一种呼吸康复训练装置

1.本发明属于呼吸肌训练技术领域，具体涉及一种呼吸康复训练装置。


背景技术：

2.脑卒中、脑出血、脊柱损伤等疾病易造成肢体瘫痪，容易出现呼吸功能障碍，表现为吸气和呼气肌耐力下降至健康人的50％以下，呼吸方式异常，自主咳嗽受损等。呼吸障碍会导致不利于患者康复的各种后果：如1、脑卒中患者长期卧床，导致心血管疾病风险增加；2、脑卒中患者膈肌运动及肺功能下降，引起有氧运动耐力和咳嗽的有效性降低，导致频繁的呼吸道感染，患者呼吸道感染及肺部炎症发病率上升，延长患者住院时间，增加住院率和死亡率，对于脑卒中后气管切开患者，呼吸功能障碍延长气管拔管时间，增加感染几率；3、参与呼吸的膈肌和腹部肌肉(腹直肌、腹横肌、腹内斜肌、腹外斜肌)，是核心肌群的重要组成组分，核心稳定性肌群功能下降，会影响脑卒中患者的静态与动态平衡，减弱患者的躯干控制，降低患者的运动功能恢复；4、呼吸是言语的基础，是发声的动力，脑卒中患者呼吸功能下降，发音能力下降，会出现语速快、音量低、清晰度差等言语功能表现，影响患者交流能力，容易出现焦虑、抑郁等不良情绪，延长患者回归家庭、回归社会的时间。
3.为了防止长期卧床患者的呼吸功能减退，治疗师往往会对患者进行呼吸康复训练，在临床呼吸训练中，治疗师大多采用腹式呼吸对患者进行一对一训练，指导患者学习正确的呼吸方式。但脑卒中患者年龄大多为中老年人，学习效率慢，对肌肉感知差，常常需要治疗师一到两周训练才会逐渐学会，大大增加治疗师的工作量；有的患者因长期卧床，肌力下降明显，腹式呼吸难以完成；呼吸训练学会后需每日自主练习，现临床无适合脑卒中患者的呼吸训练设备，患者自主练习的时效性和积极性不足，自主练习效果差。
4.中国专利cn111494801a公开了一种肺康复训练仪及其使用方法，包括主机、呼吸频率传感器、以及上肢运动装置和/或腹部运动装置，呼吸频率传感器电性连接主机，用于实时感测训练者的呼吸频率，上肢运动装置和/或腹部运动装置选择气动运动装置和/或电动运动装置，根据呼吸频率传感器实时感测训练者的呼吸频率，上肢运动装置和/或腹部运动装置配合呼吸频率，上肢运动装置同步驱动双上肢摆动，腹部运动装置同步驱动腹部收张，使双上肢与腹部随同呼吸运动频率而活动。但是该专利在患者的腹部和上肢均是采用基于气囊的结构来进行腹部的训练和上肢的训练，且需要将带有气囊的绑带完全绑在腹部和上肢上，穿戴不便，但每次的呼吸训练往往需要较长的时间，对腹部或上臂全包裹式的穿戴容易引起患者的不适。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种通过对患者的胸部和腹部的辅助收缩来帮助患者呼吸运动肌群训练的呼吸康复训练装置。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种呼吸康复训练装置，包括腹部运动装置、上肢运动装置和呼吸数据处理装置，
8.所述腹部运动装置包括可架设在病床上的腹部支架、一个按压带和一个动作转盘，所述腹部支架包括左右相对设置的绕带轴，所述按压带的左端和右端分别绕过一个绕带轴并通过拉绳连接在动作转盘上，所述动作转盘可旋转以将两个拉绳缠绕使得按压带左端与右端的直线距离缩短，拉紧按压带；
9.所述上肢运动装置包括左动肘装置和右动肘装置，用于按固定轨迹拖拉患者的左右两边的肘部以实现患者上肢的外展；
10.所述呼吸数据处理装置包括呼吸数据获取模块、计算模块和调整模块，所述呼吸数据获取模块用于获取呼吸肌相关肌电信号，所述计算模块用于肌电信号数值计算呼吸时间、频率、判断呼吸类型，所述调整模块用于根据肌电的数值，对动作转盘和按压机构的动作进行控制。
