CN114733161B - 基于呼吸和体动的康复训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于呼吸和体动的康复训练系统，包括可穿戴式复合训练装置，可穿戴式复合训练装置上设置有呼吸传感器和体动传感器，呼吸传感器和体动传感器将采集的数据发送至数据采集模块，数据采集模块将所接收的数据发送至终端设备；终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求，如果不满足，则发出提示信息。本发明能够同时检测目标对象的呼吸数据以及体动数据，由此可以针对目标对象的训练动作进行准确的检测。

Description

基于呼吸和体动的康复训练系统

技术领域

本发明涉及康复训练的技术领域，具体地，涉及一种基于呼吸和体动的康复训练系统。

背景技术

慢性腰背痛(Low Back Pain，LBP)是一种常见的健康疾病，该疾病可导致运动功能障碍，甚至丧失自理能力。目前，腰腹体动训练是慢性腰背痛康复最常用的方法，该方法可以强化脊柱稳定性，改善局部血液循环。而呼吸训练可以激活躯干深层稳定肌，促进运动控制。因此，将呼吸和体动训练结合，即基于呼吸和体动的复合式腰背痛康复训练能够有效的改善慢性腰背痛的症状。

然而，患者进行呼吸和体动训练结合时，往往由于没有合适的设备来检测患者的训练动作是否符合规范的要求，导致患者只能够按照自己的感觉进行训练，导致训练动作不规范，影响训练效果，难以有效改善慢性腰背痛的症状。

现有的一些康复训练装置能够检测患者的生理数据并引导训练，例如公开号为CN112071393A的中国发明专利申请公开了一种基于患者实时与历史生理数据的锻炼引导控制系统，该系统包括康复健康云端、锻炼器材模块、紧急求援单元、医护评价和指导模块、可穿戴式设备和运动锻炼数据库。该系统采用康复监控云端的数据，进行自适应学习的方法，从而生成符合锻炼者锻炼身体的锻炼规划书，以用于提供的锻炼者引导，从而提供锻炼的安全性和舒适性。

然而，该系统仅仅是针对患者的生理数据来确定锻炼计划，并没有考虑患者的呼吸情况以及患者的体动，例如患者的腰腹运动情况，不能够针对慢性腰背痛的症状进行指导、训练。

此外，现有的可穿戴式康复训练设备往往只能够检测患者的心跳或者呼吸等生理数据，但没有检测患者身体运动情况的数据，也不能够针对慢性腰背痛的症状进行指导、训练。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够同时检测患者呼吸以及体动情况的基于呼吸和体动的康复训练系统。

为实现本发明的目的，本发明提供的基于呼吸和体动的康复训练系统包括可穿戴式复合训练装置，可穿戴式复合训练装置上设置有呼吸传感器和体动传感器，呼吸传感器和体动传感器将采集的数据发送至数据采集模块，数据采集模块将所接收的数据发送至终端设备；终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求，如果不满足，则发出提示信息。

由上述方案可见，本发明的基于呼吸和体动的康复训练系统可以获取目标对象的呼吸数据以及体动数据，并且结合呼吸数据以及体动数据量来确定目标对象是否在呼吸的同时配合相应的训练动作，如果目标对象呼吸与训练动作不匹配或者训练动作不规整，则发出提示信息，以便于目标对象能够准确的执行训练动作。

一个优选的方案是，终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求包括：终端设备根据呼吸传感器采集的数据确认目标对象的呼吸状态，并根据体动传感器采集的数据确认目标对象在呼吸状态下的动作是否规整。

由此可见，终端设备能够根据目标对象的呼吸状态以及训练动作的数据来确定目标对象的训练动作是否规整，能够确保目的对象在相适应的呼吸状态下完成特定的训练动作。

进一步的方案是，呼吸状态包括呼气状态以及吸气状态；根据体动传感器采集的数据确认目标对象在呼吸状态下的动作是否规整包括：确认目标对象在呼气状态或者吸气状态下的动作是否规整。

由于训练动作需要在呼气状态或者吸气状态下完成，因此，通过监测目标对象的呼吸状态以及训练动作的匹配性能够准确的识别目标对象的训练动作是否符合要求。

更进一步的方案是，终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求前，还执行：终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的目标训练动作以及对应的规范要求。

这样，终端设备可以预先获取目的对象的训练动作，根据目标对象的训练动作完成情况来确定目标对象当前的状态所适合的训练动作，并且确定当前适合的训练动作的规范要求，进而为目标对象执行目标训练动作提供比较的基准。

