智能呼吸治疗训练康复系统的制作方法

1.本发明涉及呼吸治疗训练康复技术领域，尤其涉及一种智能呼吸治疗训练康复系统。


背景技术：

2.慢性阻塞性肺疾病，一般包括阻塞性肺气肿、局限性阻塞性肺气肿及弥漫性阻塞性肺气肿，它是一种呼吸系统的病理改变，是指呼吸细支气管以远的末梢肺组织因残气量增多而持久性扩张，伴有肺泡间隔破坏，以致肺组织弹性减弱，容积增大的一种病理状态。患者的呼吸功能，在呼吸治疗的同时，需要及时进行训练康复，一般是通过呼气吸气动作对肺部进行训练以达到早日康复的目的。
3.随着医疗条件的改善和信息化技术飞速的发展，对于呼吸治疗训练康复提供了自动、智能等多样化的手段，可用来快速增强患者的呼吸系统功能。目前，现有的一些呼吸治疗训练康复装置中，多采用活塞、弹簧等阻力装置。大都没有阻力大小的调节功能和阻力大小的确认机构，也没有呼吸治疗训练康复过程的记录，更没有呼吸治疗训练康复过程的远程数据传输。使用者和医护人员无法判断其康复情况，进而无法根据呼吸治疗训练康复情况去调整合适的方式和强度，这些都大大降低了呼吸治疗训练康复装置的效果。
4.申请号为201910628816.1的中国发明专利公开了一种心内科用呼吸训练装置及训练方法，三个呼吸仓内部也安装有可上下活动的呼吸球，利用患者吹气时呼吸球的上升幅度来判定呼吸训练标准，由于呼吸球与呼吸仓内壁之间存在间隙，从而在吹气过程中有气体从间隙处泄漏，容易导致训练不标准，无法为医护人员提供根据不同身体素质的人群来判定呼吸训练标准。
5.申请号为201410231150.3的中国发明专利公开了一种呼吸训练装置，包括吸气训练组件、呼气训练组件、气体引流组件以及呼吸终端，其中吸气浮动部件和呼气浮动部件上分别设有贯穿吸气浮动部件和呼气浮动部件的吸气通气管和呼气通气管，吸气通气管和呼气通气管内部还设有吸气指示浮子和呼气指示浮子，该呼吸训练装置不仅使吸气训练和呼气训练在健康的呼吸环境下同步进行，提高了肺活量，还具有指示肺活量恢复情况的功能。
6.可见现有的呼吸治疗训练康复装置都存在结构复杂、气路多且长，弯曲度大，使气路难于清理和消毒；装置动作反应不灵活，阻力值难于控制和检测，因此阻力值不稳定，这些都给使用者带来使用不便的问题，亟待解决。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种智能呼吸治疗训练康复系统，克服现有技术的不足，可根据使用者需求实现呼气压力设定功能，阻力稳定且可调节；缩短气路，使其易于维护和清理消毒；提高智能化程度，实现呼吸曲线显示和存储、数据无线传输、远程监视与诊断等功能，方便医护人员对训练康复进行指导，提高治疗和训练康复的效果。
8.为实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
智能呼吸治疗训练康复系统，其特征在于，包括壳体、薄膜电磁阀、测控腔体、呼气腔体，测控腔体设于壳体内，呼气腔体的一端通过锁紧环与测控腔体相连接，呼气腔体的一端连接呼气嘴，测控腔体的另一端与薄膜电磁阀相连接，测控腔体内设有压力传感器；所述壳体内设有电路板，电路板依次通过电缆、电磁阀插孔、电磁阀插头与薄膜电磁阀相连接；所述壳体上设有显示屏以及键盘，在对肺病治疗的呼吸训练中，通过控制薄膜电磁阀的开关，完成呼气压力的调节。
9.所述电路板上嵌入式微电脑分别与时钟电路、键盘、显示屏、gprs数据传输单元、电磁铁驱动单元、采样变换单元、usb接口电路相连接，所述采样变换单元与压力传感器相连接，电磁铁驱动单元与壳体上的电磁铁插孔相连接，电路板上设锂电池，锂电池与壳体上的充电插孔相连接；所述gprs数据传输单元与设于后台计算机的usb接口上的无线数据接收器进行通讯。
10.所述薄膜电磁阀包括阀体、膜片、螺管座、上盖、导向环、铁芯、电磁线圈、软铁芯柱和弹簧，阀体的一端连接上盖，另一端连接螺管座，阀体内设有导向环；所述上盖通过铁芯与电磁线圈相连接，铁芯与上盖通过螺母相连接；所述膜片的边缘被固定于阀体与螺管座之间，膜片的中心通过紧固螺钉、垫圈与软铁芯柱的一端相连接，膜片下方的螺管座上设有排气孔，软铁芯柱的一端设有凸缘，凸缘与导向环之间设有弹簧，软铁芯柱的另一端与导向环的内孔滑动配合，薄膜电磁阀安装后，电磁线圈位于阀体内的上盖下方，软铁芯柱位于铁芯的下方。
11.所述显示屏为液晶显示屏，其上设有呼吸曲线，呼吸曲线的横轴为时间轴，纵轴为压力轴；所述键盘为薄膜键盘，设有开/关键、功能选择键、增加键、减小键、确认键和左右移动键。
12.所述壳体的底部设有用于连接支架的支架插孔。
13.所述支架包括弯支架、支撑腿、十字连接块和中间连杆，弯支架的上端与壳体相连接，弯支架的下端通过十字连接块与支撑腿相连接。
14.所述支架上设有用于固定的胸部扎带。
15.所述呼气嘴的后边设有防止漏气的软胶罩。
16.所述采样变换单元中主芯片为数据采集
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模数转换器ads1100，运算放大器ad620将压力传感器信号进行放大，后经ads1100处理后去嵌入式微电脑中。
17.所述gprs数据传输单元中主芯片为gprs数据传输模块，gprs数据传输模块分别连接sim卡读卡器和天线。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）可以实现训练康复过程中的呼气压力设定、呼吸曲线显示和存储、数据无线传输、远程监视与辅助诊断等功能；2）结构极其简单，用微型薄膜电磁阀对呼气腔和测控腔进行通断控制，没有细长且弯曲的管道，使系统易于维护、清理、消毒灭菌，卫生得到保证；3）系统的智能化程度高，数据可以实时显示和远传，便于网上会诊，这样方便医护人员远程指导治疗和训练康复，大大提高了治疗水平和训练康复的效果；4）系统可配置多功能支架和束扎带，可使患者在正躺、侧躺、平坐及站立等体位状态下，均能进行康复训练；5）本发明用于呼吸康复训练可使支气管内压增加 3~5 cm h2o ( 1 cm h2o = 0. 098 kpa) ，有利于肺泡内气体排空及减少肺泡内残气量，改善肺泡通气功能及呼吸肌功能，降低呼吸肌对能量及氧的需求，具有实际应用价值和推广价值。
附图说明
