一种自调整式呼吸训练器的制作方法

本发明涉及医疗辅助设备，尤其涉及一种自调整式呼吸训练器。

背景技术：

1、呼吸训练器能够通过增加阻抗来对人体的呼吸肌群进行有效训练，在增加吸气肌和呼气肌的耐力与强度，改善人体心肺功能，提高肺活量，因此在多个领域均有着广泛的应用。

2、尤其是在医疗方面与体育方面，面对肺功能受损的患者以及需要强化呼吸肌群的运动员，呼吸训练器能够很好地发挥显著效果，同样的在日常的生活中，通过呼吸训练能够增强自身体质，增强身体免疫力，获得更好的体魄。

3、目前市面上的呼吸训练器一般采用纯机械结构，难以做到自如控制呼气、吸气训练同步并且精准控制阻抗大小的效果，并且在训练过程中的阻抗大小会产生变化，设定的训练负载模糊不准确，难以做到后期统计反馈以及训练计划的制定修改。

4、例如公开号“cn212214512u”，公开了“一种呼吸科用呼吸训练装置”，包括呼吸训练内筒，所述呼吸训练内筒的顶部螺纹设置有呼吸训练外筒，且呼吸训练内筒和呼吸训练外筒的内部滑动设置有呼吸训练顶紧组件，所述呼吸训练外筒底部筒体的一侧通过通气管固定设置有呼吸罩组件，患者通过呼吸罩组件和通气管向呼吸训练内筒内吹气，推动呼吸训练密封盘向上移动，当呼吸训练密封盘越过泄气孔时，呼吸训练内筒内的压力降低，呼吸训练密封盘在顶紧弹簧的作用下自动复位，如此反复，实现患者的呼吸训练过程，呼吸训练内筒和呼吸训练外筒螺纹连接，通过调节呼吸训练内筒和呼吸训练外筒之间的相对位置，来调节顶紧弹簧对呼吸训练密封盘的顶紧力，从而实现呼吸训练强度的调节。但是在实际应用中，通过弹簧进行反复复位，弹簧的弹性力会随着弹簧的被压缩程度产生变化，这会导致患者在进行训练过程中所受到的阻抗大小产生变化，同时不易根据患者的康复训练强度进行调整，同时不能满足吸气康复训练的使用。

技术实现思路

1、针对背景技术中提到的现有技术存在训练过程中阻抗大小变化、不易调整强度以及不能满足吸气康复训练的问题，本发明提供了一种自调整式呼吸训练器，能够对阻抗的大小进行精准的定量控制，使得患者在训练过程中负荷量处于可控范围内，方便后期对于患者训练计划进行分析调整，并能够根据患者的训练强度进行气路通道的调整适应，来获得不同的阻抗，并且能够对吸气肌进行训练，同时一个呼吸循环能够进行呼气肌与吸气肌的同时训练。

2、本发明的第二发明目的是能够根据患者的训练需求，在一次呼吸过程中，患者无需脱离呼吸训练器，便可单独增加呼气或吸气过程的阻抗，单独缓解相对呼吸过程的阻抗，达到单方面训练的效果。

3、本发明的第三发明目的是，能够在单独增加呼气阻抗和单独增加吸气阻抗之间实现快速切换。

4、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

5、一种自调整式呼吸训练器，包括有控气阀套，所述控气阀套包括有斜侧壁，所述控气阀套包括有呼吸接口和大气接口，所述呼吸接口与大气接口之间设置有活动阀塞，所述活动阀塞的边沿与斜侧壁之间形成有气路通道。本发明中的呼吸阻抗设置是通过气路通道实现的，活动阀塞抵接在斜侧面上，控气阀套两端分别是呼吸接口与大气接口，当活动阀塞进行移动时会与斜侧面之间产生间隙，该间隙便是气路通道，此时气路通道连通呼吸接口与大气接口，呼吸接口与患者呼吸道连接，大气接口与外界空气连接，并且由于气路通道是通过活动阀塞活动与空气阀套之间的间隙产生，气路通道的管路面积远小于呼吸接口与大气接口因此由于小孔节流的作用，若通过气路通道的气体流量保持不变，当气路通道的通流面积变小时，大气接口与呼吸接口处的压力差将变大；反之，当通流面积变大时，大气接口与呼吸接口的压力差则变小，会产生阻抗，这个阻抗不论是在气体从呼吸接口输送到大气接口，还是从大气接口输送到呼吸接口，均会有阻抗的产生，因此在同一个呼吸过程中可以对呼气肌与吸气肌进行训练，并且活动阀塞可以人为控制动作，例如接上控制电机或者通过滑杆的滑动与固定进行活动调整，因此在训练过程中气路通道的大小是恒定不变的，患者在呼吸过程的开始阶段就会受到阻抗作用的影响，且阻抗的大小与理想设定值相同，能够将理想的负荷加载在肌肉的整个收缩舒张过程中，而不是像弹簧阻抗，在弹簧压缩前期产生的阻抗力较小，会有部分训练不达标的时间，本发明的方案对于患者的训练计划制定与反馈更为直观方便。

