一種便攜式的智能呼吸機及其智能調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種便攜式的智能空氣凈化裝置及其智能調(diào)控系統(tǒng)，具體涉及一種便 攜式的智能呼吸機及其智能調(diào)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境污染的日趨嚴重，空氣質(zhì)量的不斷惡化，人們對生存環(huán)境的訴求也在不 斷增加，對生活品質(zhì)的追求也在不斷提升。近年來熱銷的各種空氣凈化器無疑成了人們用 來凈化空氣的新寵，但絕大多數(shù)的凈化器是安裝在室內(nèi)，用來凈化室內(nèi)相對較大空間內(nèi)的 空氣。當人們不得不走出房門在室外活動，例如戶外鍛煉、上下班、路邊等車等等。
[0003] 目前適合個人使用的，便于攜帶的空氣凈化裝置，除了最常用的各種口罩，就是功 能簡易的空氣凈化器。這種凈化器存在以下缺陷：首先，凈化器供氣量的調(diào)節(jié)只能通過手動 按鍵操作，無法實現(xiàn)根據(jù)使用者在不同狀態(tài)下對供氣量大小的需求變化智能調(diào)節(jié)，舒適性 不夠，操作不便；其次，現(xiàn)有的便攜式凈化器無法實現(xiàn)把供氣量信息與用戶的心率等身體狀 況、指標實時顯示，用戶體驗較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種新型的便攜式的智能呼 吸機及其智能調(diào)控系統(tǒng)，能根據(jù)用戶的身體特征和心率數(shù)據(jù)，實時調(diào)控凈化器的輸氣量而 且可以實時顯不。
[0005] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] 一種便攜式的智能呼吸機，包括：智能空氣凈化器主體和智能手環(huán)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，所述呼吸機還包括一面罩。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，所述面罩底部有進氣孔，通過輸氣軟管與凈化器主體相連。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，所述智能空氣凈化器主體內(nèi)包括MCU+BLE -體控制器，所述BLE低功 耗藍牙，實時接收所述智能手環(huán)的供氣量數(shù)據(jù)；所述MCU微控制器根據(jù)此供氣量數(shù)據(jù)控制 凈化器的輸氣量。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，所述智能空氣凈化器主體包括外殼和由所述外殼形成的封閉的過濾 腔體，所述過濾腔體內(nèi)設置有控制主板、渦輪風扇和濾網(wǎng)，所述MCU+BLE -體控制器設置在 所述控制主板上。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，所述MCU微控制器根據(jù)所述供氣量數(shù)據(jù)控制所述渦輪風扇調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 速，輸送凈化后的潔凈空氣通過所述輸氣軟管，最終到面罩供使用者呼吸。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，所述智能手環(huán)的主板包含MCU微控制器和心率傳感器，可以實現(xiàn)以 下主要功能：心率監(jiān)測、計步，以及根據(jù)心率等身體狀況信息計算凈化器合適的供氣量，從 而實現(xiàn)對凈化器供氣量的智能調(diào)控。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，所述智能手環(huán)發(fā)送的供氣量數(shù)據(jù)，是根據(jù)不同使用者，或某位使用者 的身體特征、心率變化計算得出。具體說明、算法描述如下：
[0014] 醫(yī)學研宄表明，人體的心肺機能、呼吸頻率、心率變化跟年齡、性別、身高、體重、活 動狀態(tài)等諸多因素有關(guān)。臨床醫(yī)學在實踐中總結(jié)出了這些人體指標與呼吸通氣量、心率的 相關(guān)性。我們參考了相關(guān)的研宄成果并結(jié)合大量實驗總結(jié)出以下公式：
【主權(quán)項】
