用於深呼吸訓練的設備的製作方法

2023-10-08 01:45:09 2

專利名稱：用於深呼吸訓練的設備的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種調節生物節律活動的設備，特別是關於一種用於深呼吸訓練的 設備。
背景技術：
所謂深呼吸，就是胸腹式呼吸聯合進行，深吸氣時，先使腹部膨脹，然後使胸部膨 脹，達到極限後，屏氣幾秒鐘，逐漸呼出氣體。呼氣時，先收縮胸部，再收縮腹部，儘量排出肺 內氣體。正常人每次吸進與呼出的氣體量只有400毫升 500毫升，而做一次最深的呼吸， 男性可達到3500毫升，女性可達到2500毫升，相當於通常吸氣的8倍。正確深呼吸的基本節奏為「吸-停(屏氣10 20秒鐘)-呼」的呼吸形式，要點 是一是要緩和吸，也就是吸氣的時候，要均勻緩慢，儘量深吸，讓氣體能充滿肺泡；二是要 用力吐，吐的乾淨，這樣才能將廢氣全部排出體外，保障交換的氣體多一些。呼吸的具體方 法是先慢慢地由鼻孔吸氣，吸氣過程中，胸廓上提，腹部會慢慢鼓起，再繼續吸氣，使整個肺 充滿空氣，這時肋骨部分會上抬，胸腔會擴大。這個過程一般需要5 10秒，然後屏住呼吸 停頓2 3秒鐘後，開始新一次的呼吸，反覆練習會成為一種正確的呼吸方法。還有一種則 是以深長的腹式呼吸為基礎，逐步使肺、肋骨、橫膈膜等肌肉群在呼吸時運動到最大幅度， 讓空氣充滿肺部。深呼吸可以排出肺內殘氣及其他代謝產物，吸入更多的新鮮空氣，以供給各臟器 所需的氧分，提高或改善臟器功能。深呼吸能使人的胸部、腹部的相關肌肉、器官得以較大 幅度的運動，能較多地吸進氧氣，吐出二氧化碳，使血液循環得以加強。但很多人不會進行深呼吸。因為呼吸太短促，使空氣不能深入肺葉下端時，導致換 氣量小，一生中只使用了肺的1/3。英國一項研究顯示，90%以上的成年人都不會有意識地 調節呼吸。而在中國，城市中一半以上人呼吸方式不正確，短淺的呼吸不僅讓許多人大腦缺 氧，容易疲憊，而且還容易誘發多種疾病。因此，提供一種新型的用於深呼吸訓練的設備成為業界需要解決的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種可引導使用者進行正確的深呼吸以達到保健治療效果 的用於深呼吸訓練的設備。為實現上述的發明目的，本發明提供了一種用於深呼吸訓練的設備，其包括呼吸 動作感受裝置，其用於感受個體的呼吸動作的頻率和/或強度並將所感受到的頻率和/或 強度轉換成電信號以輸出；中央處理器，其通過有線和/或無線方式接收來自所述呼吸動 作感受裝置的電信號，並根據存儲器中所存儲的相應內置程序單元對所述電信號進行分析 和/或處理，以獲得輸出指令；以及指令發布裝置，其通過音頻和/或視頻的方式，將來自所 述中央處理器的指令展現出來。其中，上述的呼吸動作感受裝置包括壓力感受線，其用於圍繞使用者的胸部和/或腹部以感受個體的呼吸動作的頻率和/或強度；保護殼，壓力感受線的兩端定位在該保 護殼中；以及壓力-電信號轉換器，其置於保護殼內用於將所述壓力感受線的伸縮變化轉 換成電信號以輸出。優選地，本發明中，呼吸動作感受裝置進一步包括置於保護殼內並與壓力-電信 號轉換器關聯的彈性件，壓力感受線的兩端分別接合彈性件以將壓力感受線的伸縮變化轉 換成電信號以輸出。優選地，本發明中，呼吸動作感受裝置進一步包括置於壓力感受線外層的外層保 護帶。可選擇地，本發明進一步包括控制面板，其用於建立人機界面以便使用者根據個 體需要通過該控制面板選擇適用的內置程序單元。具體地，內置程序單元包括個體化訓練推薦基數計算單元。另外，內置程序單元包括個體化實測數據處理單元。