6、作为优选，所述控气阀套外套接有阀体外壳，所述阀体外壳活动连接有驱动外壳，所述驱动外壳内设置有驱动组件，所述驱动组件与活动阀塞连接。呼吸训练器包括有阀体外壳与驱动外壳，控气阀套设置在阀体外壳内部，并与活动阀塞组成了空气阀门，在患者的呼吸过程中产生阻抗并控制阻抗的大小，在驱动外壳内设置有驱动组件，驱动组件与活动阀塞连接，控制活动阀塞的前后运动，以此来控气路通道，其中阀体外壳与驱动外壳之间同轴设置，患者使用过程中手握驱动外壳，进行训练，在驱动外壳上还设置有柔性垫，提高用户的使用舒适感，并且握紧时的接触面积，提高握紧程度，防止打滑，阀体外壳与驱动外壳之间为可拆卸连接，便于对其进行自由更换来匹配不同的使用患者，例如有些患者可以直接通过在阀体外壳上连接咬嘴进行呼吸训练，而有些患者则需要将呼吸接口直接连接在气管内部进行训练，会导致咬嘴甚至阀体外壳的适应性更换，因此将阀门部件与驱动部件分别放置于阀体外壳与驱动外壳内，有利于后期提高器材的适应性。

7、作为优选，所述驱动组件包括有驱动杆，所述驱动杆一端连接活动阀塞，另一端连接有驱动源，所述驱动杆上设置有齿槽，所述齿槽与驱动源啮合。驱动源与驱动杆之间通过齿槽连接，驱动杆连接活动阀塞通过驱动源与驱动杆之间的齿轮啮合回来控制驱动杆的位移，从而控制气路通道的大小，驱动杆上设置的齿槽与驱动源之间进行啮合，能够保证传动的稳定性，传动精度高，并且可以连接不同的齿轮组实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动，能够根据驱动外壳与阀体外壳之间的位置关系进行灵活性调整，在驱动杆上设置有卡槽，在活动阀塞上设置有凸起，卡槽与凸起之间的卡合连接增大了连接的稳定性，同时在活动阀塞的凸起外圈上再设置第二卡槽，第二卡槽与驱动杆上的卡槽外壁卡合连接，使得驱动杆与活动阀塞之间的连接关系更加牢固。

8、作为优选，所述驱动源包括有输出端，所述输出端连接有减速齿组，所述减速齿组与齿槽之间设置有斜齿轮组件。驱动源包括但不限于驱动电机，并在驱动外壳内设置有电源以及控制面板，控制面板用于对驱动电机的转动方向，转动量进行控制，并根据患者需求，可以配合患者的呼吸过程进行波形运动，通过反复的来回运动控制在呼气或吸气过程中减小气路通道面积增大阻抗，在相对的吸气或呼气过程中增大气路通道的面积减小阻抗，实现单方面训练患者呼气肌或吸气肌的目的，此方案实现了本发明的第二发明目的；在输出端上设置有减速齿组，能够在保证驱动力的基础上，减小运动的速率，增加传送的平稳性，并且由于患者的呼吸肌群本身较为虚弱，又经过负载训练控制力下降，也避免活动阀塞运动过快将呼吸接口内的气体推回患者呼吸道造成二次伤害，由于驱动外壳与阀体外壳之间是同轴连接的，因此输出端与驱动杆之间的位置关系是水平的，通过斜齿轮组件传递能够增大啮合面积，使得传递效果更好，同时减少噪音和冲击，提高使用体验以及机械寿命。

9、作为优选，所述阀体外壳上设置有外窗，所述控气阀套靠近大气接口一侧设置有内孔，所述大气接口通过内孔与外窗连通外界。在阀体外壳上开设外窗使得阀体外壳的内部空间与外界空气相连通，在控气阀套上开设的内孔能够进一步连通大气接口与外界空气，使得大气接口与外界大气的连通性更好。

