，所述呼吸辅助装置不挤压腹部100，从而不影响使用者吸气；使用者在呼气时，给充气袋6充气(如图3所示)，使充气袋6挤压腹部100，通过挤压腰腹部来间接增强肺部收缩，协助使用者进行腹式呼吸训练，从而达到锻炼呼吸功能的目的。当呼吸训练器工作于被动模式，使用者通过人机交互界面设置好系统工作的频率，控制装置9控制充气装置2有规律的对充气袋6进行充放气动作，使用者跟随充气袋6的充放气动作来进行呼吸：当给充气袋6充气使充气袋6膨胀挤压腹部10时，使用者进行呼气；而当给充气袋6放气时，使用者进行吸气。需要说明的是，本发明的呼吸训练器被动锻炼时具有人机协同效果，很大程度上减少被动锻炼对人体的损伤。在所述呼吸训练器作为腹式呼吸训练器工作时，后文将要介绍的人机交互装置8的显示屏可同时显示人体当前处于呼气或吸气状态、人体实时呼吸频率、充气袋6的充放气状态等；其中图4a及4b分别示出了使用者在吸气和呼气时腹部100截面的示意图。

所述呼吸训练器绑缚于使用者的胸部作为胸式呼吸训练器，所述呼吸训练器工作于主动模式。所述控制装置9能够根据所述肌电信号采集装置采集到的肌电信号进行处理，判断使用者当前处于呼气或者吸气状态，当使用者吸气时，胸腔外扩，此时给充气袋6充气使充气袋6膨胀挤压胸部，从而使用者需要增加吸气时的力量才能保证足够的吸气量，长时间的训练可以增强使用者的吸气能力，并且还可以根据吸气过程中的气压传感器7的信号来对使用者的吸气能力进行评估。在所述呼吸训练器作为胸式呼吸训练器工作时，后文将要介绍的人机交互装置8的显示屏可同时显示人体当前处于呼气或吸气状态、人体实时呼吸频率、充气袋6的充放气状态等。

请参阅图5，在本发明中，所述呼吸训练器还包括人机交互装置8，所述人机交互装置8例如可以包括按键和显示装置，或者也可以是触摸屏。

本发明的呼吸训练器的结构简单、易于制造，具有非常广阔的应用前景。本发明的呼吸训练器通过辅助使用者进行腹式呼吸锻炼，有效增强使用者的呼吸功能。本发明的呼吸训练器通过辅助使用者胸式呼吸时进行吸气训练，有效增强使用者的呼吸功能。本发明的呼吸训练器可选主动式或被动式锻炼，且在被动锻炼时具有人机协同效果，很大程度上减少被动锻炼对人体的损伤，满足使用者需求。本发明的呼吸训练器在进行呼吸训练的同时还可作为一种评估装置。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中”的意思包括“在…中”和“在…上”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。