CN110292691A - 新型常压间歇性高低氧训练设备、系统及其训练方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新型常压间歇性高低氧训练设备、系统及其训练方法，该训练设备通过气体控制模块实时反馈各项气体的流量和压力，制气模块根据指令控制压力、产气和混合气体比例和流量，实现常压和高低氧含量气体的产生，呼吸训练模块将制气模块产生的各项气体混合成训练用混合气体，通过与外部空气交换实现空气平衡，产生常压高低氧混合气体，使得训练设备实现常压高低氧交替训练，进行常压间歇性高低氧训练，实现智能控制，动态调节高低氧交替时间和高氧、低氧的暴露时长，及时应对超过或低于极限生命指征的特许情况，使得IHT技术可以安全适用于需要人群的疾病治疗、预防和康复领域。
Description
技术领域
本发明涉及常压间歇性高低氧训练设备，更具体地说，涉及新型常压间歇性高低氧训练设备、系统及其训练方法。
背景技术
间歇性低氧训练(INTERVAL HYPOXIA TRAINING—缩写为IHT)，要求模拟高海拔地区的低氧及高压的环境已达到训练效果。目前间歇性低氧训练被医学和生理学证明，对于心血管系统、代谢类疾病和改善人脑认知有着比较明显的治疗效果，可用于提高人体机能，增强人体的免疫系统、非特异性补偿能力和有氧输出。
但是对于身体机能不是很稳定的易感人群，持续暴露在低氧和高压环境里，具有很高的风险。因此IHT仅仅使用在运动员和特殊职业人群的适应性训练中。同时，目前的IHT训练设备存在着体积大、噪音大、气体精确控制不达标、故障率高、操作复杂和没有智能控制的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具备常压和高低氧交替训练条件的新型常压间歇性高低氧训练设备、系统及其训练方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种新型常压间歇性高低氧训练设备，该设备包括：
气体控制模块，用于实时反馈各项气体指标修正控制指令；
制气模块，与所述气体控制模块连接，根据所述气体控制模块的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体，以保持训练环境内气压的稳定；
呼吸训练模块，分别与所述气体控制模块及所述制气模块连接，对所述制气模块产生的气体进行混合以及根据所述气体控制模块的指令控制压力，以保持训练环境内气压的稳定。
本发明所述的训练设备，所述制气模块包括：
空气处理设备，用于对空气进行初步过滤和压缩；
高低氧发生器，用于制备氧气以及低氧含量气体，与所述空气处理设备连接，进行制气过程中气体交换，以保持训练环境内气压的稳定；
氮气发生器，用于制备氮气，与所述空气处理设备连接；
所述高低氧发生器及所述氮气发生器均与所述气体控制模块连接；所述高低氧发生器与所述呼吸训练模块连接。
本发明所述的训练设备，所述制气模块包括：
空气处理设备，用于对空气进行初步过滤和压缩；
高低氧发生器，用于制备氧气以及低氧含量气体，与所述空气处理设备连接，进行制气过程中气体交换，以保持训练环境内气压的稳定；
空气储气罐，用于储藏过滤后的空气，与所述空气处理设备连接；
所述高低氧发生器及所述空气储气罐均与所述气体控制模块连接；所述高低氧发生器与所述呼吸训练模块连接。
本发明所述的训练设备，所述高低氧发生器包括：制氧塔、以及与所述制氧塔连接的氧气储气罐；
所述制氧塔与所述空气处理设备连接，以进行气体交换；所述制氧塔与所述呼吸训练模块连接；所述氧气储气罐与所述气体控制模块连接，以检测氧气的流量和压力。
本发明所述的训练设备，所述气体控制模块包括：
氧气检测组件，用于检测氧气的流量、压力以及浓度；
氮气检测组件，用于检测氮气的流量；
空气检测组件，用于检测过滤后的空气的流量；
