CN114159748A - 一种多元化呼吸训练***、方法、存储介质及呼吸训练器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及呼吸训练技术领域,尤其涉及一种多元化呼吸训练***,包括:流通通道、流量传感器和/或流速传感器;数据处理单元,存储流通通道截面面积数据,以及与流量传感器和/或流速传感器连接,输出使用者呼吸气体的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;可视化单元,展示曲线的部分或全部;控制单元,在可视化单元的画面形式中根据训练目的设定引导目标;使用者以实现变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。本发明提供了一种能够实现多元化训练模式的***以及对应的方法,以及存储介质及呼吸训练器,可满足多种训练需求,且根据可视化单元内画面形式的变化可增加训练的趣味性,达到更好的训练效果。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸训练技术领域,尤其涉及一种多元化呼吸训练***、方法、存储介质及呼吸训练器。
背景技术
在疾病预防、临床、康复、健身、运动竞技等诸多领域,均需要强有力的呼吸功能,呼吸功能的好坏对于人体尤为重要,例如:对于手术或者生病患者,呼吸功能的减弱,会降低血液携氧能力,进而可能诱发多种疾病;对于健康人群,提高呼吸功能,可以增强血液携氧能力,对减肥、美容、缓解疲劳和提高运动成绩等都具有一定的促进作用。
目前已经有的呼吸训练器种类较多,但是大多是针对生病患者或者需要康复治疗的人群,此类人群的训练方式比较机械化,较为单一的训练模式限制了此类器械的使用场景,使得健康人群中以非诊疗及康复目的的多元化呼吸训练需求难以获得此类器械的支持。
发明内容
本发明提供了一种多元化呼吸训练***,可有效解决背景技术中的问题,而适应多元化的训练需求,同时,本发明中还请求保护一种多元化呼吸训练方法、存储介质及呼吸训练器,具有同样的技术效果。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种多元化呼吸训练***,包括:
输入端,通过使用者嘴部与使用者呼吸道联通,所述输入端包括流通通道,以及设置于所述流通通道内的流量传感器和/或流速传感器;
数据处理单元,存储所述流通通道对所述流量传感器和/或流速传感器进行安装的位置的截面面积数据,以及与所述流量传感器和/或流速传感器连接,对二者所采集的数据进行接收及处理,且输出使用者呼吸气体随时间的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;
可视化单元,通过设定的画面形式展示所述数据处理单元所输出的至少一种变化曲线的部分或全部,供使用者观察;
控制单元,在所述可视化单元的画面形式中根据训练目的设定引导目标;
使用者以实现所述变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。
进一步地,所述可视化单元通过设定的画面形式展示所述数据处理单元所输出的变化曲线的部分,为变化曲线末端的设定范围。
进一步地,所述可视化单元通过设定的画面形式展示所述数据处理单元所输出的变化曲线的部分,为变化曲线的端点。
进一步地,所述控制单元在所述可视化单元的画面形式中所设定的引导目标是连续的线体、间断的线体、间断的点其中的一种及以上。
进一步地,所述线体为曲线、直线,或者曲线和直线组合形式中的至少一种。
一种多元化呼吸训练方法,包括以下步骤:
通过外置于使用者体外的流通通道与呼吸者的呼吸道联通,且在所述流通通道内的设定位置对气体的流量和/或流速进行采集;
接收所采集的流量数据和/或流速数据,与预先存储的所述设定位置的截面面积数据共同进行处理,获得使用者呼吸气体随时间的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;
通过设定的画面形式展示至少一种变化曲线的部分或全部,供使用者观察;
在设定的所述画面形式中根据训练目的设定引导目标;
