專利名稱：反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地，涉及帶生物反饋效果的反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀。
背景技術(shù)：
呼吸是維持機(jī)體新陳代謝和其它功能活動所必需的基本生理過程之一，進(jìn)行呼吸的器官是肺臟，肺臟受迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)支配。肺擴(kuò)張時，沖動從肺泡感受器開始，通過迷走神經(jīng)向心纖維傳至呼吸中樞而抑制呼氣；肺縮小時，傳感的沖動又能引起吸氣。這一反射稱牽張反射，機(jī)械的牽張肺或肺內(nèi)加壓所引起肺牽張反射可使血壓降低。這一作用也是通過迷走神經(jīng)實(shí)現(xiàn)的。另外，在一些心血管疾病中常表現(xiàn)為自主神經(jīng)失調(diào)，迷走功能受損。通過呼吸鍛煉可能增強(qiáng)迷走功能，使自主神經(jīng)恢復(fù)平衡。此外，只有足夠的深呼吸才能驅(qū)除由于肺的不停氣體交換所積累在肺泡中的毒素。減緩和加深我們的呼吸可以使人由壓抑向放松轉(zhuǎn)換?？梢詼p緩心跳，使血壓趨于正常，增加消化系統(tǒng)的血流量，改善睡眠，提高精力、注意力和記憶力。研究表明，人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與了呼吸過程，呼吸可以通過交感和副交感神經(jīng)對心血管系統(tǒng)起調(diào)節(jié)作用，其主要表現(xiàn)為呼吸性竇性心律不齊(RSA)。交感神經(jīng)過度緊張是某些病癥的發(fā)病因素，如高血壓或心律失常等。交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)正常時相對平衡，副交感張力不足時表現(xiàn)為交感相對過強(qiáng)，會使心率加快，血壓增高，腸胃蠕動減弱等。據(jù)研究報告介紹副交感神經(jīng)興奮相對增強(qiáng)時可以使血壓下降，不易下降的舒張壓出現(xiàn)比較大的下降幅度。它的降壓作用在某些情況下可與降壓藥媲美，比單純休息和睡眠效果顯著。
通常大多數(shù)人習(xí)慣于胸式呼吸。它使呼吸過程缺乏效率，呼吸的時候不使用橫隔膜肌肉而是借助于胸部肌肉，肺葉的下部分比其中部和上部分布著更多的血液，胸式呼吸不能把肺葉下部的殘留氣體排除干凈，不能使肺葉的下部得到更多的血液交換。這樣不但不能充分利用肺的功能，而且呼吸也達(dá)不到放松的效果，會使人感到懶散，沒有活力。
腹式呼吸可最大限度地利用肺組織，充分進(jìn)行氣體交換，使肺組織得到健康的鍛煉。進(jìn)行腹式呼吸時胸腔容積擴(kuò)大能使心臟得到充分舒張，有利于心肌的供血供氧。由于隔肌腹壁肌肉的運(yùn)動及腹腔內(nèi)壓力的變化，使腹腔內(nèi)臟器得到自然按摩，胃腸道蠕動力增加，加速了胃的排空功能和小腸的吸收功能。腹式呼吸還使大腸的功能增加，促使機(jī)體內(nèi)的廢物及腸內(nèi)毒素的排除。
腹式呼吸訓(xùn)練的目的一方面是為了強(qiáng)化呼吸肌肉，改善肺功能；另一方面是可以調(diào)節(jié)人體自主神經(jīng)，從而達(dá)到養(yǎng)生和治療心血管疾病的目的。
由上述可知，進(jìn)行腹式呼吸訓(xùn)練具有改善和增強(qiáng)肌體付交感張力功能。呼吸性竇性心率不齊(RSA)是窺視肌體付交感張力便利的窗口。呼吸性竇性心率不齊(RSA)可解釋為吸氣時心率加快，呼氣時心率減慢。在正常情況下，心臟搏動受迷走神經(jīng)的調(diào)控，心臟迷走神經(jīng)原的活性主要依賴于壓力感受器的傳入活動，后者又依賴于平均動脈壓和脈壓的高度。正常情況下，此種穩(wěn)定的傳入活動時相性地受到吸氣中樞活性的阻抑。呼吸中樞與血管運(yùn)動中樞都在腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，解剖部位比較接近，因而一些呼吸反射可與心血管反射同時出現(xiàn)，進(jìn)行了正確的腹式呼吸訓(xùn)練后血壓會下降。因此心電信號、血壓變化等也是腹式呼吸訓(xùn)練重要的參考因素。