10、作为优选，所述阀体外壳内套接有第一连接座，所述驱动外壳内套接有第二连接座，所述第一连接座与第二连接座卡合连接，所述第一连接座上设置有第一导向筒，所述第二连接座上设置有第二导向筒，所述第一导向筒与第二导向筒套接驱动杆。阀体外壳和驱动外壳通过第一连接座与第二连接座之间卡合连接进行可拆卸连接，其中第一连接座与第二连接座上设置有第一道相同与第二导向筒，将整个驱动杆套接在上面，使得驱动杆的传动更加平稳，避免了活动阀塞的位置偏移，起到了精准控制气路通道开合程度的作用，其中设置驱动杆与活动阀塞同轴，使得驱动杆对于活动阀塞的推拉力传递更为均匀；其中在第一导向筒外套接一个弹簧件，弹簧件的一端抵接在第一连接座上，另一端抵接在活动阀塞上，当驱动源停止工作时，驱动杆失去了动力限制，此时弹簧件的复原力成为活动阀塞的新驱动源，带动活动阀塞抵接在斜侧壁上，进行密封隔绝，方便在重新启动驱动源时，能够对活动阀塞的位置进行更好地固定；驱动杆靠近活动阀塞的端部设置有挡片，弹簧件的一端抵接在挡片而非活动阀塞上，避免了弹性力抵接活动阀塞从而使其产生脱离驱动杆的力。

11、作为优选，所述第一导向筒内设置有限位槽，所述驱动杆上设置有限位片，所述限位槽与限位片滑动连接。第一导向筒内设置有限位槽，限位槽与限位片卡合连接，限位片平行驱动杆的轴向方向设置，避免了驱动杆在传动过程中受到径向传动力的影响或整个呼吸训练器翻转产生的惯性影响，导致驱动杆发生周向旋转，从而使得齿槽脱离斜齿轮组件，保证了传动的稳定性，与此同时，在斜齿轮组件上同轴连接有直齿轮，直齿轮与齿槽啮合，减少了斜齿轮轴向推动力的影响，减小驱动杆对导向筒的挤压力，减小摩擦力，减少干涉，提高使用寿命。

12、作为优选，所述阀体外壳包括有呼吸腔，所述呼吸腔连通呼吸接口，所述呼吸腔连接有测压管，所述测压管远离呼吸腔一端连接有压力传感器。阀体外壳包括有呼吸腔，患者的呼吸气流首先进入到阀体外壳内的呼吸腔，再进入到控气阀套内的呼吸接口，呼吸接口的气压值与呼吸腔内的气压值相同，通过测压管连通呼吸腔与压力传感器，能够实时记录患者的呼吸压力值的变化，并与计划的设定值进行对比，通过控制面板对驱动电机进行控制，从而调整气路通道的大小，来调整阻抗；其中测压管在阀体外壳内，测压管贯穿第一连接座和第二连接座与驱动外壳内的导管连接，导管的另一端连接在压力传感器上，压力传感器设置在控制面板上，测压管另一端贯穿斜侧壁连通呼吸腔，在训练过程中，测压管将患者的呼出气压通过导管传递到压力传感器，再通过控制面板调节驱动电机，形成一个完整的闭环反馈通道。