使用者以实现所述变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。
进一步地,通过设定的画面形式展示所述变化曲线的部分,为变化曲线末端的设定范围。
进一步地,通过设定的画面形式展示所述变化曲线的部分,为变化曲线的端点。
进一步地,所述引导目标是连续的线体、间断的线体、间断的点其中的一种及以上。
进一步地,所述线体为曲线、直线,或者曲线和直线组合形式中的至少一种。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的方法。
一种呼吸训练器,采用如上所述的***。
通过本发明的技术方案,可实现以下技术效果:
本发明中提供了一种能够实现多元化控制的呼吸训练***及对应的方法,可满足多种训练需求,且根据可视化单元内画面形式的变化可增加训练的趣味性,达到更好的训练效果,可以对应训练使用者呼吸的时长,呼吸气的体积,呼吸气的速度控制,从而达到增强使用者心肺功能的目的。在具体的使用过程中,使用者通过流通通道的一端吹气或吸气,气流通过在流通通道内的流通而引起流量传感器和/或流速传感器所采集的数据变化,数据的变化被数据处理单元所采集后,可输出流量、流速以及体积随时间的变化曲线;本发明中所指的设定的画面形式可以为多样化的游戏画面,通过更多的色彩、图案和动画等形式来吸引训练者持续更长的训练时间、选取更多的引导目标以及到达更高的呼吸调整精度等目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中多元化呼吸训练***的框架图;
图2为一种流速随时间的变化曲线示意图;
图3为当可视化单元通过设定的画面形式,展示数据处理单元所输出的流量随时间的变化曲线的部分时,该部分前后两次展示的对比图;
图4为可视化单元所展示的一种画面形式的简化图;
图5为可视化单元所展示的另一种画面形式的简化图;
图6为本发明中多元化呼吸训练方法的流程图。
具体实施方式
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。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
一种多元化呼吸训练***,如图1所示,包括:输入端,通过使用者嘴部与使用者呼吸道联通,输入端包括流通通道,以及设置于流通通道内的流量传感器和/或流速传感器;数据处理单元,存储流通通道对流量传感器和/或流速传感器进行安装的位置的截面面积数据,以及与流量传感器和/或流速传感器连接,对二者所采集的数据进行接收及处理,且输出使用者呼吸气体随时间的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;可视化单元,通过设定的画面形式展示数据处理单元所输出的至少一种变化曲线的部分或全部,供使用者观察;控制单元,在可视化单元的画面形式中根据训练目的设定引导目标;使用者以实现变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。
本发明中提供了一种能够实现多元化控制的呼吸训练***,可满足多种训练需求,且根据可视化单元内画面形式的变化可增加训练的趣味性,达到更好的训练效果。
在具体的使用过程中,使用者通过流通通道的一端吹气或吸气,气流通过在流通通道内的流通而引起流量传感器和/或流速传感器所采集的数据变化,数据的变化被数据处理单元所采集后,可输出流量、流速以及体积随时间的变化曲线,其中的传感器可为压差式或者MEMS等等。
本发明中的变化曲线可理解为在坐标系中随时间持续变化的曲线,且伴随呼气及吸气,变化曲线必然会产生上下的波动,且可因吸气及呼气的动作而实现正负值等差异,即可定义呼气时所产生的数值为正值,吸气时所产生的数值为负值,或者相反亦可。但上述波动是较难实现绝对的规律的,但当使用者刻意控制时,是可向规律的形式逼近的。
其中,数据处理单元和可视化单元之间的数据传输方式可以是网口、USB口、串口有线方式或者蓝牙wifi等无线方式。
如图2所示,展示了一种呼吸气体的流速变化曲线,用于通过波动的正值表示不同程度的呼气变化,当使用者对这种变化进行控制时,最终实现的则为曲线的端点在坐标系中向时间轴的正向运动的趋势控制。