並且可選擇地，內置程序單元包括個體化訓練方案選擇單元以及使用者訓練表現 評價和建議單元。優選地，內置程序單元包括個體化訓練方案的修改、終止、保存和轉移單元。另外，內置程序單元可以進一步包括訓練過程錯誤的及時警示單元。本發明的有益效果是1.藉助本設備的深呼吸訓練能防治呼吸系統疾病。通過本 封閉的生物反饋體系，使用者呼吸的深度在每個循環單元中都會有所增加，從而使使用者 學會和習慣深呼吸動作，並養成進行深呼吸的習慣。許多患有呼吸系統疾病(包括慢性支 氣管炎、哮喘、肺氣腫等)的病人的肺部都處於無彈性和擴張狀態，影響肺活量。深呼吸動 作能逐步增大肌肉收縮力，有利於胸、肺的有效擴張，增強肋間肌活力，可以逐步恢復其彈 性和肺活量，從而達到治療和緩解病情的目的。2.藉助本設備的深呼吸訓練可防治高血壓。 人的肺部大約有3億個肺泡。在一般呼吸的情況下，只有其中的80 % 90 %能充分地工作。 如果採用深呼吸，就可以使剩下的肺泡工作起來。當採用胸部深呼吸的時候，位於肺上部的 肺泡開放；而在腹式深呼吸時，肺下部的肺泡也打開了。工作中所有的肺泡都在產生前列腺 素，而且通過深呼吸還可使原來就在工作的80% 90%的肺泡產生比原來更多的前列腺 素。這樣，更多的前列腺素進入血管，從而使血管擴張，血壓降低。長期堅持可收到更為明 顯的效果。3.藉助本設備的深呼吸訓練能幫助人們減壓，緩解失眠症狀。當人們主動調節 呼吸的深度和頻率時，就能有效放鬆繃緊的神經，舒緩焦慮的心情。一些因為壓力造成的頸 部疼痛，通過呼吸練習，疼痛感將會減弱。失眠的人也可用呼吸法來幫助入睡，通過降低呼 吸節奏、平緩呼吸，能減輕失眠症狀。4.藉助本設備的深呼吸訓練有助減肥。深呼吸動作 會耗費較多的熱量，也有助於人體吸入更多的氧氣。當血液中氧氣含量增多，更多的能量從 攝入的食物中分解出來，供給生理活動。除了更加精神矍鑠之外，還消耗了更多的ATPJl 止脂肪沉積。5.藉助本設備的深呼吸訓練可使副交感神經興奮性增強，也可使腸鳴次數增 加，有利於消化吸收，對人體具有保健作用。以下結合附圖和實施例，來進一步說明本發明，但本發明不局限於這些實施例，任 何在本發明基本精神上的改進或替代，仍屬於本發明權利要求書中所要求保護的範圍。


圖1為本發明用於深呼吸訓練的設備的系統框架圖。圖2為本發明用於深呼吸訓練的設備的呼吸動作感受裝置的第一實施方式的示 意圖。圖3為本發明用於深呼吸訓練的設備的呼吸動作感受裝置的第二實施方式的示 意圖。圖4為本發明用於深呼吸訓練的設備的個體化實測數據處理單元的流程示意圖。圖5為本發明用於深呼吸訓練的設備的個體化訓練方案選擇單元的流程示意圖。圖6為本發明用於深呼吸訓練的設備的使用者訓練表現評價和建議單元的流程 示意圖。圖7為本發明用於深呼吸訓練的設備的訓練過程錯誤的及時警示單元的流程示 意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發明的用於深呼吸訓練的設備包括呼吸動作感受裝置2，中央處理 器4，指令發布裝置6以及顯示器10。其中，在本實施方式中，呼吸動作感受裝置2主要用於偵測和傳輸腹式呼吸動作1 的頻率與強度的變化，可以及時地準確感知使用者個體的呼吸模式並送入分析系統，其包 括有線傳輸和無線傳輸等形式。指令發布裝置6發布音頻指令61和視頻指令62。參見圖2，表示本發明用於深呼吸訓練的設備的呼吸動作感受裝置2的第一實施 方式。該呼吸動作感受裝置2包括壓力-電信號轉換器21、彈性件22、保護殼23、外層保護 帶M、壓力感受線25以及電信號輸出線26。呼吸動作感受裝置2可通過有線或無線的方 式將數據傳送給中央處理器4，並且通過顯示器10將所得數據即時顯示出來。