11.进一步的，所述左动肘装置和右动肘装置结构相同或结构对称；所述右动肘装置包括可用于限位右肘部的右肘限位组件，所述右肘限位组件包括对应右肘内角设置的内柱、对应右肘外头部设置的外一柱和对应右肘外尾部设置的外二柱，所述左动肘装置包括可用于限位左肘部的左肘限位组件；所述右肘限位组件和左肘限位组件分别在上肢动力组件的带动下按固定轨迹相互远离或相互靠近，所述固定轨迹沿从头到脚的方向水平间距逐渐减小，所述上肢动力组件受控于所述调整模块。
12.进一步的，所述右动肘装置包括右支板和用于承托手肘的托板，所述右肘限位组件设置在所述托板上，所述托板的下表面突出设置有滑块，所述右支板上设置有导向滑道和回向滑道，所述滑块滑动连接在所述导向滑道中；所述右支板的外侧端设置有动肘电机，所述动肘电机驱动有主动轮，所述主动轮绕接有同步带，所述同步带容置在所述导向滑道和回向滑道内，所述同步带的两端连接在滑块的内外两端，所述动肘电机正转或倒转带动所述右肘限位组件沿固定轨迹往复运动。
13.进一步的，所述右动肘装置包括可固定在病床上的右固定架，所述右固定架上设置有绕动柱和螺纹连接在所述绕动柱上的按压帽，所述右支板套设在所述绕动柱上且可被按压帽的下端压紧以锁死位置。
14.进一步的，所述呼吸康复训练装置还包括电刺激模块，所述电刺激模块包括若干可贴附在人体上的刺激电极，所述刺激电极受控于所述调整模块。
15.进一步的，所述动作转盘包括转盘本体、第一固线部件、第二固线部件以及固定在所述腹部支架上的转盘电机，所述转盘电机受控于所述调整模块、通过第一传动结构连接转盘本体以驱动所述转盘本体旋转；所述第一固线部件和所述第二固线部件相对设置，一个所述拉绳的上端连接在所述第一固线部件上，另一个所述拉绳的上端连接在所述第二固线部件上。
16.进一步的，所述第一固线部件包括开设在所述转盘本体上表面的第一调线槽，所述第一调线槽的侧壁上开设有水平贯通所述转盘本体的第一穿线孔；所述第二固线部件包括开设在所述转盘本体上表面的第二调线槽，所述第二调线槽的侧壁上开设有水平贯通所述转盘本体的第二穿线孔；所述第一穿线孔和第二穿线孔非共面且第一穿线孔位于上方；一个拉绳的上端经第一穿线孔穿入所述第一调线槽且被绳锁紧件固定，另一个拉绳的上端经第二穿线孔穿入所述第二调线槽且被另一个绳锁紧件固定。
17.进一步的，所述腹部支架向下设置有分别与所述第一固线部件和第二固线部件水
平对齐的绳定位环，所述拉绳穿过所述绳定位环后连接在第一固线部件或第二固线部件上。
18.进一步的，所述转盘本体的外周设置有两个上下分布的容线环槽，所述第一穿线孔开设在上方的所述容线环槽内，所述第二穿线孔开设在下方的所述容线环槽内。
19.进一步的，所述腹部支架包括腹部横架和腹部竖架，所述绕带轴设置在所述腹部竖架上，两个所述腹部竖架可相对于所述腹部横架变换位置以调整两个所述绕带轴的位置以及两个所述绕带轴之间的间距；所述绕带轴的上下两侧间隔设置有辅助轴，所述按压带从辅助轴和绕带轴之间的间隔空间穿过。
20.进一步的，所述呼吸康复训练装置还包括胸部运动装置，所述胸部运动装置包括可架设在病床上的胸部支架、左压头、右压头和分别带动所述左压头、右压头上下运动的两个按压机构，所述按压机构设置在所述胸部支架上且可相对于所述胸部支架变换位置。
21.进一步的，所述胸部支架包括胸部横架、设置在所述胸部横架两侧的移动腔，所述移动腔的前后侧壁上贯穿设置有横槽，所述按压机构包括设置在移动腔内的移动板、连接在所述移动板前后两侧且在所述横槽内滑动的长耳板、用于与所述左压头或右压头连接的压杆和用于通过第二传动结构驱动所述压杆运动的胸部电机，所述压杆滑动贯穿所述移动板，所述胸部电机受控于所述调整模块。
