CN114849184A - 一种copd康复训练的监测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种COPD康复训练的监测仪,属于医疗设备领域。一种COPD康复训练的监测仪,包括呼吸监测模块,实时监测嘴部呼出气体的持续时间、呼出气体的气柱的面积;舒展监测模块,实时监测背部挺直程度、胸腔打开程度;判断模块,收集呼吸监测模块、舒展监测模块的监测结果,并与初始设置的阈值做对比,判断是否处于标准训练动作中;以及警报模块,在未处于标准训练动作时,改变输出的光或声或力或电的大小;它可以实现实时监测缩唇呼吸和上肢外旋外展的动作数据,在判断两者任一为不标准时,警示使用者改善动作。

Description

一种COPD康复训练的监测仪
技术领域
本发明属于医疗设备领域,更具体地说,涉及一种COPD康复训练的监测仪。
背景技术
慢性阻塞性肺病(COPD)是一种全身性疾病,目前居世界死亡病因的第四位,预计2020年将升至慢性疾病死因的第三位。肺康复锻炼是COPD患者肺功能和症状改善的重要措施,是目前唯一被证实可适用于COPD各组可延长生存的治疗方式,其中增强呼吸肌锻炼是肺康复的重要方面。
缩唇呼吸是目前最有效的呼吸法锻炼方式;缩唇呼吸的方法是:吸气两秒,呼气四秒;其中,吸气时是使用鼻呼吸,呼气时是使用嘴呼吸;用嘴呼气时,嘴巴缩成一条线,造成呼气阻力;由于慢性支气管炎,病患的支气管变得非常狭窄,吸气和呼气都非常困难,而使用缩唇呼吸时,嘴巴形成呼吸阻力,腹部形成呼吸阻力,促使病患的支气管扩张。
上肢外旋外展是目前最有效的肢体锻炼方式;COPD患者经常会勾肩、驼背,病患的肺会被进一步地压迫,被胸廓限制住,无法完全打开;上肢外旋外展的方式是:以站姿或坐姿,双上肢向上或向外举,胸廓打开,维持一段时间后放下双上肢;其中,双上肢上/外举时吸气,放下时呼气,吸气和呼气均采用缩唇呼吸。
现阶段病患康复训练常需要将上述两种锻炼方式结合。
但病患由于自身体力或毅力,往往无法坚持完成康复动作,尤其是要始终保持缩唇呼吸,病患的嘴巴往往无法自主保持缩成一条线,这样会使病患的康复过程大大延长。
因此,我们需要COPD康复训练的监测仪器来辅助病患康复训练。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种COPD康复训练的监测仪,它可以实现实时监测缩唇呼吸和上肢外旋外展的动作数据,在判断两者任一为不标准时,警示使用者改善动作。
本发明的一种COPD康复训练的监测仪,包括
呼吸监测模块,实时监测嘴部呼出气体的持续时间、呼出气体的气柱的面积;
舒展监测模块,实时监测背部挺直程度、胸腔打开程度;
判断模块,收集呼吸监测模块、舒展监测模块的监测结果,并与初始设置的阈值做对比,判断是否处于标准训练动作中;以及
警报模块,在未处于标准训练动作时,改变输出的光或声或力或电的大小。
作为本发明的进一步改进,呼吸检测模块包括口罩盒、呼气检测件和呼气处理器;口罩盒内侧端面与颌骨外缘对应以能够使内侧端面密封地覆盖嘴部;口罩盒内侧端面开设有检测腔,使用时检测腔对应嘴部位置以收集嘴部呼出的气体;呼气检测件位于检测腔内,且设置在嘴部正前方以接受嘴部呼出的气体的冲击;呼气处理器收集呼气检测件的受力大小、受力时间和受力面积,并将数据传递给判断模块。
作为本发明的进一步改进,呼气检测件将检测腔隔离成进气腔和出气腔;进气腔和出气腔仅通过呼气检测件连通;进气腔为靠近嘴部的腔室;出气腔为远离嘴部的腔室;呼气检测件包括由弹性材料制成的的透气膜,在初始状态下,透气膜表面平整且处于自由状态,透气膜的透气速度小于嘴部呼气的速度;出气腔所在腔壁开设有排气孔,排气孔仅贯通口罩盒上端面和/或下端面。
作为本发明的进一步改进,呼气检测件还包括压力传感器,压力传感器的输入端与透气膜边缘固定连接,透气膜受呼出气体压迫形变后向压力传感器的输出端输出拉力。
作为本发明的进一步改进,在透气膜的同一水平高度上,设有两个压力传感器以夹持固定透气膜,压力传感器均为固定件;同一水平高度上的两个压力传感器为一组传感组,传感组设有多组,每组传感组分布于不同水平高度以连接透气膜不同水平高度的边缘。