更进一步的方案是，终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求包括：根据目标训练动作以及对应的规范要求确定目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求。

可见，在确定目标对象的目标训练动作后，在后续的训练过程中使用目标训练动作作为与目标对象实际训练动作比较的基准。

更进一步的方案是，该系统还包括云端服务器，云端服务器接收终端设备发送的数据，并且向终端设备发送更新的训练动作数据。优选的，云端服务器接收所述终端设备发送的数据包括：所述目标对象的实际训练动作的数据。

由此可见，终端设备可以将接收到的数据发送至云端服务器，由云端服务器根据接收到的数据确定目标对象的实际训练动作数据。这样，云端服务器可以存储目标对象的实际训练数据，可由云端服务器对目标对象的实际训练数据进行分析。

更进一步的方案是，云端服务器还接收预设的目标训练动作数据。这样，医生可以根据目标对象的实际训练动作给目标对象设定合适的训练动作，即目标训练动作，使得目标对象能够通过远程的方式获得合适的目标训练动作。

更进一步的方案是，可穿戴式复合训练装置包括衣物；呼吸传感器为设置于衣物上的弹性传感器。

由此可见，通过设置在弹性衣物上的弹性传感器来检测目标对象的腹部变化情况，能够检测出目标对象的呼吸状态，通过简单的方式实现目标对象的呼吸状态检测。

更进一步的方案是，体动传感器包括设置于衣物上的加速度传感器和/或陀螺仪。

可见，通过加速度传感器和/或陀螺仪来检测目标对象腰腹运动情况，能够快速、准确的确认目标对象的实际训练动作。

附图说明

图1是本发明基于呼吸和体动的康复训练系统实施例的可穿戴式复合训练装置的结构示意图。

图2是本发明本发明基于呼吸和体动的康复训练系统实施例的结构框图。

图3是本发明本发明基于呼吸和体动的康复训练系统实施例的工作流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的基于呼吸和体动的康复训练系统包括一个可穿戴式复合训练装置、终端设备以及云端服务器，参见图1，可穿戴式复合训练装置10可以是衣物，例如紧身衣或者皮带等。以皮带为例，可穿戴式复合训练装置10包括一个扣合件12以及带子11，带子11使用高弹性的布料制成。带子11固定在扣合件12上，带子11与扣合件12形成一个环状。

带子11上设置有作为呼吸传感器15的导电涂层，导电涂层是将导电复合材料通过丝网印刷的工艺形成在弹性织物上，从而形成一个弹性传感器。导电复合材料由导电颗粒和高分子材料混合而成，其中，导电颗粒可以是炭黑、石墨烯、金属颗粒、碳纳米管或各种导电的纤维的一种或多种，高分子材料可以是高分子聚合物材料，例如是硅胶、PU、EVA中的一种或者多种。例如，导电复合材料可以包括5％的炭黑、3％的石墨烯以及92％的硅胶。

在扣合件12上设置有体动传感器16和数据采集模块17，呼吸传感器15和体动传感器16将采集的数据发送至数据采集模块17，数据采集模块17将所接收的数据发送至终端设备20。具体的，体动传感器16可以是加速度传感器或者陀螺仪，用于检测作为目标对象的患者的身体运动情况，例如检测目标对象的腰腹转动情况。

参见图2，可穿戴式复合训练装置10内设置有呼吸传感器15、体动传感器16和数据采集模块17、无线通信模块18，无线通信模块18可以蓝牙模块或者WIFI模块，用于接收数据采集模块17发送的数据，并且将所接收到的数据以无线信号的方式发送至终端设备20。终端设备20可以是目标对象自己使用的智能手机、平板电脑等，终端设备20具有一个显示屏，能够显示可穿戴式复合训练装置10所采集的数据，例如目标对象的运动数据。

此外，终端设备20可以根据预先设定的目标训练动作以及该目标训练动作的规范要求，判断目标对象的实际训练动作是否与目标训练动作一致，并且实际训练动作是否规整，例如目标对象的实际训练动作是否满足预设的规范要求。

终端设备20能够与云端服务器21进行通信，例如将可穿戴式复合训练装置10所采集的数据发送至云端服务器21，云端服务器21可以记录目标对象的呼吸数据以及体动数据。当然，云端服务器21还可以根据目标对象的呼吸数据以及体动数据对目标对象的实际训练动作是否规整进行判断，并且将判断结果发送至终端设备20。这样，目标对象可以通过终端设备20看到自己的训练结果。