壓力-電信號轉換器21設置在保護殼23中，彈性件22圍繞壓力_電信號轉換器 21設置，並且其彈性變形方向垂直於壓力-電信號轉換器21。壓力感受線25固定在彈性 件22的兩側，壓力感受線25的運動可以帶動彈性件22的變化。壓力感受線25具有伸縮性，其伸縮力與其長度成比例關係。彈性件22可以選擇 彈簧等彈性元件。壓力感受線25在與其本身垂直方向上的移動由保護殼23限制。保護殼 23不與呼吸動作感受裝置2的其他內部構件相接觸，以保證壓力感受線25的自由滑動，從 而引起彈性件22的變形。使用時，將壓力感受線25利用彈性的繃帶固定在使用者的身體或衣服表面(例如 腹部或胸部)。由於人體在運動時，例如進行呼吸時，其身體的圍度(例如腹圍或胸圍)會 發生改變。這樣，使得壓力感受線25隨之伸縮，壓力感受線25的伸縮將帶動彈性件22形 狀的改變，彈性件22的形狀改變將由壓力-電信號轉換器21轉換成可輸出的信號，該信號 的頻率和強度同腹式呼吸運動的頻率和強度成線性相關性。該可輸出的信號可以通過導線 連接或無線發射器，將所探測到的深呼吸的頻率和/或強度信息傳輸到中央處理器4。通常 情況下，呼吸動作感受裝置2可以消除與身體圍度無關的變化，使得與呼吸運動無關的運 動不能被感受到，因而減少了幹擾。參見圖3，表示本發明用於深呼吸訓練的設備的呼吸動作感受裝置2的第二實施方式。與第一實施方式的不同之處在於，彈性件22的彈性變形方向平行於壓力-電信號轉 換器21。彈性件22的形狀改變同樣由壓力-電信號轉換器21轉換成可輸出的信號。中央處理器4是外置式的盒體，為人工智慧系統，其內儲存有多個數據和信息處 理單元，其通過有線或無線傳輸與呼吸動作感受裝置2和指令發布裝置6相連接。如圖1 所示，中央處理器4中至少包括以下單元(1)個體化訓練推薦基數計算單元41 該單元可以根據使用者的個體差異計算出 相應的深呼吸參數。使用者首先將自己的年齡、性別、身高、血壓、體型、運動習慣、營養以及 健康狀態(例如肺部疾病、高血壓、糖尿病、心臟病、外傷等具體信息)等資料輸入，中央處 理器4將根據使用者的個體情況，依據該單元內的生理學和病理學數據，計算出針對該使 用者的最為合適的深呼吸參數，該參數即為使用者訓練過程的目標。(2)個體化實測數據處理單元42 本單元的流程如圖4所示，在使用者初次使用或 每次使用最初的一段時間內(例如3-5分鐘)，中央處理器4將收集從呼吸動作感受裝置2 輸入的呼吸信息(頻率和強度)，並進行數學模型的處理，計算出目前實際的使用者個體呼 吸模式8。該使用者個體呼吸模式8是使用者個體獨有的，將用於判斷使用者的狀態和確定 訓練的節奏與時間，以作為比較訓練效果的依據。(3)個體化訓練方案選擇單元43 本單元的流程如圖5所示，其方案選擇可以採用 自動或人工選擇方式，包含多套可供選擇的程序，在本實施方式中為20套。各套程序所推 薦的頻率和強度範圍為階梯式減慢的呼吸頻率以及隨之逐漸增強的呼吸深度，並涵蓋了從 正常呼吸到病態呼吸的各種常見模式。在獲得使用者的個體化訓練深呼吸參數以及個體化 實測數據的呼吸模式後，中央處理器4將根據兩者的差距，自動啟動或人工選擇將要採用 的相應訓練程序。該訓練程序給出需要訓練的基本時長和方式，在使用過程中，如使用者達 到推薦級別的參數，系統會自動升級並提供更高級別的訓練指導，直至達到由個體化訓練 推薦基數計算單元41所計算出的目標參數。(4)使用者訓練表現評價和建議單元44 本單元的流程如圖6所示，在每個訓練單 元，中央處理器4將統計使用者正確按照指令要求所完成動作的正確性和有效性，給出評價 分數，並通過指令發布裝置6反饋給使用者。對於表現不佳者，將及時推薦可供改善的方法。