一种基于高低氧联合的预适应训练系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于高低氧联合的预适应训练系统，该系统包括：中央处理单元，基于预存的训练方案，向高低氧发生装置发送控制指令，并与远程网络数据平台和生理参数监护单元建立数据通讯；高低氧发生装置，接收中央处理单元的控制指令，交替输出高浓度氧或低浓度氧；生理参数监护单元，用于实时采集用户当前状态下的生理参数；远程网络数据平台，基于预设的生理参数标准范围，对采集得到的用户当前状态下的生理参数进行比较和分析。本发明专利技术提供的高低氧联合预适应训练系统，为受训者提供了安全、有效的训练手段，作为一种有别于传统药物或外科干预的防治手段，通过高低氧联合预适应训练,改善和调节肌体对缺血及低氧的耐受力，对心脏、脑、肾、肠等重要器官产生保护作用，促进肌体健康。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高低氧联合的预适应训练系统
本专利技术涉及一种基于高低氧联合的预适应训练系统，特别是涉及一种以人体重要生命体征持续监控为基础，对人体进行高强度、智能调控的低氧与高氧交替刺激的训练系统。
技术介绍
低氧、缺血会导致机体产生多种反应，如组织缺氧导致的代谢、功能及形态障碍的损伤性反应和机体对耐受低氧产生的代偿性反应。损伤性反应指因重度或快速缺氧而导致的机体因代偿不足发生的损伤性反应，如肺水肿和脑水肿等。代偿性反应指在高原生活、极地考察、人体疾病和人体老化导致的机体轻度或缓慢缺氧引起的机体保护性代偿反应；长期的低氧环境会导致机体代偿性反应过度，而代偿性反应过度则会诱发体内多系统功能和结构的改变，引起多种疾病，如高原心脏病等。低氧也是高原运动能力下降的因素，但由于人体对环境的适应机能，长期生活在高海拔地区的人员比生活在低海拔地区人员具有明显的抗缺氧能力，由此说明人体的生理代偿能力是可以通过适当的科学训练得以提高的。CN202430001U公开了一种低氧发生器装置系统，主要用于运动员模拟高原低氧环境耐受训练，该装置的设计理念是仅提供不同低氧浓度的训练环境，提高训练人员低氧耐受能力，从而提高训练人员的体育运动成绩和极地环境的适应能力。鉴于上述设备仅用于生理代偿能力的训练，对于人体在低氧、缺血情况下机体自身的适应能力的提高缺乏相关的训练设备，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种基于高低氧联合的预适应训练系统，该系统通过模拟不同浓度高氧和低氧交替刺激的呼吸环境，同时系统还集成了生理参数监护单元，在实现对人体进行高低氧联合预适应训练的同时，还对人体的生理参数进行监护和反馈调节，以保证人员安全。经过长期临床研究，发现对生物体进行反复、多次、足够强度的缺氧刺激，一方面可以提供受训者的低氧耐受力，同时还可诱发肌体产生内源性保护物质（如低氧诱导因子、腺苷、缓激肽、一氧化氮和血管生长因子等），这种内源性保护物质可以减轻长时间缺氧和严重缺氧导致的肌体损害；因而如果能对受训者进行高氧和低氧交替刺激的训练，则可提升肌体对急性缺血/缺氧的耐受能力，从而产生对心脑肾肠等重要器官的保护作用。本专利技术的目的可以通过以下方式实现：一种基于高低氧联合的预适应训练系统，该系统包括：中央处理单元，基于预存的训练方案，向高低氧发生装置发送控制指令，并与远程网络数据平台和生理参数监护单元建立数据通讯；高低氧发生装置，接收中央处理单元的控制指令，交替输出高浓度氧或低浓度氧；生理参数监护单元，用于实时采集用户当前状态下的生理参数；远程网络数据平台，基于预设的生理参数标准范围，对采集得到的用户当前状态下的生理参数进行比较和分析。上述预适应训练系统中，所述生理参数包括：心电数据，血压数据、脑氧饱和度数据、血氧饱和度数据和呼吸状态数据。