一种移动式呼吸训练器的制作方法

本实用新型涉及一种移动式呼吸训练器，属于呼吸训练技术领域。

背景技术：

呼吸训练分为吸气训练和吐气训练两种：吸气是一种主动过程，其须要靠主动收缩使胸腔扩大，使肺内压力降低；当肺内压力低于大气压时，空气便会吸入肺中。而呼气的机制与吸气一样是因为压力差的缘故，但呼气是因为肺内压力大过大气压。吐气呼气训练对于体内气体交换的效率，有显著的帮助。

正常时的吸气(quiet inspiration)由横膈膜和外肋间肌负责，当横膈膜收缩和外肋间肌收缩时，横膈膜位置向下且胸腔同时向外和向上运动，胸腔体积变大，相对地，压力变小，大气的空气就被吸进肺中。然而，在用力吸气或深呼吸(forced inspiration)时，除了横膈膜收缩外，还需吸气辅助肌—胸索乳突肌、斜方肌、斜角肌和外肋间肌的协助，胸索乳突肌的收缩使得胸骨往上提，斜角肌的收缩使得上位肋骨往上提；这些肌肉收缩的结果使得胸阔上举，胸腔空间扩大到极限。吸气肌可以依靠一些补助器材来训练，这些器材提供一些适当的阻抗，就好比一般手臂肌肉的亚铃，训练过的吸气肌可以增加呼吸的深度和广度，增加呼吸的效率，进一步提升运动的效能，此外，吸气肌训练已经广泛地使用于慢性阻塞型肺疾患者，由于胸腔壁物理异常（因吐气气流限制导致过压呼吸）与高需求通气时不适当的用力，这族群的患者的吸气肌特别虚弱，所以吸气肌训练对这些特定的族群特别有影响力。

正常时的呼气(passive expiration)，并没有肌肉的收缩，当横膈膜和外肋间肌松弛时，胸腔变小，肺内压力变大，因而空气由体内吐出。但是，当外在的空气气流受到阻碍，或者是对于一些曾经患有或患有慢性肺疾病的病人来说，呼气就不完全是一个放松的过程，而需要呼气肌的参与。用力呼气(active expiration)时，负责呼气的内肋间肌和腹肌开始收缩；内肋间肌收缩使肋骨往下移，而腹肌收缩也使肋骨往下移压迫腹腔内脏，迫使横膈膜往上凸，而使得胸腔体积缩到最小，肺内压增至最大，体内的二氧化碳才能大量呼出。吐气呼吸训练对于体内气体交换的效率，有显着的帮助。并且，在训练吐气呼吸训练的辅助器材中，常常会加入气道震荡的机制，使得有慢性肺疾病的患者，能够一边训练呼吸，一边达到松痰及排痰的效果，使整个治疗的过程事半功倍。

如此看来，呼吸训练能够有助于身体素质条件的提高，但是现有的呼吸训练器结构复杂，使用极其不便，无法起到很好的训练的效果，因此，现有的呼吸训练器使用并不广泛，没能为大众提供一个人性化、便捷的使用体验。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用全新结构设计，具有使用便捷优点，能够有效提高呼吸训练效果的移动式呼吸训练器。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种移动式呼吸训练器，包括呼吸采集装置和数据处理控制装置，其中，数据处理控制装置包括第二电路板，以及分别焊接在第二电路板上的电源、计时模块、存储模块、信息输出模块、第二控制模块、通信供电接口；电源通过第二电路板分别为计时模块、存储模块、信息输出模块、第二控制模块、通信供电接口进行供电；第二控制模块通过第二电路板分别与计时模块、存储模块、信息输出模块、通信供电接口相通信，存储模块中存储呼吸训练题目；呼吸采集装置包括气嘴、第一电路板，以及分别焊接在第一电路板上的风速传感器、滤波电路、模数转换模块、第一控制模块、通信取电接口，呼吸采集装置的通信取电接口经导线与数据处理控制装置的通信供电接口相连接，用于通信取电接口向通信供电接口的取电，以及通信取电接口与通信供电接口之间的通信；通信取电接口通过第一电路板分别为风速传感器、滤波电路、模数转换模块、第一控制模块进行供电，风速传感器的输出端通过第一电路板与滤波电路的输入端相连通，滤波电路的输出端通过第一电路板与模数转换模块的输入端相连通，模数转换模块的输出端通过第一电路板与第一控制模块相连通，同时，第一控制模块通过第一电路板与通信取电接口相连通，气嘴对准风速传感器的检测端。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述滤波电路包括运放器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；其中，所述风速传感器通过所述第一电路板与滤波电路的输入端相连接，滤波电路的输入端依次串联第一电阻R1、第二电阻R2、运放器A1的同向输入端，运放器A1的输出端连接滤波电路的输出端，滤波电路的输出端通过第一电路板与所述第一控制模块相连接；第一电容C1的其中一端与第一电阻R1、第二电阻R2之间的导线相连接，另一端与运放器A1的输出端相连接；第二电容C2的其中一端与运放器A1的同向输入端相连接，另一端接地；运放器A1的反向输入端串联第三电阻R3，并接地；第四电阻R4串联在运放器A1的反向输入端与输出端之间。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述信息输出模块为显示屏。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述数据处理控制装置中的通信供电接口、所述呼吸采集装置中的通信取电接口均采用USB接口。

本实用新型所述一种移动式呼吸训练器采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型设计的移动式呼吸训练器，采用全结构设计，通过所设计呼吸采集装置和数据处理控制装置的相互工作，能够随时完成呼吸训练操作，并且数据的高精度滤波操作，以及精细计时功能，能够针对训练人员的呼吸操作实现完整且精确的记录，达到呼吸训练目的与效果，并且整个装置的结构设计，具有携带方便，使用便捷的优点。

