一种运动状态下呼吸肌训练系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种运动状态下的呼吸肌训练系统及其使用方法，包括穿戴式呼吸监测模块、交互显示模块、运动器械及呼吸训练管理系统。穿戴式呼吸监测模块通过流量传感器、心电电极实时监测受试者的呼吸率、呼吸流速、呼吸流量及心率等参数，传输到交互显示模块；交互显示模块接收训练管理系统下发的训练模式、训练参数，与从穿戴式呼吸监测模块获取的呼吸和心率信息进行对比，实时提醒受试者调整呼吸节奏和呼吸深度；运动器械用于辅助受试者保持在设定运动强度下进行呼吸训练，有助于提升训练效果；呼吸训练管理系统是康复医师签发训练方案的管理工具，用于制定呼吸训练计划、设定差异化训练参数，跟踪管理呼吸训练过程数据，实现呼吸训练方案的不断优化。

A training system of respiratory muscles and its application in sports

【技术实现步骤摘要】
一种运动状态下呼吸肌训练系统及其使用方法
本专利技术涉及一种医疗康复领域，尤其涉及一种运动状态下呼吸肌训练系统及其使用方法。
技术介绍
呼吸训练能够提高呼吸肌功能，改善肺和支气管组织血液代谢，加强气体交换效率的训练方法，有效增强肺部功能，提高肺活量，促进呼吸道通畅，有助于健身者增强耐力和活力，亦可促进肺部疾病者提高肺功能和尽快康复。呼吸训练过程中，以恰当的运动形式和运动强度辅助呼吸肌锻炼，有助于扩大胸廓的活动、改善呼吸形态，促进运动肌肉力量提升，提高患者的活动能力，进而改善患者生活质量。在现有呼吸肌康复训练实践中，呼吸训练装置多以弹簧、浮球等作为通气阻力源，以单一肺部运动或单一外周骨骼肌运动为训练对象，操作不便，很难实现针对性训练，不便记录患者呼吸锻炼量，难以进行长期跟踪和动态优化训练方案。
技术实现思路
针对上述问题，为达到更优的训练效果，本专利技术提出一种运动状态下的呼吸肌训练系统及其使用方法。本专利技术所述的一种运动状态下的呼吸肌训练系统，包括穿戴式呼吸监测模块(1)、交互显示模块(2)、运动器械(3)及呼吸训练管理系统(4)；训练系统包括穿戴式呼吸监测模块(1)、交互显示模块(2)、运动器械(3)及呼吸训练管理系统(4)；所述穿戴式呼吸监测模块(1)包括呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)、心电电极(1-3)和监测主机(1-4)；监测主机(1-4)通过心电电极(1-3)监测心率，通过内置的差压式流量计实时监测呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)的气流变化，计算受试者的呼吸率、呼吸流速、呼吸流量参数，传输到交互显示模块(2)；所述交互显示模块(2)用于接收呼吸训练管理系统(4)下发的呼吸训练模式、呼吸节奏、流量参数，与从穿戴式呼吸监测模块(1)获取的呼吸和心率信息进行对比，实时提醒受试者调整呼吸节奏和呼吸深度；所述运动器械(3)用于辅助受试者保持在设定运动强度下进行呼吸训练，以便提升训练效果；所述呼吸训练管理系统(4)用于制定呼吸训练计划、设定差异化训练参数，跟踪管理呼吸训练过程数据，实现呼吸训练方案的不断优化。进一步的，穿戴式呼吸监测模块(1)监测参数至少包括心率、呼吸率(RR)、慢肺活量(SVC)、用力肺活量(FVC)、每分最大通气量(MVV)、最大呼气流速(PEF)、用力吸气肺活量(FIVC)、最大吸气流速(PIF)。进一步的，监测主机包括差压式流量计、心电检测电极、信号拾取单元、电池供电模块、状态指示单元、数据传输单元及微处理器。进一步的，受试者呼吸气流经过差压式流量计，气流信号、心电信号经信号拾取单元处理后进入微处理器，微处理器实时计算分析受试者的呼吸过程参数，包括心率、呼吸率(RR)、慢肺活量(SVC)、用力肺活量(FVC)、每分最大通气量(MVV)、最大呼气流速(PEF)、用力吸气肺活量(FIVC)、最大吸气流速(PIF)等，传输到交互显示模块。