以往有關(guān)腹式呼吸訓(xùn)練的方法很多，一般都是以文字教學(xué)指導(dǎo)的方式出現(xiàn)的，所見的腹式呼吸訓(xùn)練儀，也只是對腹式呼吸振幅、頻率等和呼吸直接相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行檢測，以及包含同步引導(dǎo)信號等，而沒有對影響肌體付交感張力的呼吸性竇性心率不齊(RSA)的監(jiān)視，也沒有對心電圖、心率、血氧飽和度、無創(chuàng)血壓等的檢測功能。可以說以往的腹式呼吸訓(xùn)練儀不能更多、更全面地反映腹式呼吸訓(xùn)練的信息和效果。
生物反饋療法是一種有意識的放松療法，它利用儀器提取與病人心理生理過程有關(guān)的體內(nèi)某些生物學(xué)信息(如肌電、皮溫、心率、呼吸、血壓、腦電等)，然后以視覺或聽覺的方式顯示給病人(即信息反饋)，病人通過對這些信息的認(rèn)知，學(xué)會有意識地控制自身的心理生理活動，使全身放松。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種腹式呼吸訓(xùn)練儀，在作腹式呼吸訓(xùn)練時，實(shí)時地檢測出RSA狀態(tài)，連同和呼吸反射同時出現(xiàn)的心血管反射，包括心電、血壓變化信號等其它相關(guān)生理信號反饋給被訓(xùn)練者本人，能增強(qiáng)被訓(xùn)練者對腹式呼吸訓(xùn)練的信心，從而進(jìn)一步提高腹式呼吸訓(xùn)練的效果。這是一種將生物反饋訓(xùn)練和腹式呼吸訓(xùn)練結(jié)合在一起的一種新的訓(xùn)練模式和體現(xiàn)此模式的裝置。
本發(fā)明中反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀的技術(shù)方案是包括由接口、存儲器、時序排列電路、信號采集電路、總線、電源及主板組成的微計算機(jī)，按鍵電路，顯示器及傳感器，所述傳感器通過信號采集電路接入所述主板，其特征是所述傳感器為心電傳感器和呼吸傳感器；利用從所述心電和呼吸傳感器獲得的心電波和呼吸波信號，由所述微計算機(jī)計算呼吸性竇性心律不齊定量表達(dá)值，在所述顯示器上顯示，供反饋給受訓(xùn)者使其能根據(jù)反饋信息不斷體會、修正腹式呼吸動作要領(lǐng)，達(dá)到事半功倍的效果。
本發(fā)明中的使用于反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀中的反饋方法技術(shù)方案是其特征是包括如下步驟(1)、從心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度傳感器獲得心電波、呼吸波、血壓及血氧飽和度信號；(2)、從心電波及呼吸波中提取竇性心律不齊定量表達(dá)值；(3)、顯示包括心率、血壓、血氧飽和度、竇性心律不齊定量表達(dá)值在內(nèi)的多參數(shù)生理信號，作為反饋參數(shù)以視覺和/或聽覺方式顯示給受訓(xùn)者，供受訓(xùn)者得知和/或調(diào)整腹式呼吸規(guī)律。
本發(fā)明的腹式呼吸訓(xùn)練儀訓(xùn)練效果可以分為短期效果和長期效果兩種。對于高血壓患者，通過每次訓(xùn)練當(dāng)中所反映出來的血壓、心率降低，RSA增強(qiáng)就是短期的效果。通過長期、反復(fù)訓(xùn)練可以逐步提高自主神經(jīng)的協(xié)調(diào)作用，使大腦皮層的興奮和抑制趨于平衡狀態(tài)。因此從長遠(yuǎn)的角度來看，腹式呼吸訓(xùn)練可以達(dá)到非藥物治療原發(fā)性高血壓等心身性疾病的效果。
本發(fā)明的腹式呼吸訓(xùn)練儀也提供了一個有效的工具來進(jìn)行制定腹式呼吸訓(xùn)練的正確模式的研究。能夠在了解腹式呼吸訓(xùn)練與人體器官、自主神經(jīng)系統(tǒng)、新陳代謝過程、免疫系統(tǒng)、能力儲備以及耐受極限等等的內(nèi)在關(guān)系方面起到一定的作用。


