专利摘要

本实用新型公开了一种智能呼吸康复训练系统及装置，属于呼吸训练技术领域，系统包括控制单元，呼吸参数采集单元、信息存储单元和人机交互单元；信息存储单元与控制单元双向连接，呼吸参数采集单元输出端与控制单元连接，人机交互单元与控制单元双向连接。本实用新型通过人机交互单元获取患者的呼吸功能基本信息，根据该基本信息为该患者匹配对应的常规呼吸康复训练模式进行呼吸康复训练；通过更换插设在呼吸参数采集管另一端的不同阻力值的呼吸阻力片，以匹配当前患者当前呼吸康复训练模式下的训练强度，实现了呼吸阻力的调节。

权利要求

1.一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述系统包括控制单元，呼吸参数采集单元、信息存储单元和人机交互单元；

所述信息存储单元与所述控制单元双向连接，存储有常规呼吸康复训练模式信息和游戏呼吸康复训练模式信息；

所述呼吸参数采集单元输出端与所述控制单元连接，用于采集患者的呼吸参数信息；所述呼吸参数采集单元设于呼吸参数采集管管壁上，所述呼吸参数采集管一端与呼吸面罩固定连接，另一端插设有呼吸阻力片；

所述人机交互单元与所述控制单元双向连接，用于采集患者基本信息至所述控制单元，并显示当前呼吸康复训练模式下的呼吸参数信息和/或当前呼吸康复训练模式的教学信息，以辅助患者进行呼吸康复训练。

2.根据权利要求1所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述呼吸参数采集单元包括气压采集模块和流量采集模块，所述气压采集模块具体为气压传感器，所述流量采集模块具体为流量传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述系统还包括转换单元，所述呼吸参数采集单元输出端经所述转换单元与所述控制单元连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述人机交互单元具体为触摸屏。

5.根据权利要求1所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述系统还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述系统还包括第一通信单元，所述第一通信单元具体为蓝牙模块，所述控制单元经所述蓝牙模块与第二数据采集单元连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述系统还包括第二通信单元，所述第二通信单元具体为WIFI模块，所述控制单元经所述WIFI模块与云端管理平台连接，所述云端管理平台包括数据处理单元。

8.根据权利要求1所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述系统还包括电源单元，所述电源单元包括顺次连接的电池充电芯片和电源模块，电源模块输出直流电压为所述系统提供工作电压。

9.根据权利要求8所述的一种智能呼吸康复训练系统，其特征在于：所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；

所述第一电源模块与所述电池充电芯片输出端连接，输出第一直流电压为所述控制单元和人机交互单元供电；所述第二电源模块与所述电池充电芯片输出端连接，输出第二直流电压为所述呼吸参数采集单元和信息存储单元供电。

10.一种装置，其特征在于：所述装置包括权利要求1-9中任意一项所述的系统。

说明书

技术领域

本实用新型涉及呼吸训练技术领域，尤其涉及一种智能呼吸康复训练系统及装置。

背景技术

脑卒中后，因各种原因可导致患者呼吸功能障碍。部分患者呼吸中枢或皮质脑干束受损，在迟缓期和痉挛期均可能出现由于所支配的肌肉张力变化，口咽部结构发生变化，造成呼吸功能障碍。迟缓期由于上气道肌肉张力降低，气道阻力增加，患者呼吸困难；痉挛期由于所支配的肌肉不协调，双侧损伤较单侧损伤更严重，由此患者呼吸存在障碍。患者还可能由于肢体瘫痪卧床导致衰弱、坠积性肺炎、吞咽功能障碍导致的吸入性肺炎，这些均会影响患者的呼吸功能，可进一步延缓患者运动、日常生活能力等其他康复进程，所以呼吸康复是目前脑梗死病人康复的重要组成部分。

