本發(fā)明涉及健康監(jiān)測(cè)，具體為一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其腰帶。

背景技術(shù)：

1、呼吸監(jiān)測(cè)是指通過(guò)各種技術(shù)手段，對(duì)人體的呼吸過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)或定期的監(jiān)測(cè)和分析，以評(píng)估呼吸功能狀態(tài)和健康狀況。人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)是指使用各種傳感器和設(shè)備，實(shí)時(shí)采集和分析人體在進(jìn)行腹式呼吸時(shí)產(chǎn)生的生理信號(hào)，從而評(píng)估呼吸狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)模式的技術(shù)。

2、現(xiàn)有腹式呼吸監(jiān)測(cè)設(shè)備大多只監(jiān)測(cè)呼吸次數(shù)和呼吸頻率，無(wú)法提供關(guān)于呼吸的運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)、動(dòng)力學(xué)指標(biāo)和生物學(xué)指標(biāo)以及運(yùn)動(dòng)相關(guān)信息的全方位數(shù)據(jù)，且大多僅監(jiān)測(cè)腰腹前部的腹式呼吸情況，監(jiān)測(cè)范圍不夠全面，無(wú)法反映腰腹部不同部位的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和肌肉活動(dòng)情況，難以進(jìn)行精細(xì)化的監(jiān)測(cè)和分析。

3、所以我們提出了一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其腰帶，以便于解決上述中提出的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其腰帶，以解決上述背景技術(shù)提出的現(xiàn)有技術(shù)存在著功能單一、監(jiān)測(cè)范圍有限等問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：傳感器模塊、數(shù)據(jù)可視化模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、云端平臺(tái)、安全模塊、呼吸訓(xùn)練模塊；

4、其中，傳感器模塊實(shí)時(shí)采集壓力、慣性、肌電數(shù)據(jù)，并對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸至云端平臺(tái)；

5、數(shù)據(jù)處理與分析模塊接收傳感器模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并再次對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析處理后的數(shù)據(jù)，識(shí)別呼吸模式、呼吸周期、呼吸肌肉活動(dòng)模式，計(jì)算呼吸頻率、深度、效率指標(biāo)，評(píng)估呼吸健康狀況并建立呼吸健康模型，最后，預(yù)測(cè)使用者呼吸健康狀況并提供訓(xùn)練方案；

6、數(shù)據(jù)可視化模塊將數(shù)據(jù)處理與分析模塊中的數(shù)據(jù)及使用者的呼吸變化趨勢(shì)通過(guò)圖表和曲線(xiàn)的形式進(jìn)行展示；

7、云端平臺(tái)用于存儲(chǔ)使用者基本信息、呼吸數(shù)據(jù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)，將使用者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份與其他健康監(jiān)測(cè)設(shè)備連接進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和功能擴(kuò)展，使用者通過(guò)遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)云端平臺(tái)，查看自己的呼吸數(shù)據(jù)和訓(xùn)練進(jìn)度；

8、安全模塊對(duì)使用者數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并驗(yàn)證使用者身份；

9、呼吸訓(xùn)練模塊根據(jù)使用者呼吸數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)曲線(xiàn)，提供呼吸訓(xùn)練方案。

10、傳感器模塊包括壓力傳感器、慣性傳感器、表面肌電信號(hào)傳感器；

11、其中，壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)腹式呼吸的頻率和深度，以及呼吸完成度；慣性傳感器用于收集運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)、速度和軌跡并建立人體三維模型；表面肌電信號(hào)傳感器用于測(cè)量和分析肌肉收縮時(shí)發(fā)出的肌電信號(hào)，反映腰腹部肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)。

12、數(shù)據(jù)處理與分析模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、信號(hào)識(shí)別單元、特征提取單元、呼吸評(píng)估單元、呼吸健康模型單元、訓(xùn)練方案生成單元；

13、其中，數(shù)據(jù)預(yù)處理單元中，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理去除噪聲和干擾，提取有用的信號(hào)特征；

14、信號(hào)識(shí)別單元通過(guò)模式識(shí)別來(lái)識(shí)別呼吸信號(hào)的特征，并將其與已知的呼吸模式進(jìn)行對(duì)比，從而判斷呼吸狀態(tài)；