圖1.腹式呼吸訓(xùn)練儀實(shí)施例的構(gòu)成方框圖。
圖2.腹式呼吸訓(xùn)練儀實(shí)施例的顯示屏幕示例圖。
圖3.腹式呼吸示意圖。
圖4.腹式呼吸基本方法。
圖5.腹式呼吸高級模式。
圖6.說明提取RR間期數(shù)量的心電波示意圖。
圖7.RSA的變化示意圖。
圖8.腹式呼吸訓(xùn)練儀實(shí)施例整機(jī)工作流程圖示例。
圖9.腹式呼吸訓(xùn)練儀實(shí)施例引導(dǎo)模式工作流程圖示例。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明腹式呼吸訓(xùn)練儀實(shí)施例的構(gòu)成方框圖。圖2.腹式呼吸訓(xùn)練儀實(shí)施例的顯示屏幕示例圖。
圖3、圖4、圖5.表示腹式呼吸示意圖和腹式呼吸基本方法的圖。
反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀兼?zhèn)渖镄盘柗答伜秃粑?xùn)練的特點(diǎn)，在呼吸訓(xùn)練的同時及時將訓(xùn)練的效果反饋給受訓(xùn)者，使受訓(xùn)者能夠馬上知道自己呼吸模式的正確與否，增強(qiáng)訓(xùn)練的信心和效果。本實(shí)施例的采集的信號包括血壓、腹部吸和呼氣狀態(tài)、心電、血氧等，分別由血壓袖帶、充氣腹帶、心電電極、血氧指夾組成輸入傳感器部分1獲得；除該輸入傳感器部分1外，本實(shí)施例訓(xùn)練儀的構(gòu)成還包括由血壓模塊2；由信號采集電路3、計算機(jī)接口4、時序排列電路5、嵌入式計算機(jī)主板6、總線、電源10及未圖示的存儲器組成的微計算機(jī)作為信號處理部分；由液晶顯示器7組成信號輸出部分；作為輸入部分的連接到所述主板6的按鍵電路9等部分，輸出部分中可以包括打印機(jī)8。還設(shè)置有未圖示的由所述主板6控制的為血壓袖帶鼓和放氣的裝置及為充氣腹帶充/放氣的裝置。
以下詳細(xì)敘述本實(shí)施例腹式呼吸訓(xùn)練儀的工作。
首先將作為產(chǎn)生腹部吸氣及呼氣狀態(tài)信號的帶壓力/電量傳感元件的充氣腹帶系在腹部，在主板6控制下充/放氣裝置會自動將其充氣到一定壓力，腹部呼吸導(dǎo)致腹部起伏，使充氣腹帶壓力變化，轉(zhuǎn)換為電信號表示呼吸率和其對時間變化曲線，在顯示器上顯示出來。作為呼/吸氣狀態(tài)的傳感器的帶壓力/電量傳感元件的充氣腹帶只是一個示例，它的形式并不限于此，任何其它適合的呼吸傳感器也是可用的。在顯示器上顯示的還有心率、血壓、血氧飽和度的數(shù)據(jù)和它對時間的變化趨勢圖曲線，以及每次呼氣和吸氣導(dǎo)致的竇性心率不齊(RSA)。有關(guān)血壓模塊和信號采集電路中包括的通過心電電極、血氧飽和度電極等將生理信號變成電信號并放大處理的硬件構(gòu)成已是當(dāng)前的已知技術(shù)，無需贅述。
由心電信號獲取RSA的方法有多種一般來說，一個正常的心電(ECG)信號由一系列的波形組成，這些波形是通過興奮的零電位來區(qū)分的。在正常情況下，這些波按照竇房結(jié)產(chǎn)生的興奮周期性地重復(fù)著。簡單地說，一個正常的心電波形，由P波、QRS波群、T波等組成。對于具體每個波，都對應(yīng)著心臟活動與電生理的特定階段。與心電中其他波形相比，R波具有較高的幅值。
另外由頻譜分析可知，QRS波群的中心頻帶在17Hz左右(該頻率也被稱為QRS波群的特征頻率)，帶寬約為10Hz，而T波、P波、基線漂移等的頻率都是在此頻率的低端以外。以上兩點(diǎn)是QRS波群區(qū)別于其它波形的最顯著特點(diǎn)，各種檢測QRS波群的算法大都是利用其不同于其它波形及噪聲的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)檢測的。