低氧气体检测组件，用于检测低氧含量气体的流量；
混合气体检测组件，用于检测所述呼吸训练模块内混合气体的流量与压力；
所述氧气检测组件分别与氧气储气罐及所述呼吸训练模块连接；所述氮气检测组件分别与氮气发生器及所述呼吸训练模块连接；所述空气检测组件分别与空气储气罐及所述呼吸训练模块连接；所述低氧气体检测组件分别与制氧塔及所述呼吸训练模块连接；所述混合气体检测组件与所述呼吸训练模块连接，以保持所述呼吸训练模块内气压的稳定。
本发明所述的训练设备，所述呼吸训练模块包括混合气体模块、辅助呼吸气袋、用于监控混合气体流量及压力的气体监控传感器以及空气过滤器；
所述混合气体模块分别与所述制气模块及所述空气过滤器连接；所述辅助呼吸气袋分别与所述混合气体模块及所述空气过滤器连接；所述气体监控传感器安装在所述辅助呼吸气袋及所述空气过滤器之间；所述气体监控传感器与混合气体检测组件连接。
本发明还提供一种新型常压间歇性高低氧训练系统，包括生命指征监护模块及呼吸面罩，其中，还包括如前述任一项所述的新型常压间歇性高低氧训练设备。
一种常压间隙性高低氧训练设备的训练方法，包括以下步骤：
根据所述气体控制模块的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体；
实时反馈各项气体指标修正控制指令；
对气体进行混合和常压处理。
优选的，所述步骤：根据所述气体控制模块的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体，具体包括：
根据氧气检测组件的指令，制氧塔与氮气发生器产生混合气体，制氧塔与空气处理设备之间进行气体交换；
或者，根据氧气检测组件的指令，制氧塔与空气储气罐产生混合气体，制氧塔与空气处理设备之间进行气体交换。
优选的，所述步骤：对气体进行混合和常压处理，具体包括：
所述混合气体模块接收制氧塔及氮气发生器产生的气体或制氧过程产生的缺氧气体进行混合，根据所述混合气体检测组件的指令，辅助呼吸气袋通过空气过滤器与外部环境进行气体交换；
或者，所述混合气体模块接收制氧塔及空气储气罐产生的气体或制氧过程产生的缺氧气体进行混合，根据所述混合气体检测组件的指令，辅助呼吸气袋通过空气过滤器与外部环境进行气体交换。
本发明的有益效果在于：通过设置气体控制模块，实时监控气体的流量和压力，反馈到制气模块和呼吸训练模块中，通过制气模块内的制氧塔进行气体交换、以及辅助呼吸气袋处进行气体交换，保持训练环境能够提供一个标准大气压，对患者呼吸频率进行调控，制氧塔制氧过程中产出氧气和低氧含量气体，实现常压高低氧交替训练，实现智能控制，动态调节高低氧交替时间和高氧、低氧的暴露时长，及时应对超过或低于极限生命指征的特许情况，使得IHT技术可以安全适用于需要人群的疾病治疗、预防和康复领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1为本发明优选实施例中一种常压间隙性高低氧训练设备的流程示意图；
图2为本发明优选实施例中一种常压间隙性高低氧训练设备的内部结构连接图；
图3为本发明优选实施例中一种新型常压间歇性高低氧训练系统的流程示意图；
图4为本发明另一实施例中一种常压间隙性高低氧训练设备的流程示意图；
图5为本发明另一实施例中一种常压间隙性高低氧训练设备的内部示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的如图1所示，一种新型常压间歇性高低氧训练设备，该设备包括：
气体控制模块2，用于实时反馈各项气体指标修正控制指令；气体控制模块2内设有氧气检测组件21，用于检测氧气的流量以及压力；氮气检测组件22，检测氮气的流量；低氧气体检测组件23，检测低氧含量气体的流量；混合气体检测组件24，检测混合气体的流量与压力；
