CN102114321A

CN102114321A - 用于深呼吸训练的设备

Info

Publication number: CN102114321A
Application number: CN2009102666209A
Authority: CN
Inventors: 惠宏襄; 孙大力
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: CN102114321B

Abstract

本发明公开了一种用于深呼吸训练的设备，其包括：呼吸动作感受装置，其用于感受个体的呼吸动作的频率和/或强度并将所感受到的频率和/或强度转换成电信号以输出；中央处理器，其通过有线和/或无线方式接收来自呼吸动作感受装置的电信号，并根据存储器中所存储的相应内置程序单元，对该电信号进行分析和/或处理以获得输出指令；以及指令发布装置，其通过音频和/或视频的方式将来自中央处理器的指令展现出来。本发明可以帮助使用者进行深呼吸训练并养成深呼吸习惯，借助本设备能预防和治疗呼吸系统疾病、高血压等等，具有多种保健功效。

Description

用于深呼吸训练的设备

技术领域

本发明是关于一种调节生物节律活动的设备，特别是关于一种用于深呼吸训练的设备。

背景技术

所谓深呼吸，就是胸腹式呼吸联合进行，深吸气时，先使腹部膨胀，然后使胸部膨胀，达到极限后，屏气几秒钟，逐渐呼出气体。呼气时，先收缩胸部，再收缩腹部，尽量排出肺内气体。正常人每次吸进与呼出的气体量只有400毫升～500毫升，而做一次最深的呼吸，男性可达到3500毫升，女性可达到2500毫升，相当于通常吸气的8倍。

正确深呼吸的基本节奏为：“吸-停(屏气10～20秒钟)-呼”的呼吸形式，要点是：一是要缓和吸，也就是吸气的时候，要均匀缓慢，尽量深吸，让气体能充满肺泡；二是要用力吐，吐的干净，这样才能将废气全部排出体外，保障交换的气体多一些。呼吸的具体方法是先慢慢地由鼻孔吸气，吸气过程中，胸廓上提，腹部会慢慢鼓起，再继续吸气，使整个肺充满空气，这时肋骨部分会上抬，胸腔会扩大。这个过程一般需要5～10秒，然后屏住呼吸停顿2～3秒钟后，开始新一次的呼吸，反复练习会成为一种正确的呼吸方法。还有一种则是以深长的腹式呼吸为基础，逐步使肺、肋骨、横膈膜等肌肉群在呼吸时运动到最大幅度，让空气充满肺部。

深呼吸可以排出肺内残气及其他代谢产物，吸入更多的新鲜空气，以供给各脏器所需的氧分，提高或改善脏器功能。深呼吸能使人的胸部、腹部的相关肌肉、器官得以较大幅度的运动，能较多地吸进氧气，吐出二氧化碳，使血液循环得以加强。

但很多人不会进行深呼吸。因为呼吸太短促，使空气不能深入肺叶下端时，导致换气量小，一生中只使用了肺的1/3。英国一项研究显示，90％以上的成年人都不会有意识地调节呼吸。而在中国，城市中一半以上人呼吸方式不正确，短浅的呼吸不仅让许多人大脑缺氧，容易疲惫，而且还容易诱发多种疾病。

因此，提供一种新型的用于深呼吸训练的设备成为业界需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可引导使用者进行正确的深呼吸以达到保健治疗效果的用于深呼吸训练的设备。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种用于深呼吸训练的设备，其包括：呼吸动作感受装置，其用于感受个体的呼吸动作的频率和/或强度并将所感受到的频率和/或强度转换成电信号以输出；中央处理器，其通过有线和/或无线方式接收来自所述呼吸动作感受装置的电信号，并根据存储器中所存储的相应内置程序单元对所述电信号进行分析和/或处理，以获得输出指令；以及指令发布装置，其通过音频和/或视频的方式，将来自所述中央处理器的指令展现出来。

其中，上述的呼吸动作感受装置包括：压力感受线，其用于围绕使用者的胸部和/或腹部以感受个体的呼吸动作的频率和/或强度；保护壳，压力感受线的两端定位在该保护壳中；以及压力-电信号转换器，其置于保护壳内用于将所述压力感受线的伸缩变化转换成电信号以输出。

优选地，本发明中，呼吸动作感受装置进一步包括置于保护壳内并与压力-电信号转换器关联的弹性件，压力感受线的两端分别接合弹性件以将压力感受线的伸缩变化转换成电信号以输出。