附图说明

图1是本实用新型所设计移动式呼吸训练器的模块示意图；

图2是本实用新型所设计移动式呼吸训练器中滤波电路的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型设计了一种移动式呼吸训练器，包括呼吸采集装置和数据处理控制装置，其中，数据处理控制装置包括第二电路板，以及分别焊接在第二电路板上的电源、计时模块、存储模块、信息输出模块、第二控制模块、通信供电接口；电源通过第二电路板分别为计时模块、存储模块、信息输出模块、第二控制模块、通信供电接口进行供电；第二控制模块通过第二电路板分别与计时模块、存储模块、信息输出模块、通信供电接口相通信，存储模块中存储呼吸训练题目；呼吸采集装置包括气嘴、第一电路板，以及分别焊接在第一电路板上的风速传感器、滤波电路、模数转换模块、第一控制模块、通信取电接口，呼吸采集装置的通信取电接口经导线与数据处理控制装置的通信供电接口相连接，用于通信取电接口向通信供电接口的取电，以及通信取电接口与通信供电接口之间的通信；通信取电接口通过第一电路板分别为风速传感器、滤波电路、模数转换模块、第一控制模块进行供电，风速传感器的输出端通过第一电路板与滤波电路的输入端相连通，滤波电路的输出端通过第一电路板与模数转换模块的输入端相连通，模数转换模块的输出端通过第一电路板与第一控制模块相连通，同时，第一控制模块通过第一电路板与通信取电接口相连通，气嘴对准风速传感器的检测端。上述技术方案所设计的移动式呼吸训练器，采用全结构设计，通过所设计呼吸采集装置和数据处理控制装置的相互工作，能够随时完成呼吸训练操作，并且数据的高精度滤波操作，以及精细计时功能，能够针对训练人员的呼吸操作实现完整且精确的记录，达到呼吸训练目的与效果，并且整个装置的结构设计，具有携带方便，使用便捷的优点。

实际应用中，针对所设计移动式呼吸训练器中的滤波电路，本实用新型进行了进一步的详细设计，如图2所示，具体为：滤波电路包括运放器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；其中，所述风速传感器通过所述第一电路板与滤波电路的输入端相连接，滤波电路的输入端依次串联第一电阻R1、第二电阻R2、运放器A1的同向输入端，运放器A1的输出端连接滤波电路的输出端，滤波电路的输出端通过第一电路板与所述第一控制模块相连接；第一电容C1的其中一端与第一电阻R1、第二电阻R2之间的导线相连接，另一端与运放器A1的输出端相连接；第二电容C2的其中一端与运放器A1的同向输入端相连接，另一端接地；运放器A1的反向输入端串联第三电阻R3，并接地；第四电阻R4串联在运放器A1的反向输入端与输出端之间。基于上述所具体设计的滤波电路结构，当呼吸采集装置中的风速传感器实时检测训练人员针对气嘴的操作后，风速传感器会将检测结果实时上传至滤波电路当中，由滤波电路针对所接收到的检测结果进行实时滤波操作，滤除其中的噪声数据，以获得更加精确的检测结果，然后，滤波电路将经过滤波处理的检测结果进一步上传至模数转换模块，由模数转换模块进行模数转换后再上传至第一控制模块当中。

本实用新型所设计移动式呼吸训练器中数据处理控制装置中的通信供电接口，以及呼吸采集装置中的通信取电接口均采用现有技术中常用的USB接口，兼具数据传输通信与供电功能于一体，使得所设计呼吸采集装置无需单独供电，直接由数据处理控制装置中进行取电即可；并且针对数据处理控制装置中的信息输出模块，我们设计为显示屏，使得针对呼吸训练题目和训练结果的显示，更加直观。

与上述所设计移动式呼吸训练器相对应的，本实用新型具体设计了该移动式呼吸训练器的应用方法，实际应用当中，具体包括如下步骤：

步骤001. 数据处理控制装置中的第二控制模块由存储模块中提取一道呼吸训练题目，并发送至信息输出模块进行输出。

步骤002. 训练人员由数据处理控制装置中信息输出模块的输出，获知呼吸训练题目，并向呼吸采集装置上的气嘴进行操作。

步骤003. 呼吸采集装置中的风速传感器实时检测训练人员针对气嘴的操作，并依次经过滤波电路、模数转换模块实时发送至第一控制模块当中。

步骤004. 呼吸采集装置中的第一控制模块通过呼吸采集装置中通信取电接口与数据处理控制装置中通信供电接口的连接，将所接收训练人员针对气嘴的操作实时发送给数据处理控制装置中的第二控制模块。

步骤005. 数据处理控制装置中第二控制模块针对所接收训练人员针对气嘴的操作，控制计时模块同步计时，获得训练人员针对气嘴操作的持续时间。

步骤006. 数据处理控制装置中的第二控制模块将训练人员针对气嘴的操作，以及训练人员针对气嘴操作的持续时间与所提取的呼吸训练题目进行比对，并将比对结果发送至信息输出模块进行输出。

基于上述实际训练方法过程，使得本实用新型所具体设计的移动式呼吸训练器，实现针对训练人员呼吸操作的训练，整个方法逻辑清晰，针对训练人员的呼吸训练操作，具有高精度的数据处理优点，以及精细的计时优点，能够针对训练人员的呼吸操作实现完整且精确的记录，达到呼吸训练目的与效果。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。