呼吸康复训练是通过对呼吸运动的控制和调节，改善呼吸困难症状，减少耗氧和耗能，提高呼吸效率。主要应用于胸腹部创伤或术后、慢性炎症、慢性阻塞性肺疾病等，在脑损伤患者中也得到广泛应用，并取得较好的疗效，可明显改善瘫痪卧床患者的呼吸、咳痰、发声等功能，预防肺部感染的发生。呼吸康复训练的主要方法包括腹式呼吸康复训练和抗阻呼气训练，另外还包括口颜面部肌肉放松训练、发音器官训练、体位咳嗽排痰训练。但目前应用广泛的呼吸康复装置是利用浮球重力阻抗，无法根据不同患者的呼吸功能障碍程度提供不同的呼吸康复训练模式进行指导，且患者在呼吸康复训练过程中无法调节呼吸阻力值，进而导致患者的呼吸康复训练无法达到预期训练目标的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有呼吸康复训练装置无法根据不同患者的呼吸功能障碍程度提供不同的呼吸康复训练模式进行指导，且患者在呼吸康复训练过程中无法调节呼吸阻力值，进而导致患者的呼吸康复训练无法达到预期训练目标的问题，提供了一种智能呼吸康复训练系统及装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种智能呼吸康复训练系统，系统具体包括控制单元，呼吸参数采集单元、信息存储单元和人机交互单元；所述信息存储单元与所述控制单元双向连接，存储有常规呼吸康复训练模式信息和游戏呼吸康复训练模式信息；所述呼吸参数采集单元输出端与所述控制单元连接，用于采集患者的呼吸参数信息；所述呼吸参数采集单元设于呼吸参数采集管管壁上，所述呼吸参数采集管一端与呼吸面罩固定连接，另一端可选择地插设有呼吸阻力片；所述人机交互单元与所述控制单元双向连接，用于采集患者基本信息至所述控制单元，并显示当前呼吸康复训练模式下的呼吸参数信息和/或当前呼吸康复训练模式的教学信息，以辅助患者进行呼吸康复训练。

具体地，所述呼吸参数采集单元包括气压采集模块和流量采集模块，所述气压采集模块具体为气压传感器，所述流量采集模块具体为流量传感器。

具体地，所述系统还包括转换单元，所述呼吸参数采集单元输出端经所述转换单元与所述控制单元连接。

具体地，所述人机交互单元具体为触摸屏。

具体地，所述系统还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元输出端连接。

具体地，所述系统还包括第一通信单元，所述第一通信单元具体为蓝牙模块，所述控制单元经所述蓝牙模块与第二数据采集单元连接。

具体地，所述系统还包括第二通信单元，所述第二通信单元具体为WIFI模块，所述控制单元经所述WIFI模块与云端管理平台连接，所述云端管理平台包括数据处理单元。

具体地，所述系统还包括电源单元，所述电源单元包括顺次连接的电池充电芯片和电源模块，电源模块输出直流电压为所述系统提供工作电压。

具体地，所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；所述第一电源模块与所述电池充电芯片输出端连接，输出第一直流电压为所述控制单元和人机交互单元供电；所述第二电源模块与所述电池充电芯片输出端连接，输出第二直流电压为所述呼吸参数采集单元和信息存储单元供电。

本实用新型还包括一种装置，该装置包括上述呼吸康复训练系统，用于帮助患者进行呼吸康复训练。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)本实用新型通过人机交互单元获取患者的呼吸功能基本信息，根据该基本信息为该患者匹配对应的的常规呼吸康复训练模式进行指导，患者可通过人机交互单元选择游戏呼吸康复训练模式，进行呼吸康复训练；呼吸参数采集单元采集患者呼吸康复训练过程中的呼吸参数信息，以监测患者的呼吸康复训练过程的训练情况，为患者的呼吸康复训练提供了数据基础；人机交互单元显示当前呼吸康复训练模式(常规呼吸康复训练模式或游戏呼吸康复训练模式)下的呼吸参数信息和/或当前呼吸康复训练模式(常规呼吸康复训练模式或游戏呼吸康复训练模式)下的教学信息，可视化训练利于患者的呼吸康复训练，提升患者的呼吸康复训练效果；本实用新型系统中的呼吸参数采集单元设于呼吸参数采集管管壁上，呼吸参数采集管一端与呼吸面罩固定连接，呼吸康复训练灵活性强，卧床患者可以在床头使用，即直接带上面罩进行呼吸康复训练，非常轻便；且面罩结构对口和面部肌肉力量要求较低，适应人群多，适用范围广；通过更换插设在呼吸参数采集管另一端(出口)的不同阻力值的呼吸阻力片，以匹配当前患者当前呼吸康复训练模式下的训练强度，实现了呼吸阻力的调节功能，以达到预期的呼吸康复训练目标。

