专利名称：呼吸训练器的制作方法
技术领域：
本发明涉及锻炼肺功能的仪器，特别涉及一种呼吸训练器。
背景技术：
慢性疾病、劳累、不良的生活习惯、年老等因素均影响人体的肺功能，导致肺活量的降低，引起浅呼吸的通气方式，进而诱发多种疾病，因此进行呼吸功能的锻炼很有必要， 呼和吸都是肺部的活动，肺位于胸腔内，被许多肌肉包裹和连接着，这些肌肉称为呼吸肌。 它们的紧张和松弛，改变着胸廓的大小，操纵着空气的吸入和排出。鼻是呼吸系统的第一道屏障，是呼吸系统的重要组成部分，经过千百万年的进化，鼻腔不只是空气的通道，由于鼻腔组织构造的特殊性，它还具有湿润、温暖、过滤空气的作用，鼻腔黏膜的血管十分丰富，具有收缩和扩张功能，而且能随着体内外环境的改变进行自我调节。当外界冷空气进入鼻腔时，小血管里的血液就增多，流动也加快，这样，就能把进入鼻腔的冷空气调节到和体温相似的温度；同时，可将干燥的空气变为湿润的空气，以维持呼吸道的正常生理活动。防止干冷的空气刺激咽喉和呼吸道黏膜而伤害肺脏。鼻腔内布满粗而短的鼻毛，能够挡住空气中的灰尘和飘浮颗粒。因此，体育煅炼和健身运动时，都应该尽量用鼻呼吸，这样才能有效加强肺部的功能。呼吸锻炼也称为调息训练，即有规律、有意识地延长吸气、保持、呼气的时间，尽可能的吸入大量空气，并让它有节制、有力度地慢慢呼出，在这个过程中，使呼吸肌得到锻炼。现有技术中，进行呼吸锻炼的仪器都是机械式的，结构简单，功能单一，使用单调， 多为吹气球、吹瓶式训练方式，不能用鼻进行呼吸训练，训练负荷和训练时间不能调节，不能实现人机互动，也不能按照使用者的年龄、性别、身体状况进行调整，达不到全面的锻炼效果，因此急需研发一种智能化水平高的呼吸训练器，让使用者循序渐近地进行锻炼。
发明内容
本发明的目的是提供一种呼吸训练器，智能化水平高，能够进行人机互动，增加锻炼的情趣，可根据用户输入的参数自动选择训练负荷和训练时间，达到循序渐近的锻炼效果。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种呼吸训练器，由机箱、控制面板、过滤盒、缓冲罐、单向阀、输气软管、鼻罩、气体排放管、脉搏血压血氧检测仪、富氧发生装置、流量控制装置、管路切换阀门、压力传感器、流量传感器以及电路模块组成，其特征是富氧发生装置由富氧膜组件盒、真空泵组成， 流量控制装置由一号配气筒、二号配气筒、阻力管网构成，管路切换阀门有左端、中间、右端三个阀口，左端、右端阀口上分别装有电磁阀，各部件的连接结构为过滤盒的气体出口经过一号管道与三通接头连接，经三通接头分两路输出，一路经二号管道与缓冲罐的一号入口连接，另一路经三号管道与真空泵的入口连接，二号管道上设置有逆止阀，真空泵的出口经过四号管道与缓冲罐的二号入口连接，缓冲罐的出口与单向阀的入口连接，单向阀的出口经过五号管道与管路切换阀门右端阀口上的电磁阀连接，管路切换阀门的中间阀口与一号配气筒连通，一号配气筒与二号配气筒之间通过阻力管网连接，阻力管网由多个细导气管和电磁阀组构成，电磁阀组中的各个电磁阀一、一对应的安装在细导气管上，二号配气筒与输气接头相连，输气软管的一端与鼻罩连接，输气软管的另一端与输气接头连接，气体排放管与管路切换阀门左端阀口上的电磁阀连接，气体排放管的中部设置有歧管，歧管与压力传感器、流量传感器连接，控制面板上安装有液晶显示屏和控制按键，电路模块由单片机、语音芯片、功率放大器、扬声器、程序存储器、数据存储器、显示电路、键盘电路、信号调理电路组成，扬声器与功率放大器电气连接，功率放大器与语音芯片电气连接，语音芯片与单片机电气连接，液晶显示屏与显示电路电气连接，显示电路与单片机电气连接，控制按键与键盘电路电气连接，键盘电路与单片机电气连接，压力传感器、流量传感器都与信号调理电路电气连接，信号调理电路与单片机电气连接，程序存储器、数据存储器与单片机电气连接，上述的管路切换阀门左端阀口上的电磁阀、右端阀口上的电磁阀以及阻力管网中的电磁阀组都与单片机电气连接，所述真空泵与单片机电气连接，所述脉搏血压血氧检测仪为手表式，该脉搏血压血氧检测仪与单片机电气连接。 