CN112337058A - 经络导引肺功能顺应性自我训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种肺功能自我训练装置，特别是一种经络导引肺功能顺应性自我训练装置，属于医疗器械技术领域，具体包括训练器主体，吸气管、流量筒、计量筒、小浮漂、小浮漂托、以及大浮漂；流量筒用于测量吸入气体的流速，用于指导使用者反复训练，达到慢速呼吸的目的；计量筒的作用是计量一次呼吸吸入气体的总量，用于设立使用者吸气时吸气总量的赶超目标；中医导引音像训练模块包括语音输入模块、吸气流速和吸气总量指导计算模块，以及音视频输出显示模块，其中，语音输入模块用于接收使用者语音输入得到的最低吸气流速和最大吸气量，吸气流速和吸气量指导模块用于计算当前训练过程的指导吸气流速和指导吸气量。

Description

经络导引肺功能顺应性自我训练装置

技术领域

本发明涉及一种肺功能自我训练装置，特别是一种经络导引肺功能顺应性自我训练装置，属于针对改善肺功能顺应性的自主“深而慢”腹式呼吸运动的康复训练医疗器械技术领域，适用于肺功能障碍、尤其是肺小泡顺应性障碍的患者，如：新冠肺炎、慢性支气管炎、肺纤维化患者，以及中老年人肺顺应性退化人群的康复训练。

背景技术

肺脏的主要功能是进行气体交换,吸入能量代谢所必需的氧气(O₂)，呼出二氧化碳(CO₂)，是涉及到全身脏器功能及生命的大事。因此，要努力增强肺功能。只有能够进入肺小泡的气体才能进行气体交换，从上呼吸道到呼吸性细支气管之间的气体，因不能参与肺泡与血液之间的气体交换，故称为解剖无效腔，大约为150mL，呼吸的频率越快，不能交换的气体就越多，反之则越少，见表1。

表1：不同呼吸频率和潮气量对肺通气量和肺泡通气量的影响

呼吸频率	潮气量	肺通气量	肺泡有效通气量
				次/分钟	mL	mL/min	mL/min
16	500	8000	5600
				8	1000	8000	6800
32	250	8000	3200

因此，努力减慢呼吸次数，同时努力增加每次吸入气体的总量，是有效的呼吸模式。

人体胸廓呈上小下大的圆锥形，位于其下部的主要的吸气肌是膈肌，其稍有位移即会引起较大的胸腔容积变化，膈肌收缩时会推动腹腔内脏下移而出现鼓肚子的现象。故，这种呼吸形式被称为腹式呼吸。又因该呼吸形式是一种深、慢的吸气运动，又称“深而慢”的腹式呼吸运动。

国内肺功能康复临床现状：我国目前肺康复临床处于基本停顿状态。大多数医院主要靠医务人员口头告知病人，进行一些有益于肺功能康复的自我锻炼，如下床活动、呼吸操等。胸外科和呼吸科人员除了协助病人拍背、鼓励咳痰、体位引流之外，常用的方法是吹瓶、吹纸袋或吹气球练习，而该练习对肺功能康复的作用已被论证是有害的。克氏康复医学报道，近些年来，肺计量器已成为医师和病人用做测定肺呼吸量价廉而有效的工具，它是一种吸气练习，而这种吸气练习不论对预防或治疗肺不张都极为重要。对清醒病人的效果比间歇正压呼吸法以及其他较陈旧的方法如吹瓶等(此种鼓励呼气的方法，实际上还会加重肺不张)更好。从虚弱和卧床不起，到卒中和脊髓损伤或肌营养不良等各种类型的病人，都可以从使用这种肺功能锻炼器中获的帮助，因为所有这些病人都存在肺泡萎陷这一问题。定期使用肺量计有助于维持病人平均最大的肺充气量。

2003年，赵文汝等针对SARS患者的肺功能康复问题研制的FG-01型肺功能锻炼器，填补了我国缺乏专用肺功能康复设备的空缺，通过临床推广应用，增强了医务人员、患者和群众的肺功能康复意识，但在使用中发现一些问题，除了设计上存在理念缺陷外，尚由于缺少专业指导，多导致患者的自我锻炼方法不正确，进而不能发挥应有作用。