作为本发明的进一步改进,传感组设有四组,标准的缩唇呼吸下呼气的受力范围位于中间的两组传感组对应高度的透气膜位置。
作为本发明的进一步改进,口罩盒开设有处理腔,呼气处理器固定设置于处理腔内,呼气处理器与呼气检测件电性连接以获取呼气检测件的检测结果;处理腔外可拆连接有腔盖以封闭处理腔。
作为本发明的进一步改进,舒展监测模块包括背带、舒展检测件和舒展处理器;舒展检测件包括弹性膜和传感器,弹性膜固定设置于人体背部对应的背带位置,且在使用时始终贴合人体背部轮廓;在初始状态下,舒展检测件表面平整,贴合与人体背部且处于自由状态,传感器实时接收弹性膜弹性形变产生的弹性力;舒展处理器获取传感器的接收数据并传递给判断模块。
作为本发明的进一步改进,在胸部扩张时,弹性膜处于自由状态;在胸部窝陷时,弹性膜处于伸展状态。
作为本发明的进一步改进,判断模块包括综合处理器;综合处理器根据呼气的持续时间、呼气的间隔时间、呼气的气柱截面大小,来判断缩唇呼吸是否标准;综合处理器根据背部轮廓形状变化程度、变化间隔时间,来判断上肢外旋外展是否标准。
相比于现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明通过设置呼吸监测模块和舒展监测模块,实时监测缩唇呼吸和上肢外旋外展的动作,在任一动作不标准时,警示使用者纠正不标准动作,提高康复的速度;
本发明通过设置透气膜,透气膜的透气速度小于嘴部呼气的速度,使得嘴部呼出的气体可冲击透气膜,使透气膜受呼出气体的压迫产生形变,根据形变的大小、范围和间隔时间来判断缩唇呼吸的动作是否标准,具有结果精准、差错小的优点;
本发明通过设置背带和弹性膜,弹性膜根据使用者的扩胸动作、扩胸成都、扩胸间隔来判断上肢外旋外展的动作是否标准,具有结果精准、差错小的优点。
附图说明
图1为本发明具体实施例一的立体结构示意图;
图2为本发明具体实施例一的呼吸监测模块的立体爆炸图;
图3为本发明具体实施例一的透气膜处的立体结构示意图;
图4为本发明具体实施例一的透气膜、压力传感器和呼气处理器的连接示意图。
图中标号说明:
呼吸监测模块1、口罩盒11、检测腔111、呼气处理器12、透气膜13、一膜131、二膜132、三膜133、四膜134、腔盖14、压力传感器15、舒展监测模块2。
具体实施方式
具体实施例一:请参阅图1-4的一种COPD康复训练的监测仪,包括
呼吸监测模块1,实时监测嘴部呼出气体的持续时间、呼出气体的气柱的面积;
舒展监测模块2,实时监测背部挺直程度、胸腔打开程度;
判断模块,收集呼吸监测模块1、舒展监测模块2的监测结果,并与初始设置的阈值做对比,判断是否处于标准训练动作中;以及
警报模块,在未处于标准训练动作时,改变输出的光或声或力或电的大小。
呼吸检测模块1包括口罩盒11、呼气检测件和呼气处理器12;口罩盒11内侧端面与颌骨外缘对应以能够使内侧端面密封地覆盖嘴部,在本实施例中,在使用时,口罩盒11内侧端面与人体脸部下侧侧线条是吻合的,以将嘴部(除鼻孔外)附近的皮肤都覆盖住,且口罩盒11内侧端面与人体皮肤连接处是密封的,为了达到这一目的,口罩盒11外端设有绑带,已将口罩盒11固定在头部,绑带可以是弹性的圈也可以是扎带式的柔性带。
口罩盒11内侧端面开设有不贯通的检测腔111,使用时检测腔111对应嘴部位置以收集嘴部呼出的气体;呼气检测件位于检测腔111内,且设置在嘴部正前方以接受嘴部呼出的气体的冲击;呼气检测件将检测腔111隔离成进气腔和出气腔;进气腔和出气腔仅通过呼气检测件连通;进气腔为靠近嘴部的腔室;出气腔为远离嘴部的腔室。
呼气检测件包括由弹性材料制成的的透气膜13、压力传感器15。
透气膜13的各个位置透气速度均相同;在初始状态下(无呼出气体冲击膜面时),透气膜13表面平整且处于自由状态,即此时透气膜13未产生形变也未产生褶皱,人移出施加外力,受力处立即产生形变;透气膜13的透气速度小于嘴部呼气的速度;出气腔所在腔壁开设有排气孔,排气孔仅贯通口罩盒11上端面和/或下端面,有效避免外界空气流动对准透气膜13吹动而影响透气膜13与呼出气体之间的关系分析。