优选地，本发明中，呼吸动作感受装置进一步包括置于压力感受线外层的外层保护带。

可选择地，本发明进一步包括控制面板，其用于建立人机界面以便使用者根据个体需要通过该控制面板选择适用的内置程序单元。

具体地，内置程序单元包括个体化训练推荐基数计算单元。

另外，内置程序单元包括个体化实测数据处理单元。

并且可选择地，内置程序单元包括个体化训练方案选择单元以及使用者训练表现评价和建议单元。

优选地，内置程序单元包括个体化训练方案的修改、终止、保存和转移单元。

另外，内置程序单元可以进一步包括训练过程错误的及时警示单元。

本发明的有益效果是：1.借助本设备的深呼吸训练能防治呼吸系统疾病。通过本封闭的生物反馈体系，使用者呼吸的深度在每个循环单元中都会有所增加，从而使使用者学会和习惯深呼吸动作，并养成进行深呼吸的习惯。许多患有呼吸系统疾病(包括慢性支气管炎、哮喘、肺气肿等)的病人的肺部都处于无弹性和扩张状态，影响肺活量。深呼吸动作能逐步增大肌肉收缩力，有利于胸、肺的有效扩张，增强肋间肌活力，可以逐步恢复其弹性和肺活量，从而达到治疗和缓解病情的目的。2.借助本设备的深呼吸训练可防治高血压。人的肺部大约有3亿个肺泡。在一般呼吸的情况下，只有其中的80％～90％能充分地工作。如果采用深呼吸，就可以使剩下的肺泡工作起来。当采用胸部深呼吸的时候，位于肺上部的肺泡开放；而在腹式深呼吸时，肺下部的肺泡也打开了。工作中所有的肺泡都在产生前列腺素，而且通过深呼吸还可使原来就在工作的80％～90％的肺泡产生比原来更多的前列腺素。这样，更多的前列腺素进入血管，从而使血管扩张，血压降低。长期坚持可收到更为明显的效果。3.借助本设备的深呼吸训练能帮助人们减压，缓解失眠症状。当人们主动调节呼吸的深度和频率时，就能有效放松绷紧的神经，舒缓焦虑的心情。一些因为压力造成的颈部疼痛，通过呼吸练习，疼痛感将会减弱。失眠的人也可用呼吸法来帮助入睡，通过降低呼吸节奏、平缓呼吸，能减轻失眠症状。4.借助本设备的深呼吸训练有助减肥。深呼吸动作会耗费较多的热量，也有助于人体吸入更多的氧气。当血液中氧气含量增多，更多的能量从摄入的食物中分解出来，供给生理活动。除了更加精神矍铄之外，还消耗了更多的ATP，阻止脂肪沉积。5.借助本设备的深呼吸训练可使副交感神经兴奋性增强，也可使肠鸣次数增加，有利于消化吸收，对人体具有保健作用。

以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。

附图说明

图1为本发明用于深呼吸训练的设备的系统框架图。

图2为本发明用于深呼吸训练的设备的呼吸动作感受装置的第一实施方式的示意图。

图3为本发明用于深呼吸训练的设备的呼吸动作感受装置的第二实施方式的示意图。

图4为本发明用于深呼吸训练的设备的个体化实测数据处理单元的流程示意图。

图5为本发明用于深呼吸训练的设备的个体化训练方案选择单元的流程示意图。

图6为本发明用于深呼吸训练的设备的使用者训练表现评价和建议单元的流程示意图。

图7为本发明用于深呼吸训练的设备的训练过程错误的及时警示单元的流程示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的用于深呼吸训练的设备包括：呼吸动作感受装置2，中央处理器4，指令发布装置6以及显示器10。

其中，在本实施方式中，呼吸动作感受装置2主要用于侦测和传输腹式呼吸动作1的频率与强度的变化，可以及时地准确感知使用者个体的呼吸模式并送入分析系统，其包括有线传输和无线传输等形式。指令发布装置6发布音频指令61和视频指令62。

参见图2，表示本发明用于深呼吸训练的设备的呼吸动作感受装置2的第一实施方式。该呼吸动作感受装置2包括压力-电信号转换器21、弹性件22、保护壳23、外层保护带24、压力感受线25以及电信号输出线26。呼吸动作感受装置2可通过有线或无线的方式将数据传送给中央处理器4，并且通过显示器10将所得数据即时显示出来。

压力-电信号转换器21设置在保护壳23中，弹性件22围绕压力-电信号转换器21设置，并且其弹性变形方向垂直于压力-电信号转换器21。压力感受线25固定在弹性件22的两侧，压力感受线25的运动可以带动弹性件22的变化。

压力感受线25具有伸缩性，其伸缩力与其长度成比例关系。弹性件22可以选择弹簧等弹性元件。压力感受线25在与其本身垂直方向上的移动由保护壳23限制。保护壳23不与呼吸动作感受装置2的其他内部构件相接触，以保证压力感受线25的自由滑动，从而引起弹性件22的变形。