本发明中所指的设定的画面形式可以为多样化的游戏画面,通过更多的色彩、图案和动画等形式来吸引训练者持续更长的训练时间、选取更多的引导目标以及到达更高的呼吸调整精度等目的。
上述列举的坐标系形式为数据处理单元向可视化单元所传递的形式,而通过可视化单元进行展示时,展示的可以为变化曲线的全部,如图2所示,当然可省略坐标系以及将变化曲线赋予其他样式而达到更好的画面效果;但当呼吸训练持续进行时,全部的画面形式由于画面幅面的限制是难以保证全部展示的,因此可视化单元通过设定的画面形式展示数据处理单元所输出的变化曲线的部分,其中的部分可以为变化曲线末端的设定范围,如图3所示,图中左侧和右侧的两段曲线为不同时间的两段曲线,当第二段出现时,第一端曲线已经消失,使用者仅仅通过后段曲线的趋势及端点来进行训练控制,此种曲线仅部分展示的方式可通过控制单元的控制而使得曲线部分始终展示在画面整体范围中的局部区域内,从而便于观察,当然,可视化单元通过设定的画面形式展示数据处理单元所输出的变化曲线的部分也可为变化曲线的端点,即通过可视化单元所观察到的仅仅为一个持续变化的点状形式。
本发明中的控制单元在可视化单元的画面形式中所设定的引导目标是连续的线体、间断的线体、间断的点其中的一种及以上,而其中的线体为曲线、直线,或者曲线和直线组合形式中的至少一种;当然,体现在画面形式中则可通过更加丰富的形式而实现,本发明中列举以下的画面形式以说明本发明中所实现的趣味性,如图4所示,以其中的星型图案代表点,而四个星型图案沿水平方向并列形成线段状的图案单元,此种图案单元可通过控制***按照设定的规律分布在画面形式中,而使用者所要实现的呼吸训练即为通过呼吸控制使得通过可视化单元所展示的变化曲线的端点经过各个星型图案,且可以获得对应的分数或奖励等来表现训练成果;再或者,如图5所示,以其中的曲线图案代表山峰,而使用者所要实现的呼吸训练即为通过呼吸控制使得通过可视化单元所展示的变化曲线的端点沿曲线变化而实现“爬山”的游戏体验。
本发明中所指的设定位置关系如上,可以为经过设定目标、与设定目标保持设定距离、或者间歇性的经过设定目标等任何形式中的一种。
当数据处理单元获得截面面积数据S,单位可为m2,流量数据Q,单位可为m3/s,或者流速数据v,单位可为m/s,可通过直接或间接的换算而轻易获得所需流量、流速和体积等各项数据,从而获得对应的变化曲线,而数据采集位置优选设置在稳定的位置,避免造成检测结果的偏差。
实施例二
一种多元化呼吸训练方法,如图6所示,包括以下步骤:
S1:通过外置于使用者体外的流通通道与呼吸者的呼吸道联通,且在流通通道内的设定位置对气体的流量和/或流速进行采集;
S2:接收所采集的流量数据和/或流速数据,与预先存储的设定位置的截面面积数据共同进行处理,获得使用者呼吸气体随时间的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;
S3:通过设定的画面形式展示至少一种变化曲线的部分或全部,供使用者观察;
S4:在设定的画面形式中根据训练目的设定引导目标;
S5:使用者以实现变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。
其中,通过设定的画面形式展示变化曲线的部分,为变化曲线末端的设定范围;或者通过设定的画面形式展示变化曲线的部分,为变化曲线的端点;可根据画面形式中所体现的不同图案形式来进行选择,可通过以下游戏形式进行说明:
比如,游戏结合流速、流量或者体积的方式是根据流速、流量或者体积的大小进行对应的游戏训练,如设计有踢足球或者保龄球游戏,流速、流量或者体积越大,对应踢足球越远,或者保龄球击倒越多,而其中的“远”和“多”则是通过和引导目标的比较而确定的,即为使用者所要实现的变化曲线与引导目标的设定位置关系。
再比如,设计有上下山坡,爬山坡时流速为正,即吹气代表上山,下山坡时流速为负,即吸气代表下山;正数据越大,爬的越高,负的数据越小,下的越低,让使用者训练连续上下山坡。
再比如,在不同高度设计有星星或者气球,被训练者必须通过控制流速到合适的大小才能到星星或者气球对应的高度,然后持续时间越长,击中的星星或者气球越多,得分越高。