22.本发明的工作原理是，呼吸数据处理装置根据采集到肌电信号，评估患者的呼吸模式，呼吸频率等数据，然后通过腹部运动装置在呼气后期适时的增强患者腹部肌肉收缩，增加腹式呼吸潮气量；胸廓在呼吸的时候会同步的进行扩张和回缩，在吸气时，通过适时的将患者的上肢外展，使肩胛骨向上向外运动，避免因为放置于身体两侧的上肢向下牵拉肩胛骨限制胸廓运动，有利于诱发患者深吸气，在呼气时，复位上肢至身体的两侧，促进胸廓回缩，有利于诱发患者深呼气。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.本发明的呼吸康复训练装置可对患者自身的呼吸运动特征进行评估，评估患者呼吸情况，针对不同患者或者同一患者不同时期进行个性化的训练，纠正患者错误的呼吸模式，增强患者呼吸肌力量及协调性，增强躯干核心肌群力量，改善患者心肺功能，提高患者平衡能力，进而提升患者的运动功能；
25.通过上肢运动装置外展患者上肢或复位上肢位置，有利于胸廓在呼吸时的被动扩张与回缩，诱发患者深度的呼气和吸气运动，有利于患者肺泡的扩张，呼吸功能的恢复；通过腹部运动装置在呼气后期适时的增强患者腹部肌肉收缩，刺激腹部的呼吸肌群动作，有利于改善患者呼吸功能与核心肌群功能；本发明可直接安装在病床上使用，使用便捷，且安全无创，可反复训练。
附图说明
26.图1为本发明实施例的应用示意图。
27.图2为本发明实施例的腹部运动装置的结构示意图。
28.图3为本发明实施例的腹部运动装置的局部结构示意图。
29.图4为本发明实施例的右动肘装置的结构示意图。
30.图5为本发明实施例的右动肘装置的局部结构示意图。
31.图6为本发明实施例的胸部运动装置的结构示意图。
32.图7为本发明实施例的控制方框图。
33.图中，腹部运动装置-1、按压带-11、绕带轴-12、辅助轴-13、转盘本体-14、拉绳-15、转盘电机-16、第一调线槽-17、第二调线槽-18、绳锁紧件-19、容线环槽-20、腹部横架-21、腹部竖架-22、绳定位环-23、边板-24；
34.胸部运动装置-3、胸部横架-31、架固定件-301、左压头-32、右压头-33、移动腔-34、横槽-35、移动板-36、长耳板-37、压杆-38、胸部电机-39、头块-40、凸轮-401；
35.左动肘装置-41、右动肘装置-42、内柱-43、外一柱-44、外二柱-45、托板-46、行走槽-461、导向滑道-47、回向滑道-48、动肘电机-49、主动轮-50、同步带-51、右固定架-52、夹紧螺栓-521、夹紧片-522、右支板-53、绕动柱-54、限位槽-541、压帽-55、电机架板-56、中转轮-57、过渡轮-58。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.如图1至图5、图7所示，一种呼吸康复训练装置，包括腹部运动装置1、上肢运动装置和呼吸数据处理装置，
38.所述腹部运动装置1包括可架设在病床上的腹部支架、一个按压带11和一个动作转盘，所述腹部支架包括左右相对设置的绕带轴12，所述按压带11的左端和右端分别绕过一个绕带轴12并通过拉绳15连接在动作转盘上，所述动作转盘可旋转以将两个拉绳15缠绕使得按压带11左端与右端的直线距离缩短，从而拉紧按压带11；在使用时，将腹部支架架设在病床上，绕带轴12低于患者腹部位置，按压带11按压中腹部，从而在动作转盘旋转拉紧按压带11的时候按压带11能够向下给与患者腹部按压；