使用时，将压力感受线25利用弹性的绷带固定在使用者的身体或衣服表面(例如腹部或胸部)。由于人体在运动时，例如进行呼吸时，其身体的围度(例如腹围或胸围)会发生改变。这样，使得压力感受线25随之伸缩，压力感受线25的伸缩将带动弹性件22形状的改变，弹性件22的形状改变将由压力-电信号转换器21转换成可输出的信号，该信号的频率和强度同腹式呼吸运动的频率和强度成线性相关性。该可输出的信号可以通过导线连接或无线发射器，将所探测到的深呼吸的频率和/或强度信息传输到中央处理器4。通常情况下，呼吸动作感受装置2可以消除与身体围度无关的变化，使得与呼吸运动无关的运动不能被感受到，因而减少了干扰。

参见图3，表示本发明用于深呼吸训练的设备的呼吸动作感受装置2的第二实施方式。与第一实施方式的不同之处在于，弹性件22的弹性变形方向平行于压力-电信号转换器21。弹性件22的形状改变同样由压力-电信号转换器21转换成可输出的信号。

中央处理器4是外置式的盒体，为人工智能系统，其内储存有多个数据和信息处理单元，其通过有线或无线传输与呼吸动作感受装置2和指令发布装置6相连接。如图1所示，中央处理器4中至少包括以下单元：

(1)个体化训练推荐基数计算单元41：该单元可以根据使用者的个体差异计算出相应的深呼吸参数。使用者首先将自己的年龄、性别、身高、血压、体型、运动习惯、营养以及健康状态(例如肺部疾病、高血压、糖尿病、心脏病、外伤等具体信息)等资料输入，中央处理器4将根据使用者的个体情况，依据该单元内的生理学和病理学数据，计算出针对该使用者的最为合适的深呼吸参数，该参数即为使用者训练过程的目标。

(2)个体化实测数据处理单元42：本单元的流程如图4所示，在使用者初次使用或每次使用最初的一段时间内(例如3-5分钟)，中央处理器4将收集从呼吸动作感受装置2输入的呼吸信息(频率和强度)，并进行数学模型的处理，计算出目前实际的使用者个体呼吸模式8。该使用者个体呼吸模式8是使用者个体独有的，将用于判断使用者的状态和确定训练的节奏与时间，以作为比较训练效果的依据。

(3)个体化训练方案选择单元43：本单元的流程如图5所示，其方案选择可以采用自动或人工选择方式，包含多套可供选择的程序，在本实施方式中为20套。各套程序所推荐的频率和强度范围为阶梯式减慢的呼吸频率以及随之逐渐增强的呼吸深度，并涵盖了从正常呼吸到病态呼吸的各种常见模式。在获得使用者的个体化训练深呼吸参数以及个体化实测数据的呼吸模式后，中央处理器4将根据两者的差距，自动启动或人工选择将要采用的相应训练程序。该训练程序给出需要训练的基本时长和方式，在使用过程中，如使用者达到推荐级别的参数，系统会自动升级并提供更高级别的训练指导，直至达到由个体化训练推荐基数计算单元41所计算出的目标参数。

(4)使用者训练表现评价和建议单元44：本单元的流程如图6所示，在每个训练单元，中央处理器4将统计使用者正确按照指令要求所完成动作的正确性和有效性，给出评价分数，并通过指令发布装置6反馈给使用者。对于表现不佳者，将及时推荐可供改善的方法。

(5)个体化训练方案的修改，终止，保存和转移单元45：中央处理器4允许使用者在一定范围内，对所推荐的程序参数作相应的合理修改。例如，可根据需要改变训练持续时间，或者根据所推荐的方法改变呼吸模式的参数，并可以随时进入个体训练方案的终止程序，或将个体训练方案从系统中删除。本深呼吸训练的设备可供多人使用(例如4人)，并且可以保存每个使用者数月的训练纪录(2个月)，上述纪录可被转送到其它计算机中阅读、分析和比较。

(6)训练过程错误的及时警示单元46：本单元的流程如图7所示，训练过程是封闭的互动体系。在训练过程中，中央处理器4会根据呼吸动作感受装置2所传回的信息，及时调整相应的训练程序，以确保训练的安全和有效。一旦出现异常和矛盾的信息交集时，训练系统会及时给出警示信号，并提供常见故障排除对策，如错误持续存在，系统将自行迅速终止运行。

在本发明中，中央处理器4所发出的呼吸运动指令可通过有线或无线方式发出，可利用耳机或者音箱进行音频输出，或者利用本发明中的控制面板5进行视频输出，也可以利用电视、电脑和手机进行视频输出。