13、作为优选，所述活动阀塞包括有连接中心，还包括有若干内分片，所述内分片一端铰接在活动阀塞的边沿处，另一端能抵接在连接中心上。连接中心与驱动杆的端部连接，连接中心与活动阀塞的边沿之间连接有若干加强筋，在相邻的加强筋之间设置有内分片，内分片由轻量化硬板材料制成，受气流影响较大，内分片的一端铰接在活动阀塞的边沿上，另一端抵接在连接中心上，若抵接在连接中心靠近大气接口一侧，当患者呼气时，气流从呼吸接口传递到大气接口，此时气流传递有两个通道，包括气路通道和内分片开启通道，启示小孔节流效果降低，患者呼气阻抗减小，减少对于呼气肌的负担，当患者吸气时，气流从大气接口向呼吸接口流通，使得内分片被气流回冲，端部抵接在连接中心上，内分片关闭通道，气流全部从气路通道回流，小孔节流效果增强，阻抗增加，患者吸气肌得到训练，其中在呼气过程中由于气路通道与内分片开启通道均有气流流过，内分片上下受到气流影响保持与气流平行位置，不会干涉气流，此方案可以使得患者在单独训练某一项呼吸过程时，不用反复脱离呼吸训练器，尤其是适用于通过气管使用呼吸训练器，不便反复拿取的患者，此方案实现了本发明的第二发明目的；进一步地，将活动阀塞的两个端面上均设置与驱动杆卡合的卡槽，当进行呼气训练时，直接将活动阀塞反向连接驱动杆即可；更进一步地，在驱动杆内部设置活动杆，活动杆与驱动杆内部通过复位弹簧连接，活动杆端部设置有转换槽，在连接中心上设置弹簧柱塞，弹簧柱塞在不受外力作用下可以活动到转换槽内，在初始状态弹簧柱塞不与转换槽卡合，复位弹簧的弹力远大于弹簧柱塞，此时弹簧柱塞受到活动杆挤压力远离圆心凸起，内分片能够抵接在其上一侧，需要转换呼气吸气时，驱动电机带动驱动杆回退，使得活动杆端部拨片与第一连接筒抵接，驱动电机继续运动，复位弹簧被拉伸，此时活动杆静止，活动阀塞一直后退直至与活动杆上的转换槽卡合，弹簧柱塞回缩，内分片失去抵接点，能够在活动阀塞两侧自由摆动，此时通过呼吸接口吸气或呼气，使得内分片全部限制在所需要一侧，复位驱动电机，活动杆在复位弹簧的带动下回缩，弹簧柱塞脱离转换槽，重新凸起，此时内分片完成转换可以抵接在弹簧柱塞另一侧，其中为了便为呼气、吸气时内分片容易改变朝向，设置铰接处的活动范围在0°-180°之间，与中心轴线之间存在夹角，此方案实现了本发明的第三发明目的。

14、作为优选，所述活动阀塞边沿处铰接有若干外展片，所述外展片远离活动阀塞一端能抵接在斜侧壁上。在活动阀塞的边沿处铰接有外展片，外展片另一端在气流的作用下能够抵接在斜侧壁上，相邻外展片之间留有间隙，随着外展片的展开程度增加，间隙的面积也逐渐增大，随着活动阀塞的前后运动，改变活动阀塞与斜侧壁之间的气路通道，该气路通道的大小为外展片的可展开范围当气路通道变大时，外展片在受到气流影响下的展开程度变大，从而使得外展片之间的间隙面积变大，从而控制阻抗大小，当产生反方向气流时，外展片回缩，气路通道没有阻碍，阻抗减小，此方案中真正的气路通达大小由外展片之间的间隙控制，因此需要控制原本的气路通道的面积始终保持一个较大的面积，从而在反向流通时的阻抗较小；进一步地，当需要进行换向时，驱动电机带动活动阀塞后退至外展片能够完全展开的位置，此时外展片能够自由摆动而不抵接斜侧壁，通过吸气或呼气将外展片限制在活动阀塞的同一侧，驱动电机回复后，外展片完成换向，此方案的换向过程简单快捷，并且气路通道受到外展片的分割，气流从多个分离的外展片之间的间隙流出，施加的阻抗效果更好。

15、本发明的有益效果如下：

16、（1）通过活动阀塞能够对阻抗的大小进行精准的定量控制，使得患者在训练过程中负荷量处于可控范围内，并能够根据患者的训练强度进行气路通道的调整适应，来获得不同的阻抗；

17、（2）通过小孔节流原理，能够实现呼气与吸气均能够进行产生阻抗，能够针对不同患者进行调整，适用范围更广；

18、（3）通过控制面板控制驱动电机，根据患者的呼出频率来调整控制气路通道的大小，能够单独增加呼气或吸气时的阻抗，产生针对性的康复训练；

19、（4）减速齿组能够降低驱动电机的传动速率，增大传动功率，使得驱动效果更稳定，同时减少驱动速率，避免呼吸接口的气压回弹，对患者造成二次伤害；

20、（5）测压管连接压力传感器，对呼吸腔的压力进行实时检测，来修正气路通道的面积大小，达到理想的训练负荷，并且能够根据患者呼吸气压变化，控制驱动电机，带动活动阀塞进行来回运行，产生波动气压差，帮助患者进行排痰训练；

21、（6）通过内分片与外展片，实现呼吸训练器的自适应调节气路通道的作用，增大训练项的阻抗，减少非训练项的阻抗，达到针对性训练的效果；

22、（7）能够在不拆除训练器的情况下，通过驱动电机运动，配合呼气或吸气产生的气流改变内分片与外展片的活动范围，改变阻抗的设定，实现呼气训练与吸气训练的反转。