(2)本实用新型系统还包括报警单元，当系统判定当前患者的呼吸参数信息出现异常时，及时报警，以保证患者的安全。

(3)本实用新型还包括蓝牙模块，通过该蓝牙模块与第二数据采集单元(手环)连接，能够在呼吸康复训练过程中实时监测患者的心率、血氧饱和度情况，保证患者的安全。

(4)本实用新型还包括WIFI模块，通过该WIFI模块能够与云端管理平台连接，以将患者的呼吸康复训练过程中的呼吸参数信息上传至云端管理平台，实现了数据共享功能，云端管理平台包括数据处理单元，用于将所有患者上传的呼吸参数信息进行排名，以鼓励患者进行持续性的呼吸康复训练。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的呼吸阻力片示意图；

图3为本实用新型的电路原理图；

图4为本实用新型的呼吸参数采集单元和信息存储单元的电路原理图；

图5为本实用新型的报警单元的电路原理图；

图6为本实用新型的电源单元的电路原理图。

图中：面罩1、气压传感器21、流量传感器22、呼吸阻力片3、呼吸参数采集管4

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，在实施例1中，一种智能呼吸康复训练系统，该系统具体包括控制单元，呼吸参数采集单元、信息存储单元和人机交互单元。信息存储单元与控制单元双向连接，存储有常规呼吸康复训练模式信息和游戏呼吸康复训练模式信息，每个呼吸康复训练模式对应有不同程度的呼吸康复训练目标及计划信息，包括个体化的呼吸频率，呼气、吸气时间，潮气量、气道阻力等，每个呼吸康复训练模式信息还包括呼吸康复训练的教学信息；呼吸参数采集单元输出端与控制单元连接，用于采集患者的呼吸参数信息；人机交互单元与控制单元双向连接，用于采集患者基本信息至控制单元，并显示当前呼吸康复训练模式下的呼吸参数信息和/或当前呼吸康复训练的教学信息，以辅助患者进行呼吸康复训练。本实用新型通过人机交互单元获取患者的基本信息，控制单元根据该基本信息中最新呼吸参数信息为该患者匹配对应的常规呼吸康复训练模式对该患者进行指导，控制单元根据患者基本信息为患者匹配对应的常规呼吸康复训练模式属于本领域技术人员的惯用技术手段，如公开号为CN105688372A发明专利中手机部分对数据进行分析、处理的过程，在此就不再进一步阐述；患者可通过人机交互单元选择自身感兴趣的游戏呼吸康复训练模式，呼吸参数采集单元采集患者呼吸康复训练过程中的呼吸参数信息，以监测患者的呼吸康复训练过程的训练情况，为患者的呼吸康复训练提供了数据基础；呼吸参数采集单元设于呼吸参数采集管管壁上，呼吸参数采集管一端与呼吸面罩固定连接，另一端可选择地插设有呼吸阻力片，可以根据患者的康复训练训练需求选择不同呼吸阻力值的呼吸阻力片，以实现呼吸阻力的调节；人机交互单元显示当前呼吸康复训练模式(常规呼吸康复训练模式或游戏呼吸康复训练模式)下的呼吸参数信息和/或当前呼吸康复训练模式(常规呼吸康复训练模式或游戏呼吸康复训练模式)下的教学信息，可视化训练利于患者的呼吸康复训练。其中，呼吸参数信息包括但不限于患者的气道压力、呼吸的吸气量和呼气量、潮气量、吸/呼比；教学信息包括但不限于装置使用视频，常规呼吸康复训练模式下的呼吸康复训练指导视频，游戏呼吸康复训练模式下的爬梯子、跳房子、射箭等游戏视频，还包括常见问题的处理视频。呼吸康复训练指导视频包括针对不同的常规呼吸康复训练模式的教学视频，如胸式呼吸、腹式呼吸指导等；爬楼梯、跳房子、射箭等游戏呼吸康复训练模式，均有对应的教学视频，以指导患者调整不同的吹气力度，达到游戏通关，进而调动患者呼吸康复训练的积极性。