(5)個體化訓練方案的修改，終止，保存和轉移單元45 中央處理器4允許使用者 在一定範圍內，對所推薦的程序參數作相應的合理修改。例如，可根據需要改變訓練持續 時間，或者根據所推薦的方法改變呼吸模式的參數，並可以隨時進入個體訓練方案的終止 程序，或將個體訓練方案從系統中刪除。本深呼吸訓練的設備可供多人使用(例如4人)， 並且可以保存每個使用者數月的訓練紀錄O個月)，上述紀錄可被轉送到其它計算機中閱 讀、分析和比較。(6)訓練過程錯誤的及時警示單元46 本單元的流程如圖7所示，訓練過程是封閉 的互動體系。在訓練過程中，中央處理器4會根據呼吸動作感受裝置2所傳回的信息，及時 調整相應的訓練程序，以確保訓練的安全和有效。一旦出現異常和矛盾的信息交集時，訓練 系統會及時給出警示信號，並提供常見故障排除對策，如錯誤持續存在，系統將自行迅速終 止運行。在本發明中，中央處理器4所發出的呼吸運動指令可通過有線或無線方式發出， 可利用耳機或者音箱進行音頻輸出，或者利用本發明中的控制面板5進行視頻輸出，也可以利用電視、電腦和手機進行視頻輸出。(1)音頻輸出音頻輸出的信息包含兩部分呼吸聲音指令和背景音樂。使用者將 能聽到有人聲告知的「吸」和「呼」動作指令，其聲調和持續時間，都與需訓練的呼吸動作要 素相對應，使用者只需按照所要求的動作進行即可。音頻輸出語言可選擇中文、英文等，背 景音樂可以選擇中外名曲以及專門編制的音樂，還可以根據使用者個人喜好選擇音樂的基 調和韻律。(2)視頻輸出視頻輸出的信息包含三部分動畫呼吸指令，聲音呼吸指令和背景 音樂。後兩者的音頻指令相同。動畫呼吸指令可採用動畫方式，在屏幕上直觀顯示呼吸動 作和持續時間指示，便於使用者根據需求做出選擇。本發明的優點在於1.藉助本設備的深呼吸訓練能防治呼吸系統疾病。通過本封閉的生物反饋體系， 使用者呼吸的深度在每個循環單元中都會有所增加，從而使使用者學會和習慣深呼吸動 作，並養成進行深呼吸的習慣。許多患有呼吸系統疾病(包括慢性支氣管炎、哮喘、肺氣腫 等)的病人的肺部都處於無彈性和擴張狀態，影響肺活量。深呼吸動作能逐步增大肌肉收 縮力，有利於胸、肺的有效擴張，增強肋間肌活力，可以逐步恢復其彈性和肺活量，從而達到 治療和緩解病情的目的。2.藉助本設備的深呼吸訓練可防治高血壓。人的肺部大約有3億個肺泡。在一般 呼吸的情況下，只有其中的80% 90%能充分地工作。如果採用深呼吸，就可以使剩下的 肺泡工作起來。當採用胸部深呼吸的時候，位於肺上部的肺泡開放；而在腹式深呼吸時，肺 下部的肺泡也打開了。工作中所有的肺泡都在產生前列腺素，而且通過深呼吸還可使原來 就在工作的80% 90%的肺泡產生比原來更多的前列腺素。這樣，更多的前列腺素進入血 管，從而使血管擴張，血壓降低。長期堅持可收到更為明顯的效果。3.藉助本設備的深呼吸訓練能幫助人們減壓，緩解失眠症狀。當人們主動調節呼 吸的深度和頻率時，就能有效放鬆繃緊的神經，舒緩焦慮的心情。一些因為壓力造成的頸部 疼痛，通過呼吸練習，疼痛感將會減弱。失眠的人也可用呼吸法來幫助入睡，通過降低呼吸 節奏、平緩呼吸，能減輕失眠症狀。4.藉助本設備的深呼吸訓練有助減肥。深呼吸動作會耗費較多的熱量，也有助於 人體吸入更多的氧氣。當血液中氧氣含量增多，更多的能量從攝入的食物中分解出來，供給 生理活動。除了更加精神矍鑠之外，還消耗了更多的ATP，阻止脂肪沉積。5.藉助本設備的深呼吸訓練可使副交感神經興奮性增強，也可使腸鳴次數增加， 有利於消化吸收，對人體具有保健作用。
權利要求