15、特征提取單元使用特征提取來(lái)提取數(shù)據(jù)中的特征參數(shù)；

16、呼吸評(píng)估單元根據(jù)提取的特征參數(shù)，使用呼吸生理學(xué)模型計(jì)算呼吸指標(biāo)并評(píng)估呼吸健康狀況；

17、呼吸健康模型單元使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和使用者特征，建立呼吸健康模型，預(yù)測(cè)使用者的未來(lái)呼吸健康狀況；

18、訓(xùn)練方案生成單元根據(jù)使用者的呼吸數(shù)據(jù)和訓(xùn)練目標(biāo)，生成呼吸訓(xùn)練方案。

19、數(shù)據(jù)可視化模塊包括圖表生成單元、動(dòng)畫(huà)展示單元、三維模型展示單元、肌電圖展示單元、實(shí)時(shí)反饋單元、操作界面單元、設(shè)置單元、數(shù)據(jù)查看單元、訓(xùn)練引導(dǎo)單元、數(shù)據(jù)分享單元、聯(lián)網(wǎng)單元、語(yǔ)音交互單元；

20、云端平臺(tái)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)分析單元、模型訓(xùn)練單元、數(shù)據(jù)共享單元、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)單元、使用者管理單元、服務(wù)監(jiān)控單元；

21、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元通過(guò)使用nosql數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和管理使用者的呼吸數(shù)據(jù)；

22、數(shù)據(jù)分析單元通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘?qū)κ褂谜叩暮粑鼣?shù)據(jù)進(jìn)行建模和分析，并生成分析結(jié)果；

23、模型訓(xùn)練單元通過(guò)支持向量機(jī)根據(jù)使用者的呼吸數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)曲線(xiàn)，訓(xùn)練模型并優(yōu)化模型性能。

24、數(shù)據(jù)共享單元使用數(shù)據(jù)加密和授權(quán)機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性；

25、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)單元使用restful?api提供云端平臺(tái)的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)接口；

26、使用者管理單元通過(guò)使用者注冊(cè)、登錄、密碼管理、權(quán)限控制來(lái)確保使用者賬戶(hù)的安全；

27、服務(wù)監(jiān)控單元通過(guò)性能監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控云端平臺(tái)的服務(wù)狀態(tài)。

28、呼吸訓(xùn)練模塊包括訓(xùn)練方案生成單元、訓(xùn)練引導(dǎo)單元、呼吸游戲單元、訓(xùn)練效果評(píng)估單元、呼吸模式識(shí)別單元、呼吸肌肉活動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、呼吸生理學(xué)知識(shí)庫(kù)；

29、訓(xùn)練方案生成單元通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)根據(jù)使用者的呼吸數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)曲線(xiàn)，生成呼吸訓(xùn)練方案；訓(xùn)練引導(dǎo)單元根據(jù)呼吸訓(xùn)練方案和使用者反饋，提供語(yǔ)音提示、視覺(jué)及觸覺(jué)提示，引導(dǎo)使用者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練；呼吸游戲單元通過(guò)設(shè)計(jì)呼吸模擬呼吸使使用者在游戲中進(jìn)行呼吸訓(xùn)練；訓(xùn)練效果評(píng)估單元根據(jù)使用者的呼吸數(shù)據(jù)和訓(xùn)練進(jìn)度，評(píng)估使用者的呼吸訓(xùn)練效果；呼吸模式識(shí)別單元通過(guò)聚類(lèi)分析識(shí)別使用者的呼吸模式，并根據(jù)呼吸模式調(diào)整訓(xùn)練方案；呼吸肌肉活動(dòng)監(jiān)測(cè)單元使用表面肌電信號(hào)傳感器監(jiān)測(cè)使用者的呼吸肌肉活動(dòng)情況，并根據(jù)肌肉活動(dòng)情況調(diào)整訓(xùn)練方案；呼吸生理學(xué)知識(shí)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)呼吸生理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、呼吸訓(xùn)練的方法、呼吸健康信息，給予使用者查看。