上述预适应训练系统中，所述中央处理单元包括存储模块，用于储存标准训练方案或自定义训练方案的；GSM通讯模块，用于与远程网络数据平台建立数据通讯的；第一蓝牙通讯模块，用于生理参数监护单元建立数据通讯，并接收用户当前状态下的用户生理参数；指令发送模块，基于训练方案或远程网络数据平台的比较分析结果，向高低氧发生装置发送控制指令；用于进行人机交互操作的人机交互界面；和基于远程网络数据平台生理参数比较结果进行报警提示的报警模块。上述预适应训练系统中，所述远程网络数据平台包括基础信息录入模块，保存中央处理单元录入的用户基础信息；心电数据管理单元，用于获取和保存用户训练过程中心电数据；血氧饱和度数据管理单元，用于获取和保存用户在某一训练时刻的血氧饱和度数值；脑氧饱和度数据管理单元，用于获取和保存用户在某一训练时刻的脑氧饱和度数据；血压数据管理单元，用于获取和保存用户的血压数据；和呼吸频率管理单元，用于获取和保存用户训练过程中的呼吸频率；报警警戒数据设定模块，设定生理参数的正常范围阈值；和比较模块，基于生理参数正常范围阈值，对中央处理单元传输的实时生理参数进行对比，获得比较结果。上述预适应训练系统中，所述高低氧发生装置包括：空气入口；制氧模块，用于制出氧气；本专利技术中制出的是含氧量为93%的氧气；制氮模块，用于制出氮气；本专利技术中制出的是含氮量为97%的氮气；第一质量流量控制器，基于预设流量值或外部控制指令，对制氧模块产生的氧气进行流量调整；第二质量流量控制器，基于预设流量值或外部控制指令，对制氮模块产生的氮气进行流量调整；气体混合单元；将制氧模块产生的氧气和制氮模块产生的氮气混合成符合训练要求的不同高低氧浓度的混合气体；和出气口。上述预适应训练系统中，所述高低氧发生装置还包括用于控制气体流量的气体发生器控制器；所述气体发生器控制器包括用于与中央处理单元建立数据通讯的数据通讯模块；用于将当前制氧模块输出氧气的浓度与流量或当前高低氧发生装置输出混合气体的压力、流量、氧浓度值与预设标准值进行比较的比较分析模块；和基于比较结果，发出控制信号的控制信号发送模块。上述预适应训练系统中，所述高低氧发生装置还包括：设在混合气体单元和出气口之间的混合气调压阀，用于对混合气体的压力进行调节控制；设在混合器调压阀和出气口之间的流量调节器，用于对混合气体的流量进行调节设于混合器调压阀和流量调节器之间的压力传感器，用于测量混合气体的压力；设于混合器调压阀和流量调节器之间的第二氧浓度传感器，用于测量混合气体中氧气的浓度；设于混合器调压阀和流量调节器之间的第二流量传感器，用于测量混合气体的流量。上述预适应训练系统中，所述高低氧发生装置还包括设于混合气调压阀和流量调节器之间的两位三通阀。上述预适应训练系统中，所述高低氧发生装置进一步包括制氧模块辅助检测单元，该辅助检测单元包括：设置在制氧模块和气体发生器控制器之间的第一氧浓度传感器，用于检测制氧模块输出氧气的浓度；和设置在制氧模块和气体发生器控制器之间的第一流量传感器，用于检测制氧模块输出氧气的流量。上述预适应训练系统中，所述高低氧发生装置还包括：设在空气入口和制氧模块之间的第一空气过滤器，用于对输入装置的空气进行初步过滤；设于制氧模块和第一质量流量控制器之间的第一空气精滤器，用于进一步对初步制得的氧气进行精滤处理；设于空气入口和制氮模块之间的第二空气过滤器，，用于对输入装置的空气进行初步过滤；设于制氮模块和第二质量流量控制器之间的第二空气精滤器，，用于进一步对初步制得的氮气进行精滤处理。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的高低氧联合预适应训练系统，为受训者提供了安全、有效的训练手段，作为一种有别于传统药物的手段，通过高低氧交替预适应训练,可以提高肌体的耐缺氧或低氧能力。心肌细胞对缺血缺氧的耐受力得到提升；训练激发产生的内源性保护物质可以产生神经保护作用，防止严重的缺血性卒中的发生；另外，内源性保护物质也可以对肾脏、肠和肺等重要器官产生保护作用。