心電QRS波群檢測具體方法主要有下面幾個方面濾波器法、模板匹配法、小波分析法、濾波器組法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。作為示例，本實(shí)施例采用的是幅值判別和頻率判別相結(jié)合的模板匹配法，在檢出的心電QRS波群中，分析出逐拍RR間期，又從逐拍RR間期和呼吸波中分析出RSA定量值。
現(xiàn)在具體說明關(guān)于上述取得RSA的過程。
首先，說明關(guān)于RR間期數(shù)N的提取，它這樣進(jìn)行對呼吸傳感器檢測出的呼吸波每次通過時間軸呼吸波振幅M為0時的時間差作為取樣時間T，然后對在這期間的心電波形RR間期數(shù)量進(jìn)行計數(shù)，其數(shù)值即為N值。由此可知，N值是隨著吸氣時間和呼氣時間交替出現(xiàn)而變化的數(shù)值。見圖6。這是基于每半個呼吸周期為取樣時間內(nèi)來計N的數(shù)量，本例中擬取此設(shè)定進(jìn)行敘述。當(dāng)然也可以用一個呼吸周期作為取樣時間T來計數(shù)N值。
以下將討論一個量相鄰RR間期差值均方根(RMSSD)并計算它，因?yàn)镽MSSD反映了RR間期的快速變化，與頻域分析中的高頻成分相關(guān)，其算式如以下(1)式RMSSD=Σi=1N-1(RRi-RRi+1)2N(ms)---(1)]]>式中N為每次吸氣或呼氣時RR間期總數(shù)(已如上述，N也可以為每次呼氣加吸氣的周期內(nèi)的總數(shù))，RRi和RRi+1分別代表相鄰兩個RR間期的前1個和后1個的時間長度，單位為ms。那么，此時的RMSSD反映的是一個呼吸波吸氣或呼氣RR間期變化的平均水平。當(dāng)然，如上述，當(dāng)取一個呼吸周期內(nèi)計算N數(shù)時，它反映一個呼吸周期內(nèi)RR間期變化的平均水平。
呼吸性竇性心律不齊與呼吸周期有關(guān)，吸氣時心率加快，呼氣時心率減慢，其快慢周期恰等于一個呼吸周期。根據(jù)上述對(1)式中N的選取方法與呼吸周期有關(guān)，則計算出相鄰RR間期差值均方根(RMSSD)可作為呼吸性竇性心律不齊(RSA)的定量評價指標(biāo)。由此可見，RSA是隨吸氣階段和呼氣階段不斷變化的數(shù)值。當(dāng)腹呼吸訓(xùn)練有成效時，RSA波形的上下變化范圍變大。見圖7，此曲線是按以上(1)式計算所得值表示的隨訓(xùn)練時間的變化。RSA數(shù)據(jù)在本例中用作腹式呼吸訓(xùn)練成效的判據(jù)之一。
應(yīng)該指出，以上示例的RSA檢測步驟為本實(shí)施例設(shè)計方案中的一種，實(shí)際上心率變異性的分析在理論上有很多方法可以選擇，例如在圖2右側(cè)趨勢曲線中最下面一條RSA曲線有逐漸上升的趨勢，可在一定訓(xùn)練時間后，觀察訓(xùn)練效果，此趨勢曲線是在N為每次吸氣加呼氣時RR間期總數(shù)的基礎(chǔ)上取得的。這就是說，本訓(xùn)練儀N值的兩種選擇都是可用的。本訓(xùn)練儀只要求檢出與呼吸有關(guān)的呼吸性竇性心率不齊，因此，在設(shè)計時有必要考慮與呼吸及呼吸訓(xùn)練有關(guān)的參數(shù)。下面例舉幾種因?yàn)槟壳皣H上對RSA的定義不限制為一個絕對的數(shù)學(xué)公式，我們可用統(tǒng)計學(xué)中常用的方法，如RR間期平均值RRAVE和RR間期標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN，SD)。在選取RR間期統(tǒng)計時間范圍時要與腹呼吸訓(xùn)練時間和重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容相符。
RSA中RR間期的變化也可用分析幾何圖形的方法來表達(dá)。一般來說幾何學(xué)方法更適合于中長期(如24小時)的觀察，將該方法應(yīng)用于反饋型腹呼吸訓(xùn)練儀中為一創(chuàng)新，原因是用該方法通過回放功能可對心率變異性的類型進(jìn)行鑒定，更直觀地觀察訓(xùn)練效果，觀察時間可選2小時至24小時不等，可進(jìn)行定期分析訓(xùn)練效果，便于相互比較和自身比較?？墒褂芒贉y量特定水平密度直方圖的寬度方法，變?yōu)閷π穆首儺愋缘臏y量；②使用有數(shù)學(xué)定義的形狀來擬合幾何圖形，例如用三角形近似密度直方圖，用指數(shù)曲線近似差值直方圖，然后用這些數(shù)學(xué)圖形的參數(shù)評價心率變異性。還有用頻譜分析的方法也可以。