优选的，如果目标对象的实际训练动作不规整，则通过终端设备20发出提示信息，例如提示目标对象当前的训练动作不规整，并且指出不规整的具体情况，以便于目标对象纠正训练动作。

下面结合图3介绍呼吸和体动的康复训练系统的工作原理。首先，终端设备与可穿戴式复合训练装置建立无线连接，例如建立蓝牙或者WIFI连接，然后，目标对象佩戴可穿戴式复合训练装置。此时，目标对象可以向终端设备发出指令以确定开始进行训练动作，例如按下终端设备的按键或者发出声控指令。

然后，执行步骤S1，在目标对象佩戴可穿戴式复合训练装置并执行训练动作后，可穿戴式复合训练装置的数据采集模块获取目标对象的呼吸数据以及体动数据，具体的，获取呼吸传感器的数据以及体动传感器的数据。例如，呼吸数据包括目标对象处于呼气状态或者吸气状态，体动数据包括目标对象的实际训练动作情况，例如腰腹的动作情况。

例如，一个具体的训练动作是：首先，目标对象全身放松两手自然下垂，嘴巴保持紧闭，用鼻子吸气，使腹部缓慢鼓起；吸气达最大后屏息，用髋部做画圆圈或画十字的动作，完成后最大限度地向内收缩腹部，胸部保持不动，把气流从嘴里长长的呼出来。上述过程一般吸气时控制在5秒左右，呼气时控制在3秒左右，屏息时间控制在10秒左右。

上述训练动作涉及对目标对象的呼吸状态的检测，即需要检测目标对象呼气或者吸气情况，因此，通过呼吸传感器可以检测目标对象当前处于呼气状态还是吸气状态。具体的，当目标对象处于呼气状态时，腹部收缩，带子的长度缩短，因此呼吸传感器检测到的数值较小。而当目标对象处于吸气状态时，腹部膨胀，带子的长度增加，因此呼吸传感器检测到的数值较大。因此，通过呼吸传感器检测的数值可以确定目标对象当前处于呼气状态或者吸气状态。

体动传感器则用于检测目标对象的腰腹运动数据，例如需要目标对象的腰部绕圆形运动一圈，或者划出一个“十”字。体动传感器根据所检测的数据判断目标对象的腰部运动情况，进而获取目标对象的实际训练动作数据。

然后，执行步骤S2，终端设备接收可穿戴式复合训练装置所发送的数据。进一步的，终端设备还可以将所获取的数据发送至云端服务器，云端服务器记录终端设备所发送的数据。终端设备记录了呼吸传感器以及体动传感器的数据，还记录目标对象呼气状态的时间以及吸气状态的时间，还记录体动传感器所检测到目标对象执行训练动作的具体时间。

接着，执行步骤S3，终端设备根据所接收到的呼吸数据以及体动数据，确定目标对象的目标训练动作以及执行该目标训练动作时所需要满足的规范要求。例如，目标对象没有出现腰背损伤的情况下，目标对象应能绘制出较为规整的十字或者圆周，如果目标对象的腰背肌肉出现损伤，导致目标对象的肌肉发力不均匀或控制力下降，将导致绘制的图案不规整，例如画出的圆周不是规整的圆形，或者十字发生严重的畸变。

因此，在目标对象用力吸气后，屏住呼吸并用髋部做画圆圈的动作，可穿戴式复合训练装置采集目标对象的实际训练动作的数据以及呼吸状态的数据后，终端设备可以根据目标对象画圈的标准程度判断目标对象的身体出现问题的部位，并根据评估结果给与针对性的目标训练动作，同时确定该目标训练动作对应的规范要求。

终端设备可以将目标对象的呼吸数据以及体动数据发送至云端服务器，由云端服务器根据目标对象的呼吸数据以及体动数据来确定目标训练动作，并且将目标训练动发送至终端设备。

确定目标对象的目标训练动作以及规范要求后，终端设备将目标训练动作以及对应的规范要求显示在显示屏上，目标对象即可以看到目标训练动作，优选的，终端设备还可以展示目标训练动作的演示视频，以便于目标对象跟随训练。