本发明有以下积极有益效果本仪器采用独特的人机互动方式实现呼吸锻炼，简便易行，不受环境场所限制，使用者在呼吸训练器的语音提示引导下，按一定节奏进行有规律的吸气和呼气，使呼吸系统得到全面锻炼，加强胸、膈呼吸肌的肌力和耐力，使胸廓和肺泡充分扩张，提高有效通气量；提高肺泡摄氧能力，改善通气/血流比值；提高心肌耐氧能力。适用范围适用于各种原因引起的呼吸肌功能减弱的人群及需要提高呼吸肌功能的人群。
图1是本发明一实施例的结构示意图。
图2是机箱顶部的控制面板去除后的结构示意图。
图3是机箱内部的局部放大图。
图4是机箱内部的放大图。
图5是管路切换阀门的结构示意图。
图6是图4的侧视图。
图7是图6中电路模块去除后的结构示意图。
图8是图7的侧视图。
图9是图8的侧视图。
图10是富氧膜组件盒的内部结构示意图。
图11是本发明的电路原理框图。
具体实施例方式图中标号1 机箱4缓冲罐7 鼻罩9脉搏血压血氧检测仪
2控制面板 5单向阀 8气体排放管
3过滤盒 6输气软管
10电路模块
4
11 一号管道14四号管道17真空泵
12 二号管道 15五号管道 18歧管
13三号管道 16六号管道 19导线 20富氧膜组件盒
21 一号配气筒
22 二号配气筒 25入口23阻力管网26输气接头29 插头
24 二号入口 27入口
30管路切换阀门 32阀口 36逆止阀 38流量传感器
28压力传感器31 阀口35 出口37 出口
39插座 42显示屏
33阀口40控制按键43电磁阀46细导气管49 出口
41电磁阀 44入口
45三通接头 48入口
47电磁阀 50富氧膜请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10，本发明是一种呼吸训
练器，由机箱1、控制面板2、过滤盒3、缓冲罐4、单向阀5、输气软管6、鼻罩7、气体排放管 8、脉搏血压血氧检测仪9、富氧发生装置、流量控制装置、管路切换阀门、压力传感器、流量传感器以及电路模块10组成，富氧发生装置由富氧膜组件盒20、真空泵17组成，流量控制装置由一号配气筒21、二号配气筒22、阻力管网23构成。管路切换阀门30有左端、中间、右端三个阀口 31、32、33，左端、右端阀口 31、33上分别装有电磁阀41、43，各部件的连接结构为过滤盒3的气体出口经过一号管道11与三通接头45连接，经三通接头45分两路输出，一路经二号管道12与缓冲罐4的一号入口 44 连接，另一路与富氧膜组件盒20的入口 48连通，二号管道12上设置有逆止阀36，逆止阀 36也由单向阀构成，逆止阀36的作用是当真空泵17打开后，防止缓冲罐4中的气体经过二号管道12倒灌入富氧膜组件盒20中。富氧膜组件盒20的出口 49经三号管道13与真空泵17的入口 27连接，真空泵17 的出口 37经过四号管道14与缓冲罐4的二号入口 M连接如图8所示，缓冲罐4的出口与单向阀5的入口 25连接，单向阀5的出口 35经过五号管道15与管路切换阀门30右端阀口上的电磁阀43连接如图6、图7所示，电磁阀43、电磁阀41由单片机按照程序进行联锁控制，吸气时，电磁阀43打开，电磁阀41关闭。呼气时，电磁阀41打开，电磁阀43关闭。请参照图4、图5，管路切换阀门30的中间阀口 32与一号配气筒21连通，一号配气筒21与二号配气筒22之间通过阻力管网23连接，阻力管网23由六个细导气管46和电磁阀组构成，电磁阀组中的六个电磁阀47 —、一对应的安装在细导气管46上，二号配气筒22 与输气接头26相连，输气软管6的一端与鼻罩7连接，输气软管6的另一端与输气接头沈连接，一号配气筒21、二号配气筒22都由空心的圆筒构成。