[发明专利]一种呼吸动作反馈训练系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种呼吸动作反馈训练系统，特别是一种胸背向过载呼吸动作反馈训练系统。呼吸动作反馈训练系统是一种用模拟压力系统模拟过载，对被试者进行呼吸训练以对抗过载，并通过生理信号测量进行监测和分析的装置。

背景技术

过载训练一般采用离心机。适用对象为航天员和飞行员。

人类长期生活在地面，其身体结构和生理功能已经完全适应了地球1G环境。当飞船在上升或返回过程中，或者飞机在做大机动动作时，航天员和飞行员要耐受几倍甚至十几倍于自身体重的过载作用，这对于常人来说，显然是难以忍受的，有时甚至可能引起损伤和危及生命；虽然航天员和飞行员都通过了超重耐力适应性选拔，具备了一定的耐受水准，但若长期不经受训练，超重耐力水平也将很难提高和维持，更谈不上在实际的飞行中适应超重环境了。因此，超重耐力训练必须贯穿航天员和飞行员训练的始终。在实际的胸背向过载作用下，人的呼吸功能会受到很大的影响，在4～5G时，人的潮气量减少，呼吸频率加快；6～8G出现胸痛，呼吸变得困难；更高G值作用时则可能引起呼吸严重困难、胸痛难以忍受。消除胸背向过载作用时的呼吸困难和胸痛症状直接关系到人体胸背向过载耐力的提高。

现有的抗胸背向过载呼吸动作训练是在离心机上进行的，需要多人协同合作才能完成，准备时间长，而且训练必须按照设定好的程序进行，灵活性较差，安全系数也不够高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于胸背向过载训练的呼吸动作反馈系统。

本发明的特征在于，含有模拟压力部、生理信号采集处理部和微控制器，其中：

模拟压力部，包括：胸部加载装置、腹部加载装置、胸部加载砝码和腹部加载砝码，其中：

胸部加载装置，下表面具有人体胸廓形状，与胸部接触表面粘接柔性材料，所述胸部加载砝码用螺栓固定在所述胸部加载装置上表面；

腹部加载装置，下表面具有人体腹部形状，表面粘接柔性材料，所述腹部加载砝码用螺栓固定在所述腹部加载装置上表面；

生理信号采集处理部，含有：肌电信号采集处理器、心电信号采集处理器、皮温信号采集处理器、呼吸信号采集处理器，以及皮阻信号采集处理器，其中：

肌电信号采集处理器，含有：两对肌电电极、输入端和所述两对肌电电极的输出端相连的前置放大器、输入端和所述前置放大器相连的高通滤波电路、输入端和所述高通滤波电路相连的低通滤波电路、以及输入端和低通滤波电路相连的第一主放大器；

心电信号采集处理器，含有：两对心电电极、输入端和所述两对心电电极的输出端相连的前置放大器、输入端和所述前置放大器相连的高通滤波电路、输入端和所述高通滤波电路相连的低通滤波电路、以及输入端和低通滤波电路相连的第二主放大器；

皮温信号采集处理器，含有依次串联的皮温传感器、测量电桥、输入放大器和第三主放大器；

呼吸信号采集处理器，含有：第一对呼吸电极、第二对呼吸电极、50KHz激励电路、第一放大检波电路、第一滤波放大电路、150KHz激励电路、第二放大检波电路、第二滤波放大电路和自动回零电路，其中：

第一对呼吸电极，输入端和所述50KHz激励信号输出电路的第一输出端相连，输出端和所述第一放大检波电路的第一输入端相连，

第一放大检波电路，第二输入端和所述50KHz激励电路的第二输出端相连，

第一滤波放大电路，输入端和所述第一放大检波电路的输出端相连，

第二对呼吸电极，输入端和所述150KHz激励信号输出电路的第一输出端相连，输出端和所述第二放大检波电路的第一输入端相连，

第二放大检波电路，第二输入端和所述150KHz激励电路的第二输出端相连，

第二滤波放大电路，输入端和所述第二放大检波电路的输出端相连，

自动回零电路，第一输入端和所述第一滤波放大电路的输出端相连，第二输入端和所述第二滤波放大电路的输出端相连，所述自动回零电路的控制信号输出端同时与所述第一滤波放大电路、第二滤波放大电路这两个滤波放大电路的控制信号输入端相连，

皮阻信号采集处理器，含有：一对皮阻电极、直流激励电源和信号检测电路，所述一对皮阻电极的输出端与所述信号检测电路的输入端相连；

微控制器，集成有A/D转换器，所述A/D转换器的各输入端分别与所述第一主放大器、第二主放大器、第三主放大器、第一滤波放大电路、第二滤波放大电路以及信号检测电路的各对应输出端相连，所述微控制器输出的各数字信号经CAN收发器发送至上位机，所述微控制器和CAN收发器之间有一个光电隔离电路。