綜上，利用RSA變化來標(biāo)記腹式呼吸訓(xùn)練的成效時，使用的是心電波和呼吸波。在計算機(jī)中用于以上從心電波中提取R波及計取N值的程序已是常規(guī)技術(shù)，不用贅述。
鑒于血壓和血氧飽和度也是腹式呼吸訓(xùn)練的直接成效的判據(jù)，在心電、呼吸傳感信號之外還可以檢測血氧飽和度和血壓以及心率信號，并作顯示，以反饋給受訓(xùn)者。
血壓的輸入信號，包括收縮壓和舒張壓，由血壓袖帶通過血壓模塊獲得，輸入主板。
血氧飽和度的輸入信號由血氧指夾經(jīng)信號采集電路及接口輸入主板。
上述心率、呼吸率、RSA、血壓、和血氧飽和度被顯示出來，都可以是屬于訓(xùn)練效果的反饋參數(shù)。
根據(jù)腹式呼吸訓(xùn)練方法的要求，本發(fā)明的實(shí)施例中可以進(jìn)一步在微計算機(jī)的存儲器中設(shè)定腹式呼吸引導(dǎo)模式，它是一種設(shè)定的呼氣和吸氣對時間的關(guān)系，可以有多種，它可供訓(xùn)練者選擇后通過總線顯示在顯示器上。
現(xiàn)在示例說明訓(xùn)練方法、要求和引導(dǎo)模式腹式呼吸的基本要求是運(yùn)用腹部肌肉進(jìn)行呼吸，其目的是使橫隔膜運(yùn)動。吸氣時用鼻氣道進(jìn)氣，同時腹部鼓起，使橫隔膜提升；呼氣時用口腔出氣，使橫隔膜下降。如圖3所示。
呼吸的模式以吸氣—呼氣為一個周期。基本方法是吸氣短，一般不超過3秒；呼氣長，以呼到極限為好。如圖4所示。
對于初次接受呼吸訓(xùn)練的人來講，按照固定模式呼吸可能不適應(yīng)，所以訓(xùn)練應(yīng)該循序漸進(jìn)。本實(shí)施例引入的呼吸訓(xùn)練引導(dǎo)模式有三種，分別為初級、中級、高級三檔，當(dāng)然還可以設(shè)定更多種，或通過輸入部分鍵入設(shè)定引導(dǎo)模式。受訓(xùn)者可以通過按鍵選擇適合自己的模式。
表1.為本實(shí)施例給出的三種引導(dǎo)模式，其中高級模式的呼氣為間歇式，第一次呼氣5秒，停頓1秒；再繼續(xù)呼氣5秒，停頓1秒；最后呼氣6秒。見圖5。
表1.呼吸引導(dǎo)模式

圖2是本實(shí)施例顯示器屏幕的一個示例圖。在那里除了顯示選定的引導(dǎo)模式圖(參見圖2左上側(cè))外，還顯示(見圖2引導(dǎo)模式圖右面)受訓(xùn)者腹呼吸指示圖和誤差標(biāo)尺(用引導(dǎo)模式減去受訓(xùn)者呼吸信號差值百分比表示)，讓受訓(xùn)者可以定量地觀察到自己的呼吸壓力和誤差大小，便于隨時調(diào)整呼吸狀態(tài)，準(zhǔn)確跟蹤“引導(dǎo)模式”，力求誤差為零。訓(xùn)練可以設(shè)定一個時間長度，例如20或30分鐘，作為訓(xùn)練時長。此外，每隔一段時間，比如說5分鐘，儀器自動測量訓(xùn)練者的血壓，并可以將心率、呼吸、血氧飽和度和RSA等數(shù)據(jù)一起作為反饋的生物信號顯示給訓(xùn)練者。如果訓(xùn)練者的呼吸模式跟隨引導(dǎo)正確，訓(xùn)練10分鐘后血壓一般會下降10-20mmHg，RSA會增強(qiáng)。訓(xùn)練過程中的心率、呼吸率、血壓、血氧飽和度、RSA的變化過程可以打印輸出，供訓(xùn)練者或醫(yī)生事后分析參考。圖2下部還滾動顯示心電波形。
本實(shí)施例訓(xùn)練儀的工作流程可以用圖8表示，該圖容易讀懂，不用詳細(xì)解釋。所謂學(xué)習(xí)狀態(tài)，指本儀器具有的學(xué)習(xí)功能，可將受訓(xùn)者的呼吸特點(diǎn)、規(guī)律輸入儀器，記錄保存并報告，可為選擇適合的訓(xùn)練模式提供參考。
圖9是本例三種引導(dǎo)模式工作流程及其轉(zhuǎn)換的過程。