缓冲罐4由空心的圆罐构成。气体排放管8经过六号管道16与管路切换阀门30的左端阀口 31上的电磁阀41 连接，气体排放管8的中部设置有歧管18，歧管18与压力传感器观和流量传感器38连接， 每次呼出的气体由气体排放管8排出，其中的一部分呼出气体经过歧管18进入压力传感器 28和流量传感器38中，压力传感器28用于测量呼吸肌强度，流量传感器38用于测量肺活量。请参照图1，控制面板2上安装有液晶显示屏42和控制按键40。请参照图11，电路模块由单片机、语音芯片、功率放大器、扬声器、程序存储器、数据存储器、显示电路、键盘电路、信号调理电路组成，扬声器与功率放大器电气连接，功率放大器与语音芯片电气连接，语音芯片与单片机电气连接，液晶显示屏42与显示电路电气连接，显示电路与单片机电气连接，控制按键40与键盘电路电气连接，键盘电路与单片机电气连接，压力传感器观、流量传感器38都与信号调理电路电气连接，信号调理电路与单片机电气连接，程序存储器、数据存储器与单片机电气连接，数据存储器用于存储用户每次训练的肺活量和呼吸肌强度数据，以便对训练效果进行评价。上述的管路切换阀门左端阀口上的电磁阀41、右端阀口上的电磁阀43以及阻力管网中的电磁阀组中的各个电磁阀47都与单片机电气连接，电路模块10采用现有成熟技术。请参照图1、图2，脉搏血压血氧检测仪9为手表式，该脉搏血压血氧检测仪9通过导线19与插头四连接，插头四与插座39连接，插座39通过串行接口与电路模块10中的单片机电气连接，脉搏血压血氧检测仪9是一种低功耗便携式的小装置，外形酷似手表，可测量血氧饱和度以及脉搏、血压，脉搏血压血氧检测仪9的工作原理为现有成熟技术，故不再加以冗述。请参照图10，富氧膜组件盒20的内部装有平板状一片、一片的富氧膜50 ；富氧膜 50是一种透氧阻氮的高分子膜，用于增加吸入气体的含氧量，当真空泵17开启后，空气穿过富氧膜，富氧膜组件盒20的出口 49输出的空气中的氧含量将会增加。过滤盒3中装有活性炭滤芯，用于过滤吸入的空气。本仪器的使用方法如下开机后，将脉搏血压血氧检测仪9戴在手腕部，通过控制按键40输入年龄、性别、身高、体重等参数，将鼻罩7放在鼻部，按照呼吸训练器的语音提示进行吸气、保持、呼气即可，呼吸训练器会对使用者的血压、血氧、脉搏进行检测，结合输入的参数，自动选择一个锻炼级别，并根据检测到的血氧、血压等生理参数自动加氧或不加氧。加氧时，系统会自动开启真空泵17。真空泵17与单片机电气连接，由单片机控制，锻炼级别的设定由软件预先编程实现，例如可以分为初级、中级、高级三个级别，语音提示的过程可以是如下顺序1.闭嘴、请用鼻子深吸气，并尽可能多的吸入气体。2.请保持住(由系统自动延时几秒钟)。3.请用鼻子缓慢呼气，并尽力呼出。如此反复。在系统语音引导下，让使用者尽量做到深吸慢呼。吸气的要点是深长，呼气的要点是缓慢。三个级别的呼吸过程既有相同点，又有不同点相同点在于每个锻炼级别中都会有无阻力和有阻力呼吸， 每个级别的前三次锻炼中都是无阻力呼吸，但吸入、保持、呼出的时间可以略有差别。不同点在于初级锻炼从第四次呼吸开始，系统自动调整为微阻力呼吸，中级锻炼从第四次呼吸开始，系统自动调整为中等阻力呼吸，高级锻炼从第四次呼吸开始，系统自动调整为大阻力呼吸，阻力的大小由阻力管网23中细导气管46的导通的数量决定，阻力管网23设置在一号配气筒21、二号配气筒22之间，用于控制一号配气筒21、二号配气筒22之间气体的通路 (气体流量大小)。细导气管46由电磁阀组中的电磁阀47控制，通过电磁阀47打开和关闭的数量可以调节吸入、呼出压力的负荷。当六个电磁阀47全部打开时，为无阻力呼吸，此时，一号配气筒21、二号配气筒22之间气体的通路最大。