(1)音频输出：音频输出的信息包含两部分：呼吸声音指令和背景音乐。使用者将能听到有人声告知的“吸”和“呼”动作指令，其声调和持续时间，都与需训练的呼吸动作要素相对应，使用者只需按照所要求的动作进行即可。音频输出语言可选择中文、英文等，背景音乐可以选择中外名曲以及专门编制的音乐，还可以根据使用者个人喜好选择音乐的基调和韵律。

(2)视频输出：视频输出的信息包含三部分：动画呼吸指令，声音呼吸指令和背景音乐。后两者的音频指令相同。动画呼吸指令可采用动画方式，在屏幕上直观显示呼吸动作和持续时间指示，便于使用者根据需求做出选择。

本发明的优点在于：

1.借助本设备的深呼吸训练能防治呼吸系统疾病。通过本封闭的生物反馈体系，使用者呼吸的深度在每个循环单元中都会有所增加，从而使使用者学会和习惯深呼吸动作，并养成进行深呼吸的习惯。许多患有呼吸系统疾病(包括慢性支气管炎、哮喘、肺气肿等)的病人的肺部都处于无弹性和扩张状态，影响肺活量。深呼吸动作能逐步增大肌肉收缩力，有利于胸、肺的有效扩张，增强肋间肌活力，可以逐步恢复其弹性和肺活量，从而达到治疗和缓解病情的目的。

2.借助本设备的深呼吸训练可防治高血压。人的肺部大约有3亿个肺泡。在一般呼吸的情况下，只有其中的80％～90％能充分地工作。如果采用深呼吸，就可以使剩下的肺泡工作起来。当采用胸部深呼吸的时候，位于肺上部的肺泡开放；而在腹式深呼吸时，肺下部的肺泡也打开了。工作中所有的肺泡都在产生前列腺素，而且通过深呼吸还可使原来就在工作的80％～90％的肺泡产生比原来更多的前列腺素。这样，更多的前列腺素进入血管，从而使血管扩张，血压降低。长期坚持可收到更为明显的效果。

3.借助本设备的深呼吸训练能帮助人们减压，缓解失眠症状。当人们主动调节呼吸的深度和频率时，就能有效放松绷紧的神经，舒缓焦虑的心情。一些因为压力造成的颈部疼痛，通过呼吸练习，疼痛感将会减弱。失眠的人也可用呼吸法来帮助入睡，通过降低呼吸节奏、平缓呼吸，能减轻失眠症状。

4.借助本设备的深呼吸训练有助减肥。深呼吸动作会耗费较多的热量，也有助于人体吸入更多的氧气。当血液中氧气含量增多，更多的能量从摄入的食物中分解出来，供给生理活动。除了更加精神矍铄之外，还消耗了更多的ATP，阻止脂肪沉积。

5.借助本设备的深呼吸训练可使副交感神经兴奋性增强，也可使肠鸣次数增加，有利于消化吸收，对人体具有保健作用。

Claims

1.一种用于深呼吸训练的设备，其特征在于包括：

呼吸动作感受装置，其用于感受个体的呼吸动作的频率和/或强度并将所感受到的频率和/或强度转换成电信号以输出；

中央处理器，其通过有线和/或无线方式接收来自所述呼吸动作感受装置的电信号，并根据存储器中所存储的相应内置程序单元，对所述电信号进行分析和/或处理以获得输出指令；以及

指令发布装置，其通过音频和/或视频的方式，将来自所述中央处理器的指令展现出来。

2.如权利要求1所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述呼吸动作感受装置包括：

压力感受线，其用于围绕使用者的胸部和/或腹部以感受个体的呼吸动作的频率和/或强度；

保护壳，所述压力感受线的两端定位在所述保护壳中；以及

压力-电信号转换器，其置于所述保护壳内用于将所述压力感受线的伸缩变化转换成电信号以输出。

3.如权利要求2所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述呼吸动作感受装置进一步包括置于所述保护壳内并与所述压力-电信号转换器关联的弹性件，所述压力感受线的两端分别接合所述弹性件以将所述压力感受线的伸缩变化转换成电信号以输出。

4.如权利要求2所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述呼吸动作感受装置进一步包括置于所述压力感受线外层的外层保护带。

5.如权利要求1所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，进一步包括控制面板，其用于建立人机界面以便使用者根据个体需要通过该控制面板选择适用的所述内置程序单元。

6.如权利要求1-5之一所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述内置程序单元包括个体化训练推荐基数计算单元。

7.如权利要求1-5之一所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述内置程序单元包括个体化实测数据处理单元。

8.如权利要求1-5之一所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述内置程序单元包括个体化训练方案选择单元以及使用者训练表现评价和建议单元。

9.如权利要求1-5之一所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述内置程序单元包括个体化训练方案的修改、终止、保存和转移单元。

10.如权利要求1-5之一所述的用于深呼吸训练的设备，其特征在于，所述内置程序单元包括训练过程错误的及时警示单元。