19.图1是本发明实施例智能呼吸治疗康复系统结构示意图；图2是图1的左视图；图3是本发明实施例微型薄膜电磁阀结构示意图；图4是本发明实施例微型薄膜电磁阀放气工作状态图；图5是本发明实施例智能呼吸治疗康复系统支架配置图；图6是图5的左视图；图7本发明实施例智能操作系统逻辑图；图8是本发明实施例远程数据接收系统图；图9是本发明实施例采样处理电路图；图10是本发明实施例移动数据传输单元电路图。
20.图中：1
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薄膜电磁阀、101
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螺管座、102
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排气孔、103
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膜片、104
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软铁芯柱、105
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弹簧、106
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导向环、107
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铁芯、108
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螺母、109
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上盖、1010
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线圈、1011
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电磁铁供电插头、1012
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阀体、1013
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垫圈、1014
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紧固螺钉、1015
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凸缘、2
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电磁阀插头、3
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密封垫、4
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电磁阀插孔、5
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硅压力传感器、6
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测控腔体、7
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锁紧环、8
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呼气腔体、9
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软胶罩、10
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呼气嘴、11
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壳体、12
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左支架插孔、13
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键盘、14
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呼吸曲线、15
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显示屏、16
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右支架插孔、17
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后台计算机、18
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无线数据接收器、19
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弯支架、20
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支撑腿、21
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十字连接块、22
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胸部扎带、23
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中间连杆。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.见图1