上面所說的反饋，是用視覺的方式為例的，但它也可以是聽覺的，例如，用語音對訓(xùn)練者進(jìn)行提示。
將多個本實(shí)施例儀器聯(lián)網(wǎng)，可以由中央機(jī)統(tǒng)一顯示多個分機(jī)的工作模式，便于開展多人多床位腹式呼吸訓(xùn)練。
從以上實(shí)施例可以歸納出使用于反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀中的反饋方法，其特征是包括如下步驟(1)、從心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度傳感器獲得心電波、呼吸波、血壓及血氧飽和度信號；(2)、從心電波及呼吸波中提取竇性心律不齊定量表達(dá)值；(3)、顯示包括心率、血壓、血氧飽和度、竇性心律不齊狀態(tài)在內(nèi)的多參數(shù)生理信號，作為反饋參數(shù)以視覺和/或聽覺方式顯示給受訓(xùn)者，供受訓(xùn)者得知和/或調(diào)整腹式呼吸規(guī)律。
同樣，可以按實(shí)施例中的RMSSD來標(biāo)記竇性心律不齊定量表達(dá)值，和設(shè)置初、中、高級等三種引導(dǎo)模式中至少一種供受訓(xùn)者學(xué)習(xí)、跟隨。
作為反饋的顯示，還可以包括引導(dǎo)模式及誤差標(biāo)尺，所述誤差標(biāo)尺以引導(dǎo)模式和受訓(xùn)者的呼吸規(guī)律之差來表示。
本訓(xùn)練儀具有學(xué)習(xí)功能，可將受訓(xùn)者的呼吸特點(diǎn)、規(guī)律輸入儀器，記錄保存并報告，可為選擇適合的訓(xùn)練模式提供參考。
權(quán)利要求
1.反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，包括由接口、存儲器、時序排列電路、信號采集電路、總線、電源及主板組成的微計算機(jī)，按鍵電路，顯示器及傳感器，所述傳感器通過信號采集電路接入所述主板，其特征是所述傳感器為心電傳感器和呼吸傳感器；利用從所述心電和呼吸傳感器獲得的心電波和呼吸波信號，由所述微計算機(jī)計算呼吸性竇性心律不齊定量表達(dá)值，在所述顯示器上顯示，供反饋給受訓(xùn)者使其能得知。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是所述傳感器還有血壓和/或血氧飽和度傳感器；所述反饋為還有包括收縮壓和舒張壓的血壓、血氧飽和度、心率在內(nèi)的多參數(shù)。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是所述呼吸性竇性心律不齊定量表達(dá)值用均方根值RMSSD表示，算式為RMSSD=Σi=1N-1(RRi-RRi+1)2N]]>其中N為每次吸氣或呼氣時間內(nèi)RR間期總數(shù)，或N為每次吸氣加呼氣時間內(nèi)RR間期總數(shù)，RRi和RRi+1分別代表相鄰兩個RR間期的前1個和后1個的時間長度，單位為ms。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是所述反饋是所述參數(shù)實(shí)時數(shù)值顯示和在一定時間中存儲回放的趨勢圖顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是所述呼吸傳感器是帶壓力/電量傳感元件的充氣腰帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一個所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是設(shè)置有至少一種預(yù)定的呼吸對時間變化的引導(dǎo)模式，供受訓(xùn)者選擇在訓(xùn)練中跟隨；所述受訓(xùn)者的呼吸參數(shù)和所選定的引導(dǎo)模式參數(shù)之差顯示在顯示器上作為反饋圖象之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是所述引導(dǎo)模式可以是如下初級、中級、高級三種模式中的至少一種