制气模块1，与气体控制模块2连接，根据气体控制模块2的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体，以保持训练环境内气压的稳定；制气模块1包括空气处理设备11、高低氧发生器12和氮气发生器13；高低氧发生器12制备出高氧含量气体和低氧含量气体，氮气发生器13制备出氮气；
呼吸训练模块3，分别与气体控制模块2及制气模块1连接，对制气模块1产生的气体进行混合以及根据气体控制模块2的指令控制压力，以保持训练环境内气压的稳定；呼吸训练模块3包括将上述气体混合成训练用混合气体的混合气体模块31，以及辅助治疗气体混合和废气排放的辅助呼吸气袋32及空气过滤器33；
氧气检测组件21实时检测制气模块1中产生的高氧含量气体及低氧含量气体的流量及压力，当经过氧气检测组件21的氧气流量和压力较大、经过低氧气体检测组件23的低氧含量气体流量较少时，反馈指令到制氧塔121处，制氧塔121释放部分低氧含量气体至呼吸训练模块3，维持训练环境内气压的稳定；当经过氧气检测组件21的氧气流量和压力较小、经过低氧气体检测组件23的低氧含量气体流量较大时，反馈指令到制氧塔121处，制氧塔121内加入空气，使得制氧塔121能够制造更多的氧气，减少低氧含量气体的产生，维持训练环境内气压的稳定，实现常压高低氧交替训练的条件。呼吸训练模块3内设有气体监控传感器34，实时检测混合气体的压力和流量，此处通过废气的排放和空气的补入，维持训练环境中气压的稳定，对患者的呼吸频率进行调控，使得训练设备能够提供常压高低氧含量气体进行常压间歇性高低氧训练。
上述实施例中，结合图2可得，附图标号61代表空气，附图标号62代表氧气，附图标号64代表低氧含量气体，附图标号63代表氮气，附图标号65代表混合气体。
在进一步的实施例中，结合图1和图2可得，制气模块1包括：
空气处理设备11，用于对空气进行初步过滤和压缩；空气处理设备11包括空气初级过滤及混流干燥设备111、空气压缩机112以及空气冷却及精滤设备113，空气初级过滤及混流干燥设备111、空气压缩机112以及空气冷却及精滤设备113依次连接，对外部空气进行初级过滤和压缩。
高低氧发生器12，用于制备氧气以及低氧含量气体，与空气处理设备11连接，进行制气过程中气体交换，以保持训练环境内气压的稳定；
氮气发生器13，用于制备氮气，与空气处理设备11连接；本实施例中氮气发生器13采用PSA制氮气塔；
高低氧发生器12及氮气发生器13均与气体控制模块2连接；高低氧发生器12与呼吸训练模块3连接；高低氧发生器12产生的高氧气体和低氧气体，以及氮气发生器13产生的氮气，通过混合气体模块31组合成训练用混合气体，配合气体控制模块2的实时控制，实现常压高低氧交替训练。
在另一实施例中，结合图4和图5可得，本发明的训练设备，制气模块1包括：
空气处理设备11，用于对空气进行初步过滤和压缩；
高低氧发生器12，用于制备氧气以及低氧含量气体，与空气处理设备11连接，进行制气过程中气体交换，以保持训练环境内气压的稳定；
空气储气罐14，用于储藏过滤后的空气，与空气处理设备11连接；
高低氧发生器12及空气储气罐14均与气体控制模块2连接；高低氧发生器12与呼吸训练模块3连接；空气储气罐14储存过滤后的空气，混合制氧塔121制完氧气产生的低氧气体，形成具有10％-14％含氧量的低氧气体，混合氧气储气瓶122里出来的氧气，形成具有21％-40％含氧量的高氧气体。
在进一步的实施例中，结合图1和图2可得，高低氧发生器12包括：制氧塔121、以及与制氧塔121连接的氧气储气罐122；