39.所述上肢运动装置包括左动肘装置41和右动肘装置42，用于按固定轨迹拖拉患者的左右两边的肘部以实现患者上肢的外展；
40.所述呼吸数据处理装置包括呼吸数据获取模块、计算模块和调整模块，所述呼吸数据获取模块用于获取呼吸肌相关肌电信号，所述计算模块用于肌电信号数值计算呼吸时间、频率、判断呼吸类型，所述调整模块用于根据肌电的数值，对动作转盘和按压机构的动作进行控制；
41.在使用时，根据获得的肌电信号数值，评估患者的呼吸模式，呼吸频率等数据，通过数值变化实时看到腹直肌、腹横肌等肌肉收缩，呼吸肌群的肌电信号获得采用肌电电极来实现：采集呼吸肌肌电信号包括斜角肌、肋间外肌、腹直肌、腹横肌，每一块肌肉从开始收缩到放松到再次收缩为一个呼吸周期，通过肌电信号的规律变化，计算患者的呼吸时间及频率；健康人呼吸约12-20次/每分钟；同时可通过信号采集评估患者呼吸类型：若斜角肌、肋间外肌收缩优于腹直肌和腹横肌收缩，为胸式呼吸；若腹直肌及腹横肌收缩优于斜角肌和肋间外肌，则为腹式呼吸。根据以上评估结果提示，观察患者呼吸时间，将其每次呼吸时间分为三等份，吸与呼比值约为1：2，从呼气开始，呼气时通过声音和视觉反馈/提醒患者腹
直肌、腹横肌收缩，肌电呈高信号，斜角肌及肋间外肌肌肉放松，肌电呈低信号，并逐渐延长呼吸时间，达8-12次/每分钟。通过声音和视觉反馈/提醒患者腹直肌、腹横肌收缩，患者训练中可直观的看到呼吸肌群的肌电信号及听到提示音，腹式呼吸要求腹直肌、腹横肌等腹部肌肉收缩及斜角肌及肋间外肌的放松；还可如通过动画提醒等，具体可通过动画演示、获取的数值显示、游戏提示等的方式进行训练，为现有技术，不再赘述。
42.进一步的，如图1、图4至图5，所述左动肘装置41和右动肘装置42结构相同或结构对称，在具体结构描述时主要描述右动肘装置42的结构；所述右动肘装置42包括可用于限位右肘部的右肘限位组件，所述右肘限位组件包括对应右肘内角设置的内柱43、对应右肘外头部设置的外一柱44和对应右肘外尾部设置的外二柱45，所述左动肘装置41包括可用于限位左肘部的左肘限位组件；所述右肘限位组件和左肘限位组件分别在上肢动力组件的带动下按固定轨迹相互远离或相互靠近，所述固定轨迹沿从头到脚的方向水平间距逐渐减小，所述上肢动力组件受控于所述调整模块；与手肘外展时候的动作位点对应，所述固定轨迹大致成倒
″
八
″
字型，所述固定轨迹可以是水平的，也可以是倾斜向外上方的。
43.进一步的，如图4至图5所示，所述右动肘装置42包括右支板53和用于承托手肘的托板46，所述右肘限位组件设置在所述托板46上，所述托板46的下表面突出设置有滑块，所述右支板53上设置有导向滑道47、回向滑道48和行走槽461，所述导向滑道47和所述回向滑动连接，且在所述导向滑道47与回向滑道48在内侧的连接处转动设置有转向轮，所述右支板53的下方转动设置有行走滚珠，所述行走滚珠承托托板46将其托起至稍微离开右支板53，以减小托板46托着手肘移动时的摩擦阻力，所述滑块滑动连接在所述导向滑道47中，起到定向托板46运动轨迹的作用；所述右支板53的外侧端设置有动肘电机49，所述动肘电机49通过第三传动机构驱动有主动轮50，所述主动轮50绕接有同步带51，所述同步带51容置在所述导向滑道47和回向滑道48内，所述同步带51的一端连接在所述滑块的外端，所述同步带51的另一端依次经过导向滑道47、主动轮50、回向滑道48、转向轮后再次进入导向滑道47的另一端并连接在滑块的内端，所述动肘电机49正转或倒转带动所述滑块内外运动，从而能够使得右肘限位组件沿固定轨迹、即导向滑道47的延伸轨迹往复运动；所述第三传动机构可以是联轴器，使得动肘电机49直接与主动轮50连接，也可以采用如下中转过渡结构，所述中转过渡结构包括与所述主动轮50同轴连接的过渡轮58、与所述过渡轮58啮合的中转轮57，所述动肘电机49通过电机架板56架起且所述动肘电机49直接驱动中转轮57转动，中转轮57的外径大于过渡轮58，从而能够使得同步带51转动增速，实现托板46位置的快速调整；