压力传感器15均嵌于口罩盒11内部;压力传感器15的输入端与透气膜13边缘固定连接,透气膜13受呼出气体压迫形变后向压力传感器15的输出端输出拉力。在透气膜13的同一水平高度上,设有两个压力传感器15以夹持固定透气膜13,压力传感器15均为固定件;同一水平高度上的两个压力传感器15为一组传感组,传感组设有多组,每组传感组分布于不同水平高度以连接透气膜13不同水平高度的边缘。
传感组设有四组,标准的缩唇呼吸下呼气的受力范围位于中间的两组传感组对应高度的透气膜13位置。对应的透气膜13分为一膜131、二膜132、三膜133、四膜134;一膜131、二膜132、三膜133、四膜134从上至下依序分布,相邻两张膜之间抵接,使得无缝隙;一膜131、二膜132、三膜133、四膜134在初始状态下均为表面平整且处于自由状态;一膜131、二膜132、三膜133、四膜134依序抵接构成完整的一张膜,使得不同膜的形变不影响其他膜的形变。
口罩盒11开设有处理腔,呼气处理器12固定设置于处理腔内,呼气处理器12与压力传感器15均电性连接以获取压力传感器15的检测结果;处理腔外可拆连接有腔盖14以封闭处理腔,便于呼气处理器12的安装、连线、维修、清洁等作业。
舒展监测模块2包括背带、舒展检测件和舒展处理器;舒展检测件包括弹性膜和传感器,弹性膜固定设置于人体背部对应的背带位置,且在使用时始终贴合人体背部轮廓;在初始状态下,舒展检测件表面平整,贴合与人体背部且处于自由状态,传感器实时接收弹性膜弹性形变产生的弹性力;舒展处理器获取传感器的接收数据并传递给判断模块。
在胸部扩张时,弹性膜处于自由状态;在胸部窝陷时,弹性膜处于伸展状态。
判断模块包括综合处理器,综合处理器设置在背带处或独立外置,综合处理器与呼气处理器、舒展处理器均为无线电性连接;综合处理器根据呼气的持续时间、呼气的间隔时间、呼气的气柱截面大小,来判断缩唇呼吸是否标准;综合处理器根据背部轮廓形状变化程度、变化间隔时间,来判断上肢外旋外展是否标准。
综合处理器规定仅在:二膜132和三膜133受呼出气体的压力产生形变、形变产生的弹性力小于设定的阈值、相邻两次形变之间的间隔时间等于4秒时,使用者进行的缩唇呼吸是标准的。
综合处理器规定仅在:弹性膜形变产生的弹性力小于设定的阈值、相邻两次形变之间的间隔时间等于设定阈值时,使用者进行的上肢外旋外展是标准的。
综合处理器规定仅在:使用者进行的缩唇呼吸是标准的、使用者进行的上肢外旋外展是标准的时,使用者的康复训练是标准的。
警报模块是可发出设定声音的喇叭,该喇叭可佩带于使用者耳廓外侧,且受综合处理器的控制,由综合处理器来控制设定声音的释放;当综合处理器判断使用者的康复训练是不标准时,喇叭释放声音,以警示使用者及时纠正动作。
具体实施例二:与具体实施例一不同的是,透气膜13为一整张膜;透气膜13的左右两端,在竖直方向上连接有多个压力传感器15,连接方式与具体实施例一中的一致,压力传感器15与呼气处理器电性连接;此外,透气膜13的上下两端,在水平方向上也连接有多个压力传感器15,连接方式与透气膜13左右两端的压力传感器15一致;
这样的设置使得呼出的气体向前冲击时,受压迫形变的点可引起所对应的四个压力传感器15的输入变化,以此来确定呼出气体形成的气柱的截面大小;使得检测结果更精准。
具体实施例三:在具体实施例二的基础上,透气膜13包括与具体实施例一一致的一膜131、二膜132、三膜133、四膜134;还包括水平排列的五膜、六膜、七膜、八膜,五膜、六膜、七膜、八膜之间的设置方式与一膜131、二膜132、三膜133、四膜134之间的设置方式一致;
一膜131、二膜132、三膜133、四膜134组成的为内膜;
五膜、六膜、七膜、八膜组成的为外膜;
内膜贴合与外膜的内侧,即内膜更靠近嘴部;
内膜的左右两端均连接有多个压力传感器15(参考具体实施例一的设置),外模的上下两端均连接有多个压力传感器15;
这样的设置使得呼出的气体向前冲击时,受压迫形变的点可引起所对应的四个压力传感器15的输入变化,以此来确定呼出气体形成的气柱的截面大小;使得检测结果更精准,同时不同膜之间的形变对其他膜造成的形变较小。

Claims (10)

1.一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:包括