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2，是本发明智能呼吸治疗训练康复系统实施例结构示意图，包括壳体11、薄膜电磁阀1、测控腔体6、呼气腔体8，测控腔体6设于壳体11内，呼气腔体8的一端通过锁紧环7与测控腔体6相连接，呼气腔体8的一端连接呼气嘴10，测控腔体6的另一端与薄膜电磁阀1相连接，测控腔体6内设有压力传感器5；壳体11内设有电路板，电路板依次通过电缆、电磁阀插座4、电磁阀插头2与薄膜电磁阀1相连接；壳体11上设有显示屏15以及键盘13，在对肺病治疗的呼吸训练中，通过控制薄膜电磁阀的开关，完成呼气压力的调节。为了保证使用效果，在呼气嘴10的后边设有能使嘴唇定位并能防止漏气的软胶罩9，提高舒适性，防止漏气。呼气腔体8可以是硬质材料，也可以选用软质材料，以提高使用舒适度。
23.实施例中，显示屏15为液晶显示屏，其上设有呼吸曲线14，呼吸曲线的横轴为时间轴，纵轴为压力轴；键盘13为薄膜键盘13，设有开/关键、功能选择键、增加键、减小键、确认键和左右移动键。
24.使用过程是：呼吸治疗训练患者使用前先将装置固定，然后打开开关，显示屏显示出表1中的选择界面，使用者根据需要可通过功能选择键选择相应功能并确认。增加键和减小键用于气压值的调节，初始设定为最大气压的50%，根据训练需要和舒适度增加或减小。左右移动键用于呼吸曲线的左右调节。呼吸治疗训练的时长和压力根据医师医嘱确定。
25.在肺病的治疗中，肺康复训练旨在提高 copd 患者整体的身体素质，同时加强对
慢性疾病控制和管理，无论是慢性阻塞性肺疾病处于哪一个阶段，都推荐采用肺康复训练。由于人体的呼吸肌功能受到一定的限制后，可以引起肺的通气不足，导致 copd 患者的高碳酸血症和低氧血症加重。因此，copd 患者的摄氧需求明显的较之前增加，这样产生的恶性循环，继续制约着患者的呼吸功能以及运动功能。一般认为，在阻塞性肺疾病全球倡议（gold）ii级到 iv 级之间的 copd 患者中，随着患者的肺功能得到改善，外周呼吸肌可以在一定程度上获得了结构、功能上的重建，在 copd 患者中，通过有效的肺康复训练可以获得显著的临床效果，使患者的临床表现大幅度改善，肺康复训练的最主要特点在于改善患者呼吸功能。
26.本发明实施例用于呼吸康复训练可使支气管内压增加 3~5 cm h2o ( 1 cm h2o = 0. 098 kpa) ，有利于肺泡内气体排空及减少肺泡内残气量，改善肺泡通气功能及呼吸肌功能，降低呼吸肌对能量及氧的需求；有效降低呼吸运动中呼气气流压力，避免小气道过早闭合，促进残余气体排出肺外，进而提高新鲜空气吸入量，改善患者肺部缺氧状态及呼吸功能。可明显减少急性发作频率，有效减少 copd 患者住院次数并缩短再住院时间，改善患者肺功能，提高生活质量。
27.本发明智能呼吸治疗训练康复系统实施例中功能选择设定见表1。
28.见图3
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4，是本发明实施例微型薄膜电磁阀结构示意图，包括阀体1012、膜片103、螺管座101、上盖109、导向环106、铁芯107、电磁线圈1010、软铁芯柱104和弹簧105，阀体1012的一端连接上盖109，另一端连接螺管座101，阀体1012内设有导向环106；上盖109通过铁芯107与电磁线圈1010相连接，铁芯107与上盖109通过螺母108相连接；膜片103的边缘被固定于阀体1012与螺管座101之间，膜片103的中心通过紧固螺钉1014、垫圈1013与软铁芯柱104的一端相连接，膜片103下方的螺管座101上设有排气孔102，一圈6个排气孔，膜片103下方的螺管座101上设有排气孔，软铁芯柱104的一端设有凸缘1015，凸缘1015与导向环106之间设有弹簧105，软铁芯柱104的另一端与导向环106的内孔滑动配合，薄膜电磁阀1安装后，电磁线圈1010位于阀体1012内的上盖109下方，软铁芯柱104位于铁芯107的下方。
29.见图5
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6，是本发明实施例智能呼吸治疗康复系统支架配置图，壳体11的底部设有用于连接支架的左支架插孔12和右支架插孔16。支架包括两组弯支架19、支撑腿20和十字连接块21，弯支架19的上端与壳体11相连接，弯支架19的下端通过十字连接块21与支撑腿20相连接。中间连杆23将两组十字连接块21连接成一体。支架上设有用于固定的胸部扎带
22，可以将装置与胸部相连接，方便行动不便的患者使用。
30.见图7
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8，本发明实施例智能操作系统逻辑图，电路板上嵌入式微电脑分别与时钟电路、键盘、显示屏、gprs数据传输单元、电磁铁驱动单元、采样变换单元、usb接口电路相连接，采样变换单元与压力传感器相连接，电磁铁驱动单元与壳体上的电磁阀插座相连接，电路板上设锂电池，锂电池与壳体上的充电插孔相连接，锂电池用于给整个装置供电；gprs数据传输单元与设于后台计算机的usb接口上的无线数据接收器18进行通讯。时钟电路用于计时。键盘和显示屏用于观察和操作。usb接口电路用于进行数据的拷贝，程序的安装和修改。电磁铁驱动单元用于对电磁线圈的驱动电流的有无和大小进行控制，实现呼气腔体内压力值的设定。
31.见图9，是本发明实施例采样处理电路图，采样变换单元中主芯片为数据采集
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模数转换器ads1100，运算放大器ad620将压力传感器信号进行放大，后经ads1100处理后去嵌入式微电脑中。采样变换单元用于将呼气腔体中的压力值进行采样并转换成数字信号供嵌入式微电脑进一步处理。
32.见图10，是本发明实施例移动数据传输单元电路图，gprs数据传输单元中主芯片为gprs数据传输模块，gprs数据传输模块分别连接sim卡读卡器和天线。gprs数据传输单元可将患者呼吸训练的数据通过移动无线信号传送到远处后台计算机，实现数据共享，支持远程会诊。sim卡读卡器是一种读取sim卡内部信息的硬件接口电路，能够读出sim卡中的信息，并能完成内部信息的修改，从而实现备份。
33.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。