44.所述右动肘装置42包括可固定在病床上的右固定架52，所述右固定架52上设置有绕动柱54和螺纹连接在所述绕动柱54上的按压帽55，所述右支板53套设在所述绕动柱54上且可被按压帽55的下端压紧以锁死位置；优选的，所述绕动柱54上设置有若干限位槽541，所述右支板53上设置有孔径大于所述绕动柱54外接圆的安装孔且所述安装孔内壁上设置有可插接在限位槽541内的限位齿，所述限位齿的数量小于所述限位槽541的数量，从而可以通过调整限位齿的插入位置来调整右支板53与右固定架52之间的夹角，来实现所述固定轨迹方向的调整；
45.在使用时，根据患者的上肢的长度和位置调整右动肘装置42和左动肘装置41的安装位置，具体的，右固定架52安装在护栏架上或床架上，所述右固定架52的内侧包括内夹
板，内夹板可卡在病床的床架上或护栏架上，内架板相对设置有外夹板，所述外夹板上螺纹连接有夹紧螺栓521，所述夹紧螺栓521的内端固定连接有夹紧片522，拧紧夹紧螺栓521并通过内夹板与夹紧片522来实现将右固定架52的安装。
46.进一步的，如图7所示，所述呼吸康复训练装置还包括电刺激模块，所述电刺激模块包括若干可贴附在人体上的刺激电极，所述刺激电极受控于所述调整模块；所述刺激电极可通过电刺激来控制呼吸肌群动作，增强肌肉收缩功能；如，在卧床状态的患者往往肌力弱或(和)感觉差，通过针对性的给予腹横机及腹直肌低频电刺激，促进患者肌肉动作；随着患者逐渐恢复，腹直肌及腹横肌肌电信号逐渐增加，可减小电刺激程度，通过患者自身增加腹部肌肉力量，增加患者腹式呼吸肌肉力量及呼吸协调性。
47.进一步的，如图1至图3所示，所述动作转盘包括转盘本体14、第一固线部件、第二固线部件以及固定在所述腹部支架上的转盘电机16，所述转盘电机16受控于所述调整模块、通过第一传动结构连接转盘本体14以驱动所述转盘本体14旋转；所述第一固线部件和所述第二固线部件相对设置，一个所述拉绳15的上端连接在所述第一固线部件上，另一个所述拉绳15的上端连接在所述第二固线部件上；在一个实施例中，可以将拉线直接系在转盘本体14上。
48.进一步的，如图1至图3所示，所述第一固线部件包括开设在所述转盘本体14上表面的第一调线槽17，所述第一调线槽17的侧壁上开设有水平贯通所述转盘本体14的第一穿线孔；所述第二固线部件包括开设在所述转盘本体14上表面的第二调线槽18，所述第二调线槽18的侧壁上开设有水平贯通所述转盘本体14的第二穿线孔；所述第一穿线孔和第二穿线孔非共面且第一穿线孔位于上方；一个拉绳15的上端经第一穿线孔穿入所述第一调线槽17且被绳锁紧件19固定，另一个拉绳15的上端经第二穿线孔穿入所述第二调线槽18且被另一个绳锁紧件19固定，第一调线槽17和第二调线槽18的深度不同，第一调线槽17和第二调线槽18均开口向上是方面人工调节拉绳15的长度；绳锁紧件19的尺寸大于所述第一穿线和第二穿线孔，从而可以放在第一调线槽17和第二调线槽18内且不会被拉绳15拽出去，绳锁紧件19可以采用现有技术中的绳夹、止水夹等，调整在拉绳15上的固定位置，从而便于医护人员根据患者的体格调整按压带11的长度或进行按压带11规格的更换；需要说明的是，拉绳15和按压带11均为无弹柔性材料，按压带11可设置不同长宽的多种规格，为了便于按压带11展开，在按压带11的两端设置有边板24，按压带11的端部固定在所述边板24上，拉绳15的一端也固定在所述边板24上。