综上，现有锻炼器中缺少具有量化指导指标以及经络导引的肺功能顺应性自我训练的装置。(注：①锻炼：是指已经掌握的方法，通过量增加效应器效能的过程，这种效能会随着锻炼量的多少而增加及减少，但不能固定。如举重，锻炼1年能举起100Kg，隔2年不举则举不起来了；②训练：则是指掌握有专门技术的人教给学习者，通过学习者自己做、反复做、强化做掌握方法的过程，这是一种是在脑内建立运动程序、同时又能增肌效应器功能的过程，一旦学会则很难忘记。如骑自行车或游泳，学会了，即使很长时间不用仍旧会骑会游)。

发明内容

本发明是根据人体呼吸生理“深而慢”腹式呼吸形式是有效增加肺泡顺应性,提高肺气体交换能力和血氧饱和度的原理设计而成。目的是使吸气肌—膈肌得到有效锻炼，在脑呼吸中枢内形成“深而慢”的呼吸运动程序，外在的表现形式为腹式呼吸模式，以明显增加肺小泡的通气量、肺小泡的顺应性和血氧饱和度，发挥有效预防肺泡萎陷或使萎陷的肺泡重新复张，防止坠积性肺炎的发生，增加回心血容量并使心输出血量增加。此外，更为重要的是，该装置配有六步法中医导引术音像训练指导模块。该模块将导引患者沿经络走向和穴位调神、调息过程，具体以动画形式动态显示在手机屏幕上，训练指导，录音自动跟踪，从而将患者的自我锻炼转化成有专业人员指导下的训练，使之保证了训练的正确性、有效性和趣味性。使用者在训练“深而慢”腹式呼吸的同时，能亲眼看到训练的进步而得到鼓励，使之易于坚持经常。该装置适应证广，没有副作用。

具体技术方案如下：

本装置包括肺功能顺应性训练器和中医导引音像训练模块两部分；所述肺功能顺应性训练器包括训练器主体，吸气管、流量筒、计量筒、小浮漂、小浮漂托、以及大浮漂；训练器主体包括底座和位于两侧的扶手，流量筒和计量筒位于训练器主体的中间，流量筒内壁设有小浮漂托，小浮漂托用于托住小浮漂，流量筒侧壁上高于小浮漂托的位置开有通气孔，流量筒用于测量单位时间内吸入气体的量，并以小浮漂的位置(高低)显示；小浮漂的悬停位置根据使用者吸入气体量的统计分析，划分为“高、中、低”三档，并通过流量筒外壁上的小量筒刻度显示，用于指导使用者反复训练，达到慢速呼吸的目的；计量筒的作用是计量一次呼吸吸入气体的总量，计量筒外面设有手动浮标，用于静态标识本次吸入气体的最大量，设立指导使用者吸气时的赶超目标；吸气管与流量筒、计量筒相通；大浮漂置于计量筒内部，大浮漂用于实时显示当前训练的吸入气体量，以毫升(mL)计量；

所述的中医导引音像训练模块包括语音输入模块、吸气流速和吸气量指导计算模块，以及音视频输出显示模块，其中，语音输入模块用于接收使用者语音输入训练过程得到的最低吸气流速和最大吸气量，吸气流速和吸气量指导模块用于计算当前训练过程的指导吸气流速和指导吸气量，其中，吸气流速指导量的计算过程为：通过语音识别获取使用者每次训练得到的最低吸气流速和最大吸气量，利用模糊化和逆模糊化方法，对前n次获得的最低吸气流速取平均，从均值和历史吸气流速的最低值之间再取平均作为当前吸气训练中的指导吸气速度；吸气指导量的计算过程为：通过语音识别获取使用者每次训练得到的最大吸气量，利用模糊化和逆模糊化方法，对前n次获得的最大吸气量取平均，从均值和历史吸气最大量再取平均作为当前吸气训练中的指导吸气量。

对于指导吸气流速的计算采用了两次求平均的方法，第一次求平均是为了通过学习最近n次使用者吸气流速的基本情况，第二次求平均是为了在最近训练的基础上寻找到合适的提升值。指导吸气最大值的计算过程也是如此。