制氧塔121与空气处理设备11连接，以进行气体交换；制氧塔121与呼吸训练模块3连接；氧气储气罐122与气体控制模块2连接，以检测氧气的流量和压力；制氧塔121之间通过电磁气体阀门连接；制氧塔121与空气冷却及精滤设备113之间通过电磁混合气体阀门114连接；制氧塔121与空气冷却及精滤设备113以及混合气体模块31之间通过三通阀门连接，实现气体交换；氧气储气罐122接收制氧塔121产生的氧气，对氧气进行进一步的过滤以供后续使用；本实施例中，制氧塔121采用PSA制氧塔。
在进一步的实施例中，结合图2可得，气体控制模块2包括：
氧气检测组件21，用于检测氧气的流量、压力以及浓度；
氮气检测组件22，用于检测氮气的流量；
空气检测组件25，用于检测过滤后的空气的流量；
低氧气体检测组件23，用于检测低氧含量气体的流量；
混合气体检测组件24，用于检测呼吸训练模块3内混合气体的流量与压力；
氧气检测组件21分别与氧气储气罐122及呼吸训练模块3连接；氮气检测组件22分别与氮气发生器13及呼吸训练模块3连接；空气检测组件25分别与空气储气罐14及呼吸训练模块3连接；低氧气体检测组件23分别与制氧塔121及呼吸训练模块3连接；混合气体检测组件24与呼吸训练模块3连接，以保持呼吸训练模块3内气压的稳定；氧气检测组件21实时监控高低氧发生器12内气压的稳定以及氧气的浓度；氮气检测组件22检测氮气的流量，空气检测组件25检测通过空气储存罐14储存过滤后的空气流量，低氧气体检测组件23检测低氧含量气体的流量，对混合气体里各类气体的成分进行监控；混合气体检测组件24实时监控呼吸训练模块3内的混合气体流量及压力，当此处混合气体压力过大时，将数据传输至气体控制模块2中，实时反馈指令到制气模块1中降低混合气体的制备，对患者的呼吸频率进行调控，维持训练环境内气压的稳定。
上述实施例中，氧气检测组件21为检测氧气流量、压力与浓度的传感器，氮气检测组件22为检测氮气出氮流量的传感器，低氧气体检测组件23为检测低氧含量气体流量的传感器，混合气体检测组件24为检测混合气体流量的传感器；空气检测组件25为检测通过空气储存罐14储存过滤后的空气流量。
在进一步的实施例中，结合图2可得，呼吸训练模块3包括混合气体模块31、辅助呼吸气袋32、用于监控混合气体流量及压力的气体监控传感器34以及空气过滤器33；
混合气体模块31分别与制气模块1及空气过滤器33连接；辅助呼吸气袋32分别与混合气体模块31及空气过滤器33连接；气体监控传感器34安装在辅助呼吸气袋32及空气过滤器33之间；气体监控传感器34与混合气体检测组件24连接；混合气体模块31为混合阀及气体接力泵模块，用于将氮气或者过滤后的空气、低氧含量气体和氧气混合成训练用的气体，气体监控传感器34与混合气体检测组件24之间可以进行数据传输，实时监控呼吸训练模块3中混合气体的流量与压力，以维持训练环境气压的稳定以及高低氧混合气体的制备；辅助呼吸气袋32分别与混合气体模块31及空气过滤器33连接；辅助呼吸气袋32可以辅助治疗气体的混合和废气的排放。
进一步地，在另一实施例中，结合图3可得，还提供一种新型常压间歇性高低氧训练系统，包括生命指征监护模块4及呼吸面罩5，其中，还包括如前述任一项的新型常压间歇性高低氧训练设备；生命指征监护模块4与气体控制模块2之间连接，呼吸面罩5与呼吸训练模块3连接；使用可穿戴及生命指征监护模块4对进行训练的人进行心电、血样、心率、呼吸频率的数据反馈至气体控制模块2中，气体控制模块2根据指令反馈至制气模块1中，制气模块1根据指令控制压力、产气和混合气体比例和流量，产生常压高低氧混合气体传入呼吸训练模块3中，训练者通过呼吸面罩5进行常压间歇性高低氧训练，呼吸训练模块3中的气体监控传感器34实时监控混合气体的流量和压力，结合生命指征监护模块4，使得训练环境内的压力维持稳定，实现常压高低氧交替训练。
进一步地，在另一实施例中，结合图1和图2可得，还提供一种常压间隙性高低氧训练设备的训练方法，包括以下步骤：
根据气体控制模块2的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体；制气模块1根据气体控制模块2的指令进行压力的控制、产气和混合气体比例和流量；