进一步地，本实施例控制单元具体采用的单片机STM32F405RG，数据处理能力强，可靠性强且成本低，信息存储单元具体为W25Q128存储器；信息存储单元与控制单元双向连接，即W25Q128存储器引脚1、引脚2、引脚5、引脚6分别与单片机STM32F405RG的49引脚(CS)、52引脚(DOUT)、53引脚(DIN)、51引脚(SCLK)连接，以实现常规呼吸康复训练模式和游戏呼吸康复训练模式的存储。

进一步地，本实施中的人机交互单元具体为触摸屏DMG10600 C070_03w，该触摸屏的数据发送引脚TX1与单片机STM32F405RG的数据接收引脚RX1连接，该触摸屏的数据接收引脚RX1与单片机STM32F405RG的数据发送引脚TX1连接，以获取患者的基本信息，该基本信息包括每一个患者对应的账号信息、该患者的历史呼吸参数信息及最新呼吸参数信息，并在患者呼吸康复训练过程中显示当前呼吸康复训练的呼吸参数信息和/或当前呼吸康复训练的教学信息，通过可视化训练进一步提高患者的呼吸康复训练效果。

进一步地，呼吸参数采集单元包括气压采集模块和流量采集模块，气压采集模块具体为气压传感器US911，用于采集患者的呼吸康复训练过程中的气道压力信息；流量采集模块具体为流量传感器CAFS4000，用于采集呼吸的吸气量和呼气量、潮气量、吸/呼比。更为具体地，患者使用本实用新型系统在常规呼吸康复训练模式或在游戏呼吸康复训练模式下进行呼吸康复训练时，控制单元根据采集到的患者的实时呼吸参数信息，进而控制人机交互单元指导患者调节呼吸频率，吸气、呼气时间，潮气量、气道阻力等，以及时提示患者更换合适阻力的阻力片，利于患者逐步提升自身呼吸功能。更为具体地，如图2所示，气压传感器21、流量传感器22设于呼吸参数采集管4管壁上，呼吸参数采集管4一端与呼吸面罩1固定连接，患者仅需佩戴该呼吸面罩1即可进行呼吸康复训练，呼吸康复训练灵活性强，卧床患者可以在床头使用，即直接带上面罩1进行呼吸康复训练，非常轻便；且面罩结构对口和面部肌肉力量要求较低，适应人群多，适用范围广，尤其是可用于脑卒中口面部肌肉力量较弱的患者；呼吸参数采集管4另一端插设有一呼吸阻力片3，本实施例中的呼吸阻力片3具体为FFKM材质的圆形呼吸阻力片3，该呼吸阻力片3两面均设有一边缘凹槽圈，便于与呼吸参数采集管4卡紧设置，通过更换不同呼吸阻力值的呼吸阻力片匹配当前患者呼吸康复训练的训练强度，实现了呼吸阻力调节功能。

进一步地，如图3所示，本实施例系统还包括转换单元，该转换单元具体为采样芯片ADS118，用于将呼吸参数采集单元采集的模拟信息转换为控制单元能够识别的数字信息。更为具体地，如图4所示，气压传感器US911的ADC1引脚与采样芯片ADS118的ADC1引脚连接，流量传感器CAFS40001的ADC2引脚与采样芯片ADS118的ADC2引脚连接，采样芯片ADS118的DOUT引脚与单片机STM32F405RG的DOUT引脚连接，以实现信号的转换。

进一步地，如图5所示，本实用新型系统还包括报警单元，该报警单元包括语音芯片KT404、功放芯片U8028、语音存储芯片W25X10和扬声器。语音芯片KT404的引脚2、引脚3与语音存储芯片W25X10引脚6、引脚1连接，以获取语音存储芯片W25X10存储的多种提示音。语音芯片KT404的数据发送引脚TX4与单片机STM32F405RG的数据接收引脚RX4(引脚14)连接，语音芯片KT404的数据接收引脚RX4与单片机STM32F405RG的数据发送引脚TX4(引脚15)连接，语音芯片KT404的引脚9连接至功放芯片U8028的引脚4，U8028的引脚4与功放芯片U8028的引脚5之间经一电阻R4连接，功放芯片U8028的引脚5连接有以扬声器，当系统判定当前患者的呼吸参数信息出现异常时，通过该扬声器发出报警声进行报警，以保证患者的安全。此外，该扬声器还用于播放多种呼吸康复训练模式下教学视频的语音信息。作为一选项，扬声器还用于播放提醒患者进行呼吸康复训练的提示音。