30、一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)腰帶，包括腰帶，所述腰帶的一側(cè)開(kāi)設(shè)有l(wèi)型槽體，l型槽體上設(shè)有橡膠滑槽，橡膠滑槽的內(nèi)部滑動(dòng)連接有多個(gè)固定塊，傳感器模塊設(shè)置于固定塊之間，所述腰帶上開(kāi)設(shè)有用于收納線(xiàn)束的矩形通孔。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、本發(fā)明將傳感器模塊集成在腰帶中，實(shí)現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)采集，能夠全面監(jiān)測(cè)腹式呼吸的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和生物學(xué)指標(biāo)。腰帶采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要安裝或拆卸傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)更靈活的監(jiān)測(cè)，即可根據(jù)需要監(jiān)測(cè)的位置選擇性地安裝模塊，或根據(jù)使用者體型調(diào)整模塊位置，提高佩戴舒適度和數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性。傳感器覆蓋腰腹部的前側(cè)、后側(cè)和兩側(cè)，能夠更全面地監(jiān)測(cè)腹式呼吸的動(dòng)作模式，包括腹部的擴(kuò)張和收縮程度、呼吸速度、運(yùn)動(dòng)軌跡以及腰腹部肌肉的活動(dòng)狀態(tài)。

33、本發(fā)明將慣性傳感分析應(yīng)用于腹式呼吸監(jiān)測(cè)，通過(guò)三軸加速度計(jì)和陀螺儀收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，建立人體三維模型，分析呼吸時(shí)的身體姿態(tài)變化，提供更直觀的運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)。并采用高精度肌電信號(hào)采集設(shè)備，測(cè)量和分析肌肉收縮時(shí)發(fā)出的肌電信號(hào)，反映腰腹部肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和功能狀態(tài)，提供更精準(zhǔn)的生物學(xué)指標(biāo)。

34、上述概述僅僅是為了說(shuō)明書(shū)的目的，并不意圖以任何方式進(jìn)行限制。除上述描述的示意性的方面、實(shí)施方式和特征之外，通過(guò)參考附圖和以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明進(jìn)一步的方面、實(shí)施方式和特征將會(huì)是容易明白的。

技術(shù)特征：

1.一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：傳感器模塊、數(shù)據(jù)可視化模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：傳感器模塊包括壓力傳感器、慣性傳感器、表面肌電信號(hào)傳感器；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)處理與分析模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、信號(hào)識(shí)別單元、特征提取單元、呼吸評(píng)估單元、呼吸健康模型單元、訓(xùn)練方案生成單元；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)可視化模塊包括圖表生成單元、動(dòng)畫(huà)展示單元、三維模型展示單元、肌電圖展示單元、實(shí)時(shí)反饋單元、操作界面單元、設(shè)置單元、數(shù)據(jù)查看單元、訓(xùn)練引導(dǎo)單元、數(shù)據(jù)分享單元、聯(lián)網(wǎng)單元、語(yǔ)音交互單元。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：還包括云端平臺(tái)、安全模塊、呼吸訓(xùn)練模塊；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：云端平臺(tái)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)分析單元、模型訓(xùn)練單元、數(shù)據(jù)共享單元、遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)單元、使用者管理單元、服務(wù)監(jiān)控單元；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：呼吸訓(xùn)練模塊包括訓(xùn)練方案生成單元、訓(xùn)練引導(dǎo)單元、呼吸游戲單元、訓(xùn)練效果評(píng)估單元、呼吸模式識(shí)別單元、呼吸肌肉活動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、呼吸生理學(xué)知識(shí)庫(kù)；

8.一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)腰帶，其特征在于：包括腰帶(10)，所述腰帶(10)的一側(cè)開(kāi)設(shè)有l(wèi)型槽體(11)，l型槽體(11)上設(shè)有橡膠滑槽(1011)，橡膠滑槽(1011)的內(nèi)部滑動(dòng)連接有多個(gè)固定塊(1012)，傳感器模塊設(shè)置于固定塊(1012)之間，所述腰帶(10)上開(kāi)設(shè)有用于收納線(xiàn)束的矩形通孔(13)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其腰帶，涉及健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，一種人體腹式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：傳感器模塊、數(shù)據(jù)可視化模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、云端平臺(tái)、安全模塊、呼吸訓(xùn)練模塊；本發(fā)明將壓力傳感器、慣性傳感器和表面肌電信號(hào)傳感器集成在腰帶中，能夠全面監(jiān)測(cè)腹式呼吸的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和生物學(xué)指標(biāo)。腰帶采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要安裝或拆卸傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)更靈活的監(jiān)測(cè)，傳感器覆蓋腰腹部的前側(cè)、后側(cè)和兩側(cè)，能夠更全面地監(jiān)測(cè)腹式呼吸的動(dòng)作模式，包括腹部的擴(kuò)張和收縮程度、呼吸速度、運(yùn)動(dòng)軌跡以及腰腹部肌肉的活動(dòng)狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：杜鑫程,耿瑨,曹軻燁,房家旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15