通过上述示例可知,本实施例中的引导目标可以为连续的线体,如山的轮廓;可以为间断的线体,如星星排列组成的线端;还可以为间断的点,如间隔分布的气球等其中的一种及以上;而其中的线体为曲线、直线,或者曲线和直线组合形式中的至少一种。
本实施例中,所起到的技术效果与上述实施例中相同,均能够满足多种训练需求,且根据可视化单元内画面形式的变化可增加训练的趣味性,达到更好的训练效果,可以对应训练使用者呼吸的时长,呼吸气的体积,呼吸气的速度控制,从而达到增强使用者心肺功能的目的。
实施例二中的方法,可作为程序而通过存储介质存储于电脑或者手机等移动设备上,或者其他显示单元上,存储介质上存储有计算机程序指令,计算机程序指令被处理器执行时实现如实施例二中所述的方法。
本发明中还请求保护一种呼吸训练器,采用实施例一中所述的***,从而实现较好的呼吸训练需求,其中的可视化单元可为独立的显示屏,而控制单元的控制输入可通过显示屏触屏的方式或者独立的手柄等操作结构。作为本实施例的优选,呼吸训练器的流通通道还可以设置一定的阻力以提高训练效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种多元化呼吸训练***,其特征在于,包括:
输入端,通过使用者嘴部与使用者呼吸道联通,所述输入端包括流通通道,以及设置于所述流通通道内的流量传感器和/或流速传感器;
数据处理单元,存储所述流通通道对所述流量传感器和/或流速传感器进行安装的位置的截面面积数据,以及与所述流量传感器和/或流速传感器连接,对二者所采集的数据进行接收及处理,且输出使用者呼吸气体随时间的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;
可视化单元,通过设定的画面形式展示所述数据处理单元所输出的至少一种变化曲线的部分或全部,供使用者观察;
控制单元,在所述可视化单元的画面形式中根据训练目的设定引导目标;
使用者以实现所述变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。
2.根据权利要求1所述的多元化呼吸训练***,其特征在于,所述可视化单元通过设定的画面形式展示所述数据处理单元所输出的变化曲线的部分,为变化曲线末端的设定范围。
3.根据权利要求1所述的多元化呼吸训练***,其特征在于,所述可视化单元通过设定的画面形式展示所述数据处理单元所输出的变化曲线的部分,为变化曲线的端点。
4.根据权利要求1所述的多元化呼吸训练***,其特征在于,所述控制单元在所述可视化单元的画面形式中所设定的引导目标是连续的线体、间断的线体、间断的点其中的一种及以上。
5.一种多元化呼吸训练方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过外置于使用者体外的流通通道与呼吸者的呼吸道联通,且在所述流通通道内的设定位置对气体的流量和/或流速进行采集;
接收所采集的流量数据和/或流速数据,与预先存储的所述设定位置的截面面积数据共同进行处理,获得使用者呼吸气体随时间的流量变化曲线、流速变化曲线和体积变化曲线中的至少一种变化曲线;
通过设定的画面形式展示至少一种变化曲线的部分或全部,供使用者观察;
在设定的所述画面形式中根据训练目的设定引导目标;
使用者以实现所述变化曲线与引导目标的设定位置关系为目的进行呼吸调整。
6.根据权利要求5所述的多元化呼吸训练方法,其特征在于,通过设定的画面形式展示所述变化曲线的部分,为变化曲线末端的设定范围。
7.根据权利要求5所述的多元化呼吸训练方法,其特征在于,通过设定的画面形式展示所述变化曲线的部分,为变化曲线的端点。
8.根据权利要求5所述的多元化呼吸训练方法,其特征在于,所述引导目标是连续的线体、间断的线体、间断的点其中的一种及以上。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求5~8中任意一项所述的方法。
10.一种呼吸训练器,其特征在于,采用如权利要求1~4中任意一项所述的***。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220311 |