根据本专利技术的另一个方面，提供一种运动状态下的呼吸肌训练系统的使用方法，包括以下步骤：第一步：在呼吸训练管理系统(4)建立受试者建档，包括身份信息、生理信息；系统根据受试者信息输出测试运动强度；所述身份信息包括姓名、性别、年龄、编号；所述生理信息包括身高、体重、安静心率、症状表现；第二步：受试者佩戴穿戴式呼吸监测模块(1)，分别以静止站立姿态、固定强度的运动状态，开始呼吸功能测试，获取心率、呼吸率(RR)、慢肺活量(SVC)、用力肺活量(FVC)、每分最大通气量(MVV)、最大呼气流速(PEF)、用力吸气肺活量(FIVC)、最大吸气流速(PIF)参数；第三步：呼吸训练管理系统(4)根据受试者信息和上述实测参数，计算、分析并评估受试者肺功能和呼吸通道状况，为制定康复训练方案提供数据；所制定的呼吸肌训练康复方案内容至少包括：受试者身份、训练周期、每次训练的运动强度、呼吸姿势、呼吸率、呼气速度、吸气速度、每分吸气量、每分呼气量；第四步：交互显示模块(2)获取受试者信息，接收呼吸训练管理系统(4)给出的呼吸肌训练康复方案，以视频、图文或语音方式，引导受试者按所指定的方案进行运动和呼吸训练，同步显示穿戴式呼吸监测模块(1)实测数值和训练康复方案给定值之间的差异，分析训练完成情况，并接收受试者训练感受评价输入，上传到呼吸训练管理系统(4)，作为优化调整康复训练方案的依据。进一步的，受试者佩戴穿戴式呼吸监测模块(1)后，进行特异性呼吸肌锻炼和非特异性呼吸肌锻炼；其中，特异性呼吸肌锻炼是受试者以静态站立位、缩唇法完成呼吸训练的；非特异性呼吸肌锻炼是受试者借助运动器械，保持一定的运动强度下完成呼吸训练。进一步的，测试运动强度以运动心率表示，HR＝HR0(安静心率)+K*(220-年龄)；其中，K取值范围为0.10-0.40，根据受试者症状选取。有益效果：本专利技术所述的一种运动状态下的呼吸肌训练系统及其使用方法，提供了一种训练系统，可用于进行非特异性呼吸肌锻炼与特异性呼吸肌锻炼结合的训练，该系统通过戴式呼吸监测模块进行呼吸监测，并且心电检测电极对测试者的心率进行监测，传输到交互显示模块与，实时提醒受试者调整呼吸节奏和呼吸深度；所述运动器械用于辅助受试者保持在设定运动强度下进行呼吸训练，以便提升训练效果；同时，通过呼吸康复训练管理系统，实现对受试者训练过程的跟踪和康复心率方案的动态优化，可以为用户制定长期的个人呼吸肌训练计划，提高训练效果、规范的康复训练过程。附图说明图1：一种运动状态下的呼吸肌训练系统示意图；图2：静止站立态呼吸肌训练示意图；图3：穿戴式呼吸监测模块主机框图；图4：运动状态下的呼吸肌训练流程图；其中：1-穿戴式呼吸监测模块、2-交互显示模块、3-运动器械、4-呼吸训练管理系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术附图，对本专利技术实施例中技术方案进一步解释，显然，描述的实例仅仅为本专利技术实例中的一种，并不是全部的实例。基于本专利技术如下描述的实例中，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有实施例，都属于本专利技术的保护范围。参见附图1-2，图1是一种运动状态下呼吸肌训练系统示意图，训练系统包括穿戴式呼吸监测模块(1)、交互显示模块(2)、运动器械(3)及呼吸训练管理系统(4)；所述穿戴式呼吸监测模块(1)包括呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)、心电电极(1-3)和监测主机(1-4)；心电检测电极用于通过差压式流量计实时监测受试者的呼吸率、呼吸流速、呼吸流量及心率参数，传输到交互显示模块(2)；所述交互显示模块(2)用于接收呼吸训练管理系统(4)下发的呼吸训练模式、呼吸节奏、流量参数，与从穿戴式呼吸监测模块(1)获取的呼吸和心率信息进行对比，实时提醒受试者调整呼吸节奏和呼吸深度；所述运动器械