所述的音视频输出显示模块用于讲解肺功能顺应性对气体交换的影响及机制，“深而慢”腹式呼吸的重要性和训练方法，以及视频形式动态显示人体及经络走行，语音引导使用者跟随经络走行进行训练，并且引导使用者的吸气流速达到指导吸气流速，同时通过延长吸气时间使每次吸气的总量达到指导吸气量。

进一步的，设置了气管气道卡扣于加固吸气管与训练器主体的连接。

进一步的，设置了气管嘴连接于吸气管，便于使用者吸气。

进一步的，训练器主体上设置了气管卡扣，用于训练完成后固定收纳气管。

进一步的，设置了手机支架，用于训练过程放置存储有中医导引音像训练模块的手机。

进一步的，所述的训练模块通过识别前次训练获得的最大吸气量以及吸气速度，对当前训练过程进行指导，提示使用者以低于前次吸气速度的速度进行吸气，并超过前次最大吸气量。

有益效果

本发明在指导吸气流速和指导吸气量下，通过经络导引录音指导，使用者在充分集中精力的基础上，进行有指导的、正确的深吸气训练，使自我锻炼转化成自我训练。通过训练器小量筒的流量控制和大量筒总量和超越性目标的设立，借助“超越性目标-动力”机制，使之逐渐形成“深而慢”的腹式呼吸模式，增强肺小泡的顺应性，增加呼吸的内外气体交换功能，提高血氧饱和度，维持体内“氧(O₂)∽二氧化碳(CO₂)”的动态平衡，为维持全身脏器功能正常运行提供可靠保障的相应吸气运动技能。

附图说明

图1、经络导引肺功能顺应性自我训练装置结构示意图。

1：训练器主体：支撑承重装置，2：扶手：使用者用双手握持处，3手机支架：安放手机之用，4：吸气管卡扣：不使用时按放吸气管之用，5：吸气管：使用者训练时的吸气管道，6：气管嘴：连接使用者口腔和吸气管，7：气管气道卡扣：吸气管连接训练器气道处，8：流量筒：显示吸气流速，9：小浮漂：显示吸气流速高低，10：小量筒刻度：分“高、中、低”三挡，11：小浮漂托：托起浮漂底部以保持其最低位置，12：大浮漂：位于计量筒内，用于实时显示吸入气体的量，13：计量筒：计量一次呼吸吸入气体的总量，14：大量筒刻度：以毫升计：从0-4500mL，15：游标柱：固定大量筒游标之用，16：大量筒游标：手动显示每次呼吸吸入气体总量之用，17：底座：训位于练器底部，使之保持放置稳定的装置。

具体实施方式

本装置由肺功能顺应性训练器和中医导引音像训练模块两部分组成，此装置可配置手机支架，用于支撑装有中医导引音像训练模块的手机。肺功能顺应性训练器训练器主体，吸气管、流量筒、计量筒、小浮漂、小浮漂托、以及大浮漂。流量筒的作用是测量单位时间内吸入气体的流量，并以小浮漂的位置显示，设有“高、中、低”三档。当气体流量大时，气体产生的动力大，浮漂被托起的位置高，在写有“高”的位置上上下摆动。此处的“高”是指单位时间内吸气的流速太大。当吸气的流量小时，产生的动力也小，浮漂则随之下移，停留在“低”的位置上下浮动，为最好的吸气流量。大量筒的作用是计量一次呼吸吸入气体的总量，以毫升(mL)计算。大量筒外面立柱上设有的手动浮标的作用，是标识本次吸入气体的最大量。目的旨在，设立指导使用者吸气时的赶超目标。当使用者的吸气量超过原有目标后，再手动浮漂指向于新的高度，并以此做为下一次吸气量的赶超目标。当然，使用者也可以根据吸气流速和吸气量指导计算模块给出的指导建议进行训练。其中，吸气流速指导值的计算需要利用模糊和拟模糊化方法，比如将“高、中、低”分别设成7、8、9，利用数字进行求平均，两次平均后的值进行四舍五入再次划分为“高、中、低”三档。