当一个电磁阀47关闭，其余电磁阀47打开时，为微阻力呼吸，此时，一号配气筒21、二号配气筒22之间气体的通路较大。当两个或三个电磁阀47关闭，其余电磁阀47打开时，为中等阻力呼吸，此时，一号配气筒21、 二号配气筒22之间气体的通路较小。当四个或五个电磁阀47关闭，其余电磁阀47打开时， 为大阻力呼吸，此时，一号配气筒21、二号配气筒22之间气体的通路最小。三个级别呼与吸的次数由锻炼总时间决定，呼吸训练器按照预先输入的程序自动的设定锻炼总时间。初级锻炼可以是10 15分钟，中级锻炼可以是15 20分钟，高级锻炼可以是20 30分钟。 脉搏血压血氧检测仪9在呼吸训练期间实现监测脉搏血压血氧，如果使用者出现血氧血压心跳异常时，呼吸训练器将提示应暂时停止训练。
权利要求
1. 一种呼吸训练器，由机箱、控制面板、过滤盒、缓冲罐、单向阀、输气软管、鼻罩、气体排放管、脉搏血压血氧检测仪、富氧发生装置、流量控制装置、管路切换阀门、压力传感器、 流量传感器以及电路模块组成，其特征是富氧发生装置由富氧膜组件盒、真空泵组成，流量控制装置由一号配气筒、二号配气筒、阻力管网构成，管路切换阀门有左端、中间、右端三个阀口，左端、右端阀口上分别装有电磁阀，各部件的连接结构为过滤盒的气体出口经过一号管道与三通接头连接，经三通接头分两路输出，一路经二号管道与缓冲罐的一号入口连接，另一路经三号管道与真空泵的入口连接，二号管道上设置有逆止阀，真空泵的出口经过四号管道与缓冲罐的二号入口连接，缓冲罐的出口与单向阀的入口连接，单向阀的出口经过五号管道与管路切换阀门右端阀口上的电磁阀连接，管路切换阀门的中间阀口与一号配气筒连通，一号配气筒与二号配气筒之间通过阻力管网连接，阻力管网由多个细导气管和电磁阀组构成，电磁阀组中的各个电磁阀一、一对应的安装在细导气管上，二号配气筒与输气接头相连，输气软管的一端与鼻罩连接，输气软管的另一端与输气接头连接，气体排放管与管路切换阀门左端阀口上的电磁阀连接，气体排放管的中部设置有歧管，歧管与压力传感器、流量传感器连接，控制面板上安装有液晶显示屏和控制按键，电路模块由单片机、 语音芯片、功率放大器、扬声器、程序存储器、数据存储器、显示电路、键盘电路、信号调理电路组成，扬声器与功率放大器电气连接，功率放大器与语音芯片电气连接，语音芯片与单片机电气连接，液晶显示屏与显示电路电气连接，显示电路与单片机电气连接，控制按键与键盘电路电气连接，键盘电路与单片机电气连接，压力传感器、流量传感器都与信号调理电路电气连接，信号调理电路与单片机电气连接，程序存储器、数据存储器与单片机电气连接， 上述的管路切换阀门左端阀口上的电磁阀、右端阀口上的电磁阀以及阻力管网中的电磁阀组都与单片机电气连接，所述真空泵与单片机电气连接，所述脉搏血压血氧检测仪为手表式，该脉搏血压血氧检测仪与单片机电气连接。
全文摘要
一种呼吸训练器，由机箱、控制面板、过滤盒、缓冲罐、单向阀、输气软管、鼻罩、气体排放管、脉搏血压血氧检测仪、富氧发生装置、流量控制装置、管路切换阀门、压力传感器、流量传感器以及电路模块组成，富氧发生装置由富氧膜组件盒、真空泵组成，流量控制装置由一号配气筒、二号配气筒、阻力管网构成，气体排放管通过歧管与压力传感器、流量传感器连接，控制面板上安装有液晶显示屏和控制按键，电路模块由单片机、语音芯片、功率放大器、扬声器、程序存储器、数据存储器、显示电路、键盘电路、信号调理电路组成，本仪器智能化水平高，能够进行人机互动，增加锻炼的情趣，可根据用户输入的参数选择训练负荷和训练时间，达到循序渐近的锻炼效果。
文档编号A63B23/18GK102151385SQ201110140319
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者徐赤坤 申请人:徐赤坤