(3)用于辅助受试者保持在设定运动强度下进行呼吸训练，以便提升训练效果；所述呼吸训练管理系统(4)用于制定呼吸训练计划、设定差异化训本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动状态下的呼吸肌训练系统，其特征在于：训练系统包括穿戴式呼吸监测模块(1)、交互显示模块(2)、运动器械(3)及呼吸训练管理系统(4)；/n所述穿戴式呼吸监测模块(1)包括呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)、心电电极(1-3)和监测主机(1-4)；监测主机(1-4)通过心电电极(1-3)监测心率，通过内置的差压式流量计实时监测呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)的气流变化，计算受试者的呼吸率、呼吸流速、呼吸流量参数，传输到交互显示模块(2)；/n所述交互显示模块(2)用于接收呼吸训练管理系统(4)下发的呼吸训练模式、呼吸节奏、流量参数，与从穿戴式呼吸监测模块(1)获取的呼吸和心率信息进行对比，实时提醒受试者调整呼吸节奏和呼吸深度；/n所述运动器械(3)用于辅助受试者保持在设定运动强度下进行呼吸训练，以便提升训练效果；/n所述呼吸训练管理系统(4)用于制定呼吸训练计划、设定差异化训练参数，跟踪管理呼吸训练过程数据，实现呼吸训练方案的不断优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种运动状态下的呼吸肌训练系统，其特征在于：训练系统包括穿戴式呼吸监测模块(1)、交互显示模块(2)、运动器械(3)及呼吸训练管理系统(4)；
所述穿戴式呼吸监测模块(1)包括呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)、心电电极(1-3)和监测主机(1-4)；监测主机(1-4)通过心电电极(1-3)监测心率，通过内置的差压式流量计实时监测呼吸面罩(1-1)、气道(1-2)的气流变化，计算受试者的呼吸率、呼吸流速、呼吸流量参数，传输到交互显示模块(2)；
所述交互显示模块(2)用于接收呼吸训练管理系统(4)下发的呼吸训练模式、呼吸节奏、流量参数，与从穿戴式呼吸监测模块(1)获取的呼吸和心率信息进行对比，实时提醒受试者调整呼吸节奏和呼吸深度；
所述运动器械(3)用于辅助受试者保持在设定运动强度下进行呼吸训练，以便提升训练效果；
所述呼吸训练管理系统(4)用于制定呼吸训练计划、设定差异化训练参数，跟踪管理呼吸训练过程数据，实现呼吸训练方案的不断优化。


2.根据权利要求1所述一种运动状态下的呼吸肌训练系统，其特征在于，穿戴式呼吸监测模块(1)监测参数至少包括心率、呼吸率(RR)、慢肺活量(SVC)、用力肺活量(FVC)、每分最大通气量(MVV)、最大呼气流速(PEF)、用力吸气肺活量(FIVC)、最大吸气流速(PIF)。


3.根据权利要求1所述的一种运动状态下的呼吸肌训练系统，其特征在于：
监测主机包括差压式流量计、心电检测电极、信号拾取单元、电池供电模块、状态指示单元、数据传输单元及微处理器。


4.根据权利要求1所述一种运动状态下的呼吸肌训练系统，其特征在于，
受试者呼吸气流经过差压式流量计，气流信号、心电信号经信号拾取单元处理后进入微处理器，微处理器实时计算分析受试者的呼吸过程参数，包括心率、呼吸率(RR)、慢肺活量(SVC)、用力肺活量(FVC)、每分最大通气量(MVV)、最大呼气流速(PEF)、用力吸气肺活量(FIVC)、最大吸气流速(PIF)等，传输到交互显示模块。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭，方伟，何子军，陈焱焱，姚志明，丁增辉，徐玉兵，王远，孙怡宁，马祖长，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34