综合作用的结果，使用者在充分调神、调息的基础上，进行有指导的、正确的“深而慢”的深吸气训练，使自我锻炼转化成自我训练。通过训练器小量筒的流量控制，以使呼吸形式变慢；大量筒总量的增加和超越性目标的设立，通过“超越性目标-动力”机制，指导使用者不断超越新的目标，使吸气时间延长，表现为深度吸气。两者结合应用，使之逐渐形成“深而慢”的腹式呼吸模式，久之，在呼吸中枢内建立起正常的“深而慢”腹式呼吸模式的运动程序，起到增强肺小泡的顺应性和呼吸的内外气体交换功能，提高血氧饱和度，维持体内“氧∽二氧化碳”的动态平衡，为维持全身脏器功能的正常运行提供可靠保障。

Claims (7)

1.经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：肺功能顺应性训练器和中医导引音像训练模块两部分；所述肺功能顺应性训练器包括训练器主体(1)，吸气管(5)、流量筒(8)、计量筒(13)、小浮漂(9)、小浮漂托(11)、以及大浮漂(12)；训练器主体包括底座(17)和位于两侧的扶手(2)，流量筒(8)和计量筒(13)位于训练器主体的中间，流量筒(8)内壁设有小浮漂托(11)，小浮漂托(11)用于托住小浮漂(9)，流量筒(8)侧壁上高于小浮漂托(11)的位置开有通气孔，流量筒(8)用于测量单位时间内吸入气体的量，并以小浮漂的位置显示；小浮漂的悬停位置根据使用者吸入气体量的统计分析划分为三档，并通过流量筒(8)外壁上的小量筒刻度显示，用于指导使用者反复训练，达到慢速呼吸的目的；计量筒(13)的作用是计量一次呼吸吸入气体的总量，计量筒(13)外侧有刻度，计量筒(13)外面设有手动浮标，用于静态标识本次吸入气体的最大量，设立指导使用者吸气时的赶超目标；吸气管(5)与流量筒(8)、计量筒(13)相通；大浮漂(12)置于计量筒(13)内部，大浮漂(12)用于实时显示当前训练的吸入气体量；

所述的中医导引音像训练模块包括语音输入模块、吸气流速和吸气量指导计算模块，以及音视频输出显示模块，其中，语音输入模块用于接收使用者语音输入训练过程得到的最低吸气流速和最大吸气量，吸气流速和吸气量指导模块用于计算当前训练过程的指导吸气流速和指导吸气量，其中，吸气流速指导量的计算过程为：通过语音识别获取使用者每次训练得到的最低吸气流速和最大吸气量，利用模糊化和逆模糊化方法，对前n次获得的最低吸气流速取平均，从均值和历史吸气流速的最低值之间再取平均作为当前吸气训练中的指导吸气速度；吸气指导量的计算过程为：通过语音识别获取使用者每次训练得到的最大吸气量，对前n次获得的最大吸气量取平均，从均值和历史吸气最大量再取平均作为当前吸气训练中的指导吸气量。

2.根据权利要求1所述的经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：所述的音视频输出显示模块用于讲解肺功能顺应性对气体交换的影响及机制，“深而慢”腹式呼吸的重要性和训练方法，以及视频形式动态显示人体及经络走行，语音引导使用者跟随经络走行进行训练，并且引导使用者的吸气流速不高于指导吸气流速，同时通过延长吸气时间使每次吸气的总量不小于指导吸气量。

3.根据权利要求1所述的经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：设置了气管气道卡扣(7)用于加固吸气管(5)与训练器主体的连接。

4.根据权利要求1所述的经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：设置了气管嘴(6)连接于吸气管(5)，便于使用者吸气。

5.根据权利要求1所述的经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：训练器主体上设置了气管卡扣(4)，用于训练完成后固定收纳气管(5)。

6.根据权利要求1所述的经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：设置了手机支架(3)，用于训练过程放置存储有中医导引音像训练模块的手机。

7.根据权利要求1所述的经络导引肺功能顺应性自我训练装置，其特征在于包括：计量筒(13)外侧设置有手动浮标，用于手动标识当前吸入气体的最大量。

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