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1是高低氧联合预适应训练系统示意图；图2是预适应训练流程示意图；图3是高低氧发生装置示意图；图4a是制氧模块的结构示意图；图4b是制氧模块的结构示意图；图4c是制氧模块的结构示意图；图5是远程网络数据平台的示意图。以下是本专利技术的附图标记：中央处理单元1；高低氧发生装置2；生理参数监护单元3；远程网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高低氧联合的预适应训练系统，其特征在于，该系统包括：中央处理单元（1），基于预存的训练方案，向高低氧发生装置（2）发送控制指令，并与远程网络数据平台（4）和生理参数监护单元（3）建立数据通讯；高低氧发生装置（2），接收中央处理单元（1）的控制指令，交替输出高浓度氧或低浓度氧；生理参数监护单元（3），用于实时采集用户当前状态下的生理参数；远程网络数据平台（4），基于预设的生理参数标准范围，对采集得到的用户当前状态下的生理参数进行比较和分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于高低氧联合的预适应训练系统，其特征在于，该系统包括：中央处理单元（1），基于预存的训练方案，向高低氧发生装置（2）发送控制指令，并与远程网络数据平台（4）和生理参数监护单元（3）建立数据通讯；高低氧发生装置（2），接收中央处理单元（1）的控制指令，交替输出高浓度氧或低浓度氧；生理参数监护单元（3），用于实时采集用户当前状态下的生理参数；远程网络数据平台（4），基于预设的生理参数标准范围，对采集得到的用户当前状态下的生理参数进行比较和分析。2.根据权利要求1所述的预适应训练系统，其特征在于，所述生理参数包括：心电数据，血压数据、脑氧饱和度数据、血氧饱和度数据和呼吸状态数据。3.根据权利要求1所述的预适应训练系统，其特征在于，所述中央处理单元（1）包括：存储模块（57），用于储存标准训练方案或自定义训练方案；GSM通讯模块（7），用于与远程网络数据平台建立数据通讯；第一蓝牙通讯模块（8），用于与生理参数监护单元建立数据通讯，并接收用户当前状态下的用户生理参数；指令发送模块（63），基于训练方案或远程网络数据平台的比较分析结果，向高低氧发生装置发送控制指令；用于进行人机交互操作的人机交互界面（6）；和基于远程网络数据平台生理参数比较结果进行报警提示的报警模块（62）。4.根据权利要求1所述的预适应训练系统，其特征在于：所述远程网络数据平台（4）包括：基础信息录入模块（50），保存中央处理单元录入的用户基础信息；心电数据管理单元（52），用于获取和保存用户训练过程中心电数据；血氧饱和度数据管理单元（53），用于获取和保存用户在某一训练时刻的血氧饱和度数值；脑氧饱和度数据管理单元（54），用于获取和保存用户在某一训练时刻的脑氧饱和度数据；血压数据管理单元（55），用于获取和保存用户的血压数据；和呼吸频率管理单元（56），用于获取和保存用户训练过程中的呼吸频率；和报警警戒数据设定模块（51），设定生理参数的正常范围阈值；比较模块（58），基于生理参数正常范围阈值，对中央处理单元传输的实时生理参数进行比较，获得比较结果。5.根据权利要求1所述的预适应训练系统，其特征在于，所述高低氧发生装置（2）包括：空气入口（48）；制氧模块（15），用于制出氧气；制氮模块（22），用于制出氮气；第一质量流量控制器（17），基于预设流量值或外部控制指令，对制氧模块产生的氧气进行流量调整；第二质量流量控制器（24），...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉训明，尹志臣，孟然，李思颉，罗玉敏，张建，赵国光，张鸿褀，王玉平，宋海庆，丁铁，
申请(专利权)人：首都医科大学宣武医院，北京仁桥心脑血管病防治研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11