CN104367311A - 智能呼吸调节仪 - Google Patents

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李光熙
王师菡
李洪川
周建国
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    • A61M21/02—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis for inducing sleep or relaxation, e.g. by direct nerve stimulation, hypnosis, analgesia

Abstract

一套智能呼吸调节仪，包括：光体积描记器(PPG)传感器1，USB接口数据线2，APP软件和智能手机3。其中PPG传感器通过USB接口数据线连接智能手机，智能手机安装有专用控制系统，控制系统由APP软件实现对PPG传感器采集的人体数据进行心率变异性分析并对引导用户的呼吸进行引导。该引导给用户提供一种非药物疗法使用户降低药物的使用量，达到调节情绪、辅助降压的效果。

Description

智能呼吸调节仪
所属技术领域
本发明涉及一种装置，该装置通过引导用户的呼吸频率达到调节情绪和降低血压目的，尤其适用于高血压患者的辅助降压。 
背景技术
高血压，是多种心、脑血管疾病的重要病因和危险因素，影响心、脑、肾等重要脏器的结构与功能，并最终导致这些器官的衰竭。随着高血压患病率的逐年上升，各种降压药被大量研制开发并应用于临床。然而，药物的副作用，与其所造成的依赖性，以及昂贵的费用等等也成为不容忽视的问题。人们迫切需要一种经济而有效的非药物疗法来降低药物的使用量，达到辅助降压的效果。 
发明内容
为了克服高血压药物的副作用、依赖性以及昂贵的医疗费用，本发明提供一种非药物疗法来降低药物的使用量，达到调节情绪和辅助降压的效果。 
非药物疗法大多采用专业治疗仪器进行治疗，但专业治疗仪器大多体积大、携带便利性差。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一套呼吸减压减压仪，包括：光体积描记器(PPG)传感器、USB数据线、智能手机和专用控制软件APP。光体积描记器(PPG)传感器通过USB数据线连接智能手机，该智能手机安装有专用控制软件APP。其中PPG传感器夹在人体的耳垂或手指等处，从人类主体采集心率数据并通过USB数据线传输给智能手机，控制软件APP运用心率变异性分析手段分析该数据并用于引导用户调整呼吸频率，从而能够增强患者的迷走神经，抑制交感神经并增强压力反射敏感性，继而达到在降低药物的使用量的同时还能降低患者的血压的目的。 
智能手机特别是苹果、安卓操作系统手机，近年来大量普及，其已经基本具备个人掌上电脑的功能。利用智能手机操作系统的开放性，开发者可以根据需要，开发出各种满足一定功能的应用。结合传感器采集数据，使安卓应用更加广泛。本发明就是采用智能手机结合传感器的方式，给需要调节情绪、降低血压的患者提供便利的辅助治疗仪器。 
研究表明：人类主体心态越放松，其RSA波长越长；而心理压力大，其RSA波长越短。在人类主体中产生副交感传出神经的方法由以下步骤组成：通过一个设备来比较当前阶段的当前部分RSA波和前期阶段之前的部分RSA波，从而确定至少一个RSA波的相变化；为主体提供RSA波滴点的信息——通过使用RSA波的相变化来探测滴点。当人们非常放松时(比如沉思状态)，他们倾向于以每分钟6次的稳定节律呼吸。这样有节奏的呼吸使得RSA波长变得越来越像呼吸频率。因此，6次／分钟的节律呼吸会产生一系列波长为10秒的RSA波。所以，该发明的示范性实施例使用10秒的波长作为估算使用者压力水平的放松临界值。示范性实施例也包括用计算最后5个波的平均波长来确定平均值占10秒的比例的方法和设备。这是一种“长度分数”。 
研究表明，控制呼吸可以改变交感神经和副交感神经之间的平衡。三个具体的呼吸组件 可以交互式地决定副交感神经的数量比例。这三个组件包括频率，潮气量，呼气／吸气比例。一般而言，副交感神经的活性可通过降低呼吸频率，增加潮气量和增加呼气／吸气比例来增强。因此，改变这三个变量有可能充分增加副交感神经的活性来有效地、重复地，简单地引起放松反应，而且没有不良的副作用。 
一般而言，生物反馈的方法和设备参与帮助受试者改变自己的言行举止以提高或保持一个甚至多个生理功能的过程。久而久之，一个受试者可以被训练得能更好控制这些功能。与其他强加给受试者的疗法相比，生物反馈的方法和设备允许受试者渐渐地将训练过程整合成自然反应。 
本发明的有益效果是，可以提供一种非药物疗法来降低药物的使用量，而且其便携性可以让用户随时随地实施治疗，达到辅助降压的效果。
附图说明
图1.智能呼吸调节仪硬件结构图：1.光体积描记器(PPG)传感器；2.USB数据线；3.智能手机。 
具体实施方式
在附图1中，光体积描记器(PPG)传感器1用来采集人体信息，其信息输出接口为USB接口2，工作时与智能手机3连接。光体积描记器(PPG)传感器1夹在人体的耳垂或手指等处，当设备未夹东西时，智能手机3显示屏会显示一个错误消息提醒，系统无法启动(APPs)；正常工作时，智能手机3显示屏会显示一个引导呼吸的工作界面。 

Claims (9)

1.一套智能呼吸调节仪，包括：光体积描记器(PPG)传感器，USB接口数据线，APP软件和智能手机。其特征是：PPG传感器通过USB接口数据线连接智能手机，智能手机安装有专用控制系统，控制系统由APP软件实现对PPG传感器采集的人体数据进行心率变异性分析并对用户的呼吸进行引导。
2.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：光体积描记器(PPG)传感器夹在人体的耳垂或手指等处，用来采集人体信息并通过USB数据线传输给智能手机。
3.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：光体积描记器(PPG)传感器是光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指或耳垂末端透光度的监测，输出反应血容积变化的完整的脉搏波电压信号。其内部电路包含信号放大、信号调理、AD转换和USB电路模块。
4.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：智能手机显示屏提供的呼吸指导信息是可视化的，APP软件主要界面通过显示屏用来提示使用者何时开始吸气何时呼气。
5.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：智能手机喇叭或耳机可提供听觉型的呼吸引导信息。APP软件可通过提供可供用户选择和调节的背景音乐来提示使用者何时开始吸气何时呼气。
6.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：智能手机中的显示屏输出数据为人类主体提供至少一个RSA波的滴点，它使用RSA波的相变化来检测滴点，其中通过比较一个当前阶段的当前部分RSA波和一个前期阶段之前的部分RSA波来探测前者。
7.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：利用智能手机的运算功能结合APP软件对PPG采集到的人体主体信息进行心率变异性分析，监测人体的压力状态。
8.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：利用智能手机结合APP软件提供一个能被使用者调节的呼吸节拍器。其中与呼吸相关的信息包括速率，节律和音量。
9.根据权利要求1所述的呼吸调节仪，其特征是：利用智能手机结合APP软件将PPG采集的信息上传到云端服务器，让医生进行指导，实现远程医疗操作模式。
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