当目标对象执行目标训练动作的时候，可穿戴式复合训练装置的数据采集模块将实时采集目标对象的呼吸数据以及体动数据，并执行步骤S4，可穿戴式复合训练装置将所采集的数据发送至终端设备，优选的，终端设备还可以将所接收到的数据发送至云端服务器，由云端服务器记录所接收到的数据。

接着，执行步骤S5，终端设备或者云端服务器根据所接收到的数据判断目标对象的实际训练动作是否规整，即是否满足预设的要求。例如，目标训练动作是要求目标对象在呼气的时候画出一个规整的圆形，如果目标对象的实际训练动作不是在呼气的状态下画圆，则确认实际训练动作不符合要求。或者，如果目标对象的实际训练动作是在呼气状态下完成，但画出的圆周与标准圆周之间有较大的偏差甚至发生畸变，则也认为实际训练动作不符合要求。

如果目标对象的实际训练动作满足预设要求，则执行步骤S6，终端设备上显示实际训练动作满足预设要求的信息，并且判断目标训练动作的训练次数是否达到要求，如果目标训练动作的训练次数达到要求，则结束训练，如果没有到达要求，则提示目标对象继续执行目标训练动作。

如果目标对象的实际训练动作不满足预设的要求，则执行步骤S7，终端设备发出提示信息，并且将不满足要求的事项进行详细的说明，例如目标对象的呼吸状态不准确，或者目标对象的体动不准确，例如画出的圆周不规整等。此外，终端设备还可以提示目标对象按照规范要求进行执行目标训练动作。

可见，本发明通过获取目标对象的呼吸数据以及体动数据，通过结合呼吸数据以及体动数据来确认目标对象的训练动作是否满足预设要求，可以确保目标对象能够按照预设规定的要求执行目标训练动作，提升训练的质量和训练效果。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，例如所使用的呼吸传感器和/或体动传感器类型的变化，或者，终端设备与可穿戴式复合训练装置的通信方式的改变等，这些改变也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.基于呼吸和体动的康复训练系统，用于针对慢性腰背痛进行指导训练，其特征在于，包括：

可穿戴式复合训练装置，所述可穿戴式复合训练装置上设置有呼吸传感器和体动传感器，所述呼吸传感器和所述体动传感器将采集的数据发送至数据采集模块，所述数据采集模块将所接收的数据发送至终端设备；

所述终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求，如果不满足，则发出提示信息；

其中，所述终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求前，还执行：

所述终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的目标训练动作以及对应的规范要求：在目标对象用力吸气后屏住呼吸并用髋部做画圆圈的动作，所述终端设备根据目标对象画圈的标准程度判断目标对象的身体出现问题的部位，并给与针对性的目标训练动作，确定该目标训练动作对应的规范要求；

所述终端设备所接收的数据由所述可穿戴式复合训练装置被目标对象佩戴并执行训练动作后发出；

所述终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求包括：

所述终端设备根据所述呼吸传感器采集的数据确认所述目标对象的呼吸状态，并根据所述体动传感器采集的数据确认所述目标对象在呼吸状态下的动作是否规整；

所述呼吸状态包括呼气状态以及吸气状态；

根据所述体动传感器采集的数据确认所述目标对象在呼吸状态下的动作是否规整包括：确认所述目标对象在呼气状态或者吸气状态下的动作是否规整。

2.根据权利要求1所述的基于呼吸和体动的康复训练系统，其特征在于：

所述终端设备根据所接收到的数据确认目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求包括：

根据所述目标训练动作以及对应的规范要求确定所述目标对象的训练动作是否满足预设的规范要求。

3.根据权利要求1或2所述的基于呼吸和体动的康复训练系统，其特征在于：

该系统还包括云端服务器，所述云端服务器接收所述终端设备发送的数据，并且向所述终端设备发送更新的训练动作数据。

4.根据权利要求3所述的基于呼吸和体动的康复训练系统，其特征在于：

所述云端服务器接收所述终端设备发送的数据包括：所述目标对象的实际训练动作的数据。

5.根据权利要求3所述的基于呼吸和体动的康复训练系统，其特征在于：

所述云端服务器还接收预设的目标训练动作数据。

6.根据权利要求1或2所述的基于呼吸和体动的康复训练系统，其特征在于：

所述可穿戴式复合训练装置包括衣物；

所述呼吸传感器为设置于所述衣物上的弹性传感器。

7.根据权利要求6所述的基于呼吸和体动的康复训练系统，其特征在于：

所述体动传感器包括设置于所述衣物上的加速度传感器和/或陀螺仪。