进一步地，本实用新型系统还包括第一通信单元，第一通信单元具体为蓝牙模块，控制单元经蓝牙模块与第二数据采集单元连接；作为一选项，蓝牙模块具体为蓝牙模块HC-08，蓝牙模块HC-08的数据发送引脚TX3与单片机STM32F405RG的数据接收引脚RX3(引脚29)连接，蓝牙模块HC-08的数据接收引脚RX3与单片机STM32F405RG的数据发送引脚TX3(引脚30)连接，第二数据采集单元具体为华为手环4，华为手环4通过该蓝牙模块HC-08实现与单片机STM32F405RG的双向通信，从而能够在呼吸康复训练过程中实时监测患者的心率、血氧饱和度信息，保证患者的安全。

进一步地，本实用新型系统还包括第二通信单元，第二通信单元具体为WIFI模块ESP8266-07，WIFI模块ESP8266-07的数据发送引脚TX2与单片机STM32F405RG的数据接收引脚RX2(引脚16)连接，WIFI模块ESP8266-07的数据接收引脚RX2与单片机STM32F405RG的数据发送引脚TX2(引脚17)连接，控制单元进而经该WIFI模块ESP8266-07与云端管理平台的通信单元连接，从而实现本实用新型系统与云端管理平台的双向通信。更为具体地，云端管理平台包括数据处理单元，该数据处理单元在接收到本实用新型系统发送的患者呼吸康复训练数据时，判定登录本实用新型系统的患者已经完成了每日的呼吸康复训练，记录该患者的打卡信息，进一步地，该数据处理单元还用于将所有患者上传的呼吸参数信息进行排名，以鼓励患者进行持续性的呼吸康复训练。

进一步地，本实用新型系统还包括音量调节单元，该音量调节单元具体为编码器482020514001，以实现不同患者对音量的要求。

进一步地，如图6所示，本实用新型还包括电源单元，电源单元包括顺次连接的电池充电芯片TP4056和电源模块，电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块包括稳压芯片LDO，该稳压芯片型号具体为xc6228，第二电源模块包括直流转换芯片AMS1117。更为具体地，电池充电芯片TP4056经USB接口接入5V直流电压，电池充电芯片TP4056对电池BAT充电，电池BAT的输出电压为3.7-4.2V直流电压，经稳压芯片LDO进行稳压输出3.3V直流电压为控制单元、人机交互单元供电、报警单元、两个通信单元、音量调节单元供电；直流转换芯片AMS1117对电池BAT输出电压进行升压，输出5.0V直流电压为呼吸参数采集单元、转换单元和信息存储单元供电。

更进一步地，本实用新型的工作原理具体为：

本实用新型系统上电，电源单元为系统各单元提供工作电压，各单元开始工作。患者通过人机交互单元登录本实用新型系统，系统获取该患者的基本信息，包括每一个患者对应的账号信息、该患者的历史呼吸参数信息及最新呼吸参数信息，系统根据最新呼吸参数信息为该患者匹配适合的常规呼吸康复训练模式，患者也可通过人机交互单元选择游戏呼吸康复训练模式；患者戴上呼吸面罩，参照人机交互单元触摸屏展示的教学视频进行呼吸康复训练，设于呼吸参数采集管管壁的气压传感器21、流量传感器22采集患者呼吸康复训练过程中的吸气量和呼气量、潮气量等呼吸参数信息，根据该呼吸参数信息对患者呼吸康复训练效果进行打分，当该分数大于训练效果优秀对应的分数值时，患者完成当日训练内容，在患者进行呼吸康复训练的过程中，手环实时采集患者的心率、血氧饱和度信息，当控制单元检测到患者的呼吸康复训练过程中的吸气量和呼气量、潮气量和/或心率、血氧饱和度信息异常时，控制报警单元进行报警。当患者训练完毕后，经本系统WIFI模块，将呼吸康复训练过程中的呼吸参数信息上传至云端管理平台，实现呼吸康复训练的打卡及排名展示。

本实用新型还包括一种装置，该装置包括上述系统，用于帮助患者进行呼吸康复训练。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

一种智能呼吸康复训练系统及装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。