气体控制模块2实时反馈各项气体指标修正控制指令；
各类气体进入呼吸训练模块3后，经过混合气体模块31对气体进行混合，供后续呼吸训练使用，呼吸训练模块3内设有气体监控传感器34，将训练者的呼吸和气体流量数据反馈至气体控制模块2中，实现常压处理；混合气体通过空气过滤器33与外部空气交换，实现空气平衡。
在进一步的实施例中，结合图1和图2可得，步骤：根据气体控制模块2的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体，具体包括：
根据氧气检测组件21、低氧气体检测组件23及氮气检测组件22的指令，制氧塔121与氮气发生器13产生混合气体，制氧塔121与空气处理设备11之间进行气体交换；制氧塔121内产生氧气和低氧含量气体，当经过氧气检测组件21的氧气流量和压力较大、经过低氧气体检测组件23的低氧含量气体流量较少时，反馈指令到制氧塔121处，制氧塔121释放部分低氧含量气体至呼吸训练模块3，维持训练环境内气压的稳定；当经过氧气检测组件21的氧气流量和压力较小、经过低氧气体检测组件23的低氧含量气体流量较大时，反馈指令到制氧塔121处，制氧塔121内加入空气，使得制氧塔121能够制造更多的氧气，减少低氧含量气体的产生，维持训练环境内气压的稳定，实现常压高低氧交替训练的条件；根据各个检测组件对不同气体的流量检测，控制混合气体比例和流量，产生常压高低氧混合气体；
或者，根据氧气检测组件21的指令，制氧塔121与空气储气罐14产生混合气体，制氧塔121与空气处理设备11之间进行气体交换；通过将氮气发生器13替换为空气储气罐14，形成具有10％-14％含氧量的低氧气体和具有21％-40％含氧量的高氧气体。
在进一步的实施例中，结合图1和图2可得，步骤：对气体进行混合和常压处理，具体包括：
混合气体模块31接收制氧塔121及氮气发生器13产生的气体进行混合，根据混合气体检测组件24的指令，通过空气过滤器33与外部环境进行气体交换，实现空气平衡；混合气体模块31将氧气、低氧含量气体以及氮气进行混合，经过辅助呼吸气袋32进行使用。空气过滤器33与外部环境进行气体交换，实现空气平衡；
或者，混合气体模块31接收制氧塔121及空气储气罐14产生的气体或制氧过程产生的缺氧气体进行混合，根据混合气体检测组件的指令，辅助呼吸气袋32通过空气过滤器33与外部环境进行气体交换；空气储气罐14储存过滤后的空气，混合制氧塔121制完氧气产生的低氧气体，形成具有10％-14％含氧量的低氧气体，混合氧气储气瓶122里出来的氧气，形成具有21％-40％含氧量的高氧气体。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型常压间歇性高低氧训练设备，其特征在于：该设备包括：
气体控制模块，用于实时反馈各项气体指标修正控制指令；
制气模块，与所述气体控制模块连接，根据所述气体控制模块的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体，以保持训练环境内气压的稳定；
呼吸训练模块，分别与所述气体控制模块及所述制气模块连接，对所述制气模块产生的气体进行混合以及根据所述气体控制模块的指令控制压力，以保持训练环境内气压的稳定。
2.根据权利要求1所述的训练设备，其特征在于，所述制气模块包括：
空气处理设备，用于对空气进行初步过滤和压缩；
高低氧发生器，用于制备氧气以及低氧含量气体，与所述空气处理设备连接，进行制气过程中气体交换，以保持训练环境内气压的稳定；
氮气发生器，用于制备氮气，与所述空气处理设备连接；
所述高低氧发生器及所述氮气发生器均与所述气体控制模块连接；所述高低氧发生器与所述呼吸训练模块连接。