呼吸监测模块(1),实时监测嘴部呼出气体的持续时间、呼出气体的气柱的面积;
舒展监测模块(2),实时监测背部挺直程度、胸腔打开程度;
判断模块,收集呼吸监测模块(1)、舒展监测模块(2)的监测结果,并与初始设置的阈值做对比,判断是否处于标准训练动作中;以及
警报模块,在未处于标准训练动作时,改变输出的光或声或力或电的大小。
2.根据权利要求1所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:呼吸检测模块(1)包括口罩盒(11)、呼气检测件和呼气处理器(12);口罩盒(11)内侧端面与颌骨外缘对应以能够使内侧端面密封地覆盖嘴部;口罩盒(11)内侧端面开设有检测腔(111),使用时检测腔(111)对应嘴部位置以收集嘴部呼出的气体;呼气检测件位于检测腔(111)内,且设置在嘴部正前方以接受嘴部呼出的气体的冲击;呼气处理器(12)收集呼气检测件的受力大小、受力时间和受力面积,并将数据传递给判断模块。
3.根据权利要求2所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:呼气检测件将检测腔(111)隔离成进气腔和出气腔;进气腔和出气腔仅通过呼气检测件连通;进气腔为靠近嘴部的腔室;出气腔为远离嘴部的腔室;呼气检测件包括由弹性材料制成的的透气膜(13),在初始状态下,透气膜(13)表面平整且处于自由状态,透气膜(13)的透气速度小于嘴部呼气的速度;出气腔所在腔壁开设有排气孔,排气孔仅贯通口罩盒(11)上端面和/或下端面。
4.根据权利要求3所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:呼气检测件还包括压力传感器(15),压力传感器(15)的输入端与透气膜(13)边缘固定连接,透气膜(13)受呼出气体压迫形变后向压力传感器(15)的输出端输出拉力。
5.根据权利要求4所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:在透气膜(13)的同一水平高度上,设有两个压力传感器(15)以夹持固定透气膜(13),压力传感器(15)均为固定件;同一水平高度上的两个压力传感器(15)为一组传感组,传感组设有多组,每组传感组分布于不同水平高度以连接透气膜(13)不同水平高度的边缘。
6.根据权利要求5所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:传感组设有四组,标准的缩唇呼吸下呼气的受力范围位于中间的两组传感组对应高度的透气膜(13)位置。
7.根据权利要求2所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:口罩盒(11)开设有处理腔,呼气处理器(12)固定设置于处理腔内,呼气处理器(12)与呼气检测件电性连接以获取呼气检测件的检测结果;处理腔外可拆连接有腔盖(14)以封闭处理腔。
8.根据权利要求1所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:舒展监测模块(2)包括背带、舒展检测件和舒展处理器;舒展检测件包括弹性膜和传感器,弹性膜固定设置于人体背部对应的背带位置,且在使用时始终贴合人体背部轮廓;在初始状态下,舒展检测件表面平整,贴合与人体背部且处于自由状态,传感器实时接收弹性膜弹性形变产生的弹性力;舒展处理器获取传感器的接收数据并传递给判断模块。
9.根据权利要求8所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:在胸部扩张时,弹性膜处于自由状态;在胸部窝陷时,弹性膜处于伸展状态。
10.根据权利要求1所述的一种COPD康复训练的监测仪,其特征在于:判断模块包括综合处理器;综合处理器根据呼气的持续时间、呼气的间隔时间、呼气的气柱截面大小,来判断缩唇呼吸是否标准;综合处理器根据背部轮廓形状变化程度、变化间隔时间,来判断上肢外旋外展是否标准。
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