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個所述反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，其特征是所述顯示器上顯示各種反饋參數(shù)的方式是視覺的和/或聽覺的。
9.使用于反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀中的反饋方法，其特征是包括如下步驟(1)、從心電、呼吸、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度傳感器獲得心率和心電波、呼吸率和呼吸波、包括收縮壓和舒張壓的血壓及血氧飽和度信號；(2)、從心電波及呼吸波中提取、計算竇性心律不齊的定量表達(dá)值；(3)、顯示包括心率、呼吸率、血壓的收縮壓和舒張壓、血氧飽和度的測量值、竇性心律不齊的定量表達(dá)計算值在內(nèi)的多參數(shù)生理信號的實(shí)時值和在一定時間范圍內(nèi)的趨勢圖，作為反饋參數(shù)以視覺和/或聽覺方式顯示給受訓(xùn)者，供受訓(xùn)者得知和用以調(diào)整腹式呼吸規(guī)律。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述使用于反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀中的反饋方法，其特征是所述竇性心律不齊定量表達(dá)值以每次吸氣或呼氣時間，或每次吸氣加呼氣時間內(nèi)心電波相鄰RR間期差值的均方根值RMSSD來表示，其算式為RMSSD=Σi=1N-1(RRi-RRi+1)2N]]>其中N為每次吸氣或呼氣時RR間期總數(shù)，或N為每次吸氣加呼氣時RR間期總數(shù)，RRi和RRi+1分別代表相鄰兩個RR間期的前1個和后1個的時間長度，單位為ms。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述使用于反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀中的反饋方法，其特征是在上述步驟(1)、(2)之間增加如下步驟(1a)，“(1a)、預(yù)設(shè)呼吸對時間變化規(guī)律的呼吸引導(dǎo)模式供受訓(xùn)者選擇來學(xué)習(xí)、跟隨；”在步驟(3)后增加如下步驟(4)、(5)，“(4)、顯示還包括引導(dǎo)模式以及誤差標(biāo)尺，反饋給受訓(xùn)者供學(xué)習(xí)、調(diào)整訓(xùn)練腹式呼吸規(guī)律，所述誤差標(biāo)尺以引導(dǎo)模式和受訓(xùn)者的呼吸規(guī)律之差值來表示；(5)、本儀器具有學(xué)習(xí)功能，可將受訓(xùn)者的呼吸特點(diǎn)、規(guī)律輸入儀器，記錄保存并報告，可為選擇適合的訓(xùn)練模式提供參考。”
全文摘要
提供一種反饋型腹式呼吸訓(xùn)練儀，是結(jié)合生物反饋訓(xùn)練和腹式呼吸訓(xùn)練的新式訓(xùn)練儀，其構(gòu)成包括微計算機(jī)，心電、呼吸、血壓、血氧飽和度等傳感器和顯示器。由心電和呼吸波計算呼吸性竇性心律不齊定量表達(dá)值，連同心率、血壓、血氧飽和度作為反饋參數(shù)以視覺和/或聽覺方式顯示給受訓(xùn)者，使馬上知道呼吸模式是否正確，增強(qiáng)訓(xùn)練的信心和效果。由于腹式呼吸的養(yǎng)生健身功能，降低血壓和治療心血管疾病的效果，借本發(fā)明訓(xùn)練儀鍛煉使用腹式呼吸方式將帶來良好結(jié)果。
文檔編號A61B5/0205GK1559342SQ200410039589
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月18日
發(fā)明者呂沙里, 楊雪琴, 俞夢孫, 張宏金, 章明福, 張力軍, 王玲 申請人:中國人民解放軍空軍第四研究所, 北京泰達(dá)新興醫(yī)學(xué)工程技術(shù)有限公司