3.根据权利要求1所述的训练设备，其特征在于，所述制气模块包括：
空气处理设备，用于对空气进行初步过滤和压缩；
高低氧发生器，用于制备氧气以及低氧含量气体，与所述空气处理设备连接，进行制气过程中气体交换，以保持训练环境内气压的稳定；
空气储气罐，用于储藏过滤后的空气，与所述空气处理设备连接；
所述高低氧发生器及所述空气储气罐均与所述气体控制模块连接；所述高低氧发生器与所述呼吸训练模块连接。
4.根据权利要求2所述的训练设备，其特征在于，所述高低氧发生器包括：制氧塔、以及与所述制氧塔连接的氧气储气罐；
所述制氧塔与所述空气处理设备连接，以进行气体交换；所述制氧塔与所述呼吸训练模块连接；所述氧气储气罐与所述气体控制模块连接，以检测氧气的流量和压力。
5.根据权利要求1所述的训练设备，其特征在于，所述气体控制模块包括：
氧气检测组件，用于检测氧气的流量、压力以及浓度；
氮气检测组件，用于检测氮气的流量；
空气检测组件，用于检测过滤后的空气的流量；
低氧气体检测组件，用于检测低氧含量气体的流量；
混合气体检测组件，用于检测所述呼吸训练模块内混合气体的流量与压力；
所述氧气检测组件分别与氧气储气罐及所述呼吸训练模块连接；所述氮气检测组件分别与氮气发生器及所述呼吸训练模块连接；所述空气检测组件分别与空气储气罐及所述呼吸训练模块连接；所述低氧气体检测组件分别与制氧塔及所述呼吸训练模块连接；所述混合气体检测组件与所述呼吸训练模块连接，以保持所述呼吸训练模块内气压的稳定。
6.根据权利要求1所述的训练设备，其特征在于，所述呼吸训练模块包括混合气体模块、辅助呼吸气袋、用于监控混合气体流量及压力的气体监控传感器以及空气过滤器；
所述混合气体模块分别与所述制气模块及所述空气过滤器连接；所述辅助呼吸气袋分别与所述混合气体模块及所述空气过滤器连接；所述气体监控传感器安装在所述辅助呼吸气袋及所述空气过滤器之间；所述气体监控传感器与混合气体检测组件连接。
7.一种新型常压间歇性高低氧训练系统，包括生命指征监护模块及呼吸面罩，其特征在于：还包括如权利要求1-6中任一项所述的新型常压间歇性高低氧训练设备。
8.一种常压间隙性高低氧训练设备的训练方法，其特征在于：包括以下步骤：
根据所述气体控制模块的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体；
实时反馈各项气体指标修正控制指令；
对气体进行混合和常压处理。
9.根据权利要求8所述的训练方法，其特征在于，
所述步骤：根据所述气体控制模块的指令控制压力和产生常压高低氧混合气体，具体包括：
根据氧气检测组件的指令，制氧塔与氮气发生器产生混合气体，制氧塔与空气处理设备之间进行气体交换；
或者，根据氧气检测组件的指令，制氧塔与空气储气罐产生混合气体，制氧塔与空气处理设备之间进行气体交换。
10.根据权利要求8所述的训练方法，其特征在于，
所述步骤：对气体进行混合和常压处理，具体包括：
所述混合气体模块接收制氧塔及氮气发生器产生的气体或制氧过程产生的缺氧气体进行混合，根据所述混合气体检测组件的指令，辅助呼吸气袋通过空气过滤器与外部环境进行气体交换；
或者，所述混合气体模块接收制氧塔及空气储气罐产生的气体或制氧过程产生的缺氧气体进行混合，根据所述混合气体检测组件的指令，辅助呼吸气袋通过空气过滤器与外部环境进行气体交换。
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Inventor after: Wang Boyu Inventor before: Wang Boyu Inventor before: Oleg Sheikh Grazachev Inventor before: Chen Kuo Inventor before: Guo Jia Inventor before: Hu Xiaozhou |