49.进一步的，如图1至图3所示，所述腹部支架向下设置有分别与所述第一固线部件和第二固线部件水平对齐的绳定位环23，所述拉绳15穿过所述绳定位环23后连接在第一固线部件或第二固线部件上；所述转盘本体14的外周设置有两个上下分布的容线环槽20，所述第一穿线孔开设在上方的所述容线环槽20内，所述第二穿线孔开设在下方的所述容线环槽20内；绳定位环23引导拉绳15与第一穿线孔对齐，同时在转盘本体14转动时候能够确保两个拉绳15分别缠绕，互不干涉。
50.进一步的，如图1至图3所示，所述腹部支架包括腹部横架21和腹部竖架22，所述绕带轴12设置在所述腹部竖架22上，两个所述腹部竖架22可相对于所述腹部横架21变换位置以调整两个所述绕带轴12的位置以及两个所述绕带轴12之间的间距；所述绕带轴12的上下两侧间隔设置有辅助轴13，所述按压带11从辅助轴13和绕带轴12之间的间隔空间穿过；具
体的，所述腹部竖架22的顶端设置有调整板，所述腹部横架21上设置有若干调整孔，通过螺栓将调整板固定在不同调整孔上实现腹部竖架22的位置的调整；也可通过其他常规的方式进行腹部竖架22位置的调整；
51.进一步的，如图1、图6所示，所述呼吸康复训练装置还包括胸部运动装置3，所述胸部运动装置3包括可架设在病床上的胸部支架、左压头32、右压头33和分别带动所述左压头32、右压头33上下运动的两个按压机构，所述按压机构设置在所述胸部支架上且可相对于所述胸部支架变换位置；具体的，所述胸部支架包括胸部横架31、设置在所述胸部横架31两侧的移动腔34，所述移动腔34的前后侧壁上贯穿设置有横槽35，所述按压机构包括设置在移动腔34内的移动板36、连接在所述移动板36前后两侧且在所述横槽35内滑动的长耳板37、用于与所述左压头32或右压头33连接的压杆38和用于通过第二传动结构驱动所述压杆38运动的胸部电机39，所述压杆38滑动贯穿所述移动板36，所述胸部电机39受控于所述调整模块；在一个实施例中，所述第二传动机构采用凸轮401结构，具体的，在所述胸部电机39的输出端偏心连接有凸轮401，所述压杆38的顶部设置有具有弧形面的头块40，所述头块40的弧形面与凸轮401滑动接触，通过转动凸轮401可实现压杆38的下压，而压杆38的复位由患者呼吸自然顶起，当然也可增设复位弹簧来实现压杆38的复位，复位弹簧的设置为常规手段，不再赘述。胸部运动装置3模拟治疗师一对一训练时的按压位置，胸部按压在胸廓的下外侧缘，也就是腋前线与腋中线第70肋一10肋，胸部按压可增加胸式呼吸的潮气量。
52.进一步的，如图6所示，所述腹部横架21和所述胸部横架31的两端设置用用于固定在病床栏杆上的架固定件301，所述架固定件301类似宽一些的抱箍，可抱紧固定在所述护栏的横杆上。
53.本发明根据获得的肌电信号数值，评估患者的呼吸模式，针对性的进行呼吸康复训练，通过上肢运动装置外展患者上肢或复位上肢位置，不阻碍胸廓动作，通过腹部运动装置1刺激患者腹部呼吸肌群运动同时增加腹式呼吸的潮气量，通过胸部运动装置3按压增加胸式呼吸的潮气量，有利于改善患者呼吸功能与核心肌群功能。
54.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。