1.一種用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於包括呼吸動作感受裝置，其用於感受個體的呼吸動作的頻率和/或強度並將所感受到的頻 率和/或強度轉換成電信號以輸出；中央處理器，其通過有線和/或無線方式接收來自所述呼吸動作感受裝置的電信號， 並根據存儲器中所存儲的相應內置程序單元，對所述電信號進行分析和/或處理以獲得輸 出指令；以及指令發布裝置，其通過音頻和/或視頻的方式，將來自所述中央處理器的指令展現出來。
2.如權利要求1所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述呼吸動作感受裝置 包括壓力感受線，其用於圍繞使用者的胸部和/或腹部以感受個體的呼吸動作的頻率和/ 或強度；保護殼，所述壓力感受線的兩端定位在所述保護殼中；以及壓力-電信號轉換器，其置於所述保護殼內用於將所述壓力感受線的伸縮變化轉換成 電信號以輸出。
3.如權利要求2所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述呼吸動作感受裝置 進一步包括置於所述保護殼內並與所述壓力-電信號轉換器關聯的彈性件，所述壓力感受 線的兩端分別接合所述彈性件以將所述壓力感受線的伸縮變化轉換成電信號以輸出。
4.如權利要求2所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述呼吸動作感受裝置 進一步包括置於所述壓力感受線外層的外層保護帶。
5.如權利要求1所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，進一步包括控制面板，其 用於建立人機界面以便使用者根據個體需要通過該控制面板選擇適用的所述內置程序單元。
6.如權利要求1-5之一所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述內置程序單 元包括個體化訓練推薦基數計算單元。
7.如權利要求1-5之一所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述內置程序單 元包括個體化實測數據處理單元。
8.如權利要求1-5之一所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述內置程序單 元包括個體化訓練方案選擇單元以及使用者訓練表現評價和建議單元。
9.如權利要求1-5之一所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述內置程序單 元包括個體化訓練方案的修改、終止、保存和轉移單元。
10.如權利要求1-5之一所述的用於深呼吸訓練的設備，其特徵在於，所述內置程序單 元包括訓練過程錯誤的及時警示單元。
全文摘要
本發明公開了一種用於深呼吸訓練的設備，其包括呼吸動作感受裝置，其用於感受個體的呼吸動作的頻率和/或強度並將所感受到的頻率和/或強度轉換成電信號以輸出；中央處理器，其通過有線和/或無線方式接收來自呼吸動作感受裝置的電信號，並根據存儲器中所存儲的相應內置程序單元，對該電信號進行分析和/或處理以獲得輸出指令；以及指令發布裝置，其通過音頻和/或視頻的方式將來自中央處理器的指令展現出來。本發明可以幫助使用者進行深呼吸訓練並養成深呼吸習慣，藉助本設備能預防和治療呼吸系統疾病、高血壓等等，具有多種保健功效。
文檔編號A63B23/18GK102114321SQ200910266620
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者孫大力, 惠宏襄 申請人:孫大力