1. 一種便攜式的智能呼吸機，包括：智能空氣凈化器主體和智能手環(huán)。 優(yōu)選地，所述呼吸機還包括一面罩。 優(yōu)選地，所述面罩底部有進氣孔，通過輸氣軟管與凈化器主體相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式的智能呼吸機，其特征在于，所述智能空氣凈化器主 體內(nèi)包括MCU+BLE -體控制器，所述BLE低功耗藍牙，實時接收所述智能手環(huán)的供氣量數(shù) 據(jù)；所述MCU微控制器根據(jù)此供氣量數(shù)據(jù)控制凈化器的輸氣量。 優(yōu)選地，所述智能空氣凈化器主體包括外殼和由所述外殼形成的封閉的過濾腔體，所 述過濾腔體內(nèi)設置有控制主板、渦輪風扇和濾網(wǎng)，所述MCU+BLE-體控制器設置在所述控 制主板上。 優(yōu)選地，所述MCU微控制器根據(jù)所述供氣量數(shù)據(jù)控制所述渦輪風扇調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，輸送凈 化后的潔凈空氣通過所述輸氣軟管，最終到面罩供使用者呼吸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式的智能呼吸機，其特征在于，所述智能手環(huán)的主板 包含MCU微控制器和心率傳感器，可以實現(xiàn)以下主要功能：心率監(jiān)測、計步，以及根據(jù)心率 等身體狀況信息計算凈化器合適的供氣量，從而實現(xiàn)對凈化器供氣量的智能調(diào)控。 優(yōu)選地，所述智能手環(huán)發(fā)送的供氣量數(shù)據(jù)，是根據(jù)不同使用者，或某位使用者的身體特 征、心率變化計算得出。具體說明、算法描述如下： 醫(yī)學研宄表明，人體的心肺機能、呼吸頻率、心率變化跟年齡、性另I」、身高、體重、活動狀 態(tài)等諸多因素有關(guān)。臨床醫(yī)學在實踐中總結(jié)出了這些人體指標與呼吸通氣量、心率的相關(guān) 性。我們參考了相關(guān)的研宄成果并結(jié)合大量實驗總結(jié)出以下公式：
其中： MRV(Minute Respiratory Volume):每分鐘通氣量。此產(chǎn)品中實際輸送到面罩的供氣 量。 MVV(Maximum Ventilation Volume):分鐘最大通氣量。有公式： 男性：MVV = [86. 4-(0. 522 XAGE)] X SA，--（公式 2) 女性:MVV = [71. 3-(0. 474XAGE)] XSA，--（公式 3) 其中：AGE為年齡（歲）；SA為體表面積（單位m2)，有公式： 男性：SA = 0· 0061 XH+0. 0128XW-0. 1529,--（公式 4) 女性：SA = 0· 00586XH+0. 0126XW-0. 0461，--（公式 5) 其中：H為身高（cm)，W為體重（Kg)。 TV(Tidal Volume):潮氣量（L/min)。平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣量。有公式： TV = WX0. 01，其中W為體重（kg)。--（公式6) RR (Respiratory rate):呼吸頻率（次/min)。有公式： RR = HR/4,--（公式 7) 其中： HROfeart Rate):心率（次/min)，心臟每分鐘跳動的次數(shù)。 MHR (Maximum Heart Rate):最大心率（次/min) 〇 有公式：MHR = 220-AGE--（公式8) RHR (Resting Heart Rate):靜息心率（次/min)。平靜呼吸時的心率。 VE(Minute Ventilation VE):靜息通氣量（L/min)。平靜呼吸時每分鐘吸入或呼出的 氣量。有公式： VE = TVXRR，M#RR = RHR/4 --（公式 9) THR(Target Heart Rate):靶心率（次/min)。適宜鍛煉的最大心率。有公式： THR = (MHR-RHR) X 0. 75+RHR --（公式 10) 通過以上10個公式，可以得出某位使用者隨心率變化所需供氣量值。 公式1中·
為與使用者年齡、性別、體重、身高相關(guān)的常量。每位使用者在使 用前輸入自己的身體指標到手機APP，會得出適合自己的一條"通氣量-心率"曲線。 公式8中MHR是使用者在特定年齡時能承受的最大心率理論值。通常，心率達到公式 10中的THR靶心率值時，不應繼續(xù)增加運動負荷。否則會引起身體不適。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式的智能呼吸機，其特征在于，所述智能手環(huán)的主板還 包括BLE低功耗藍牙控制器及天線。
5. -種權(quán)利要求1至4任一項所述的便攜式的智能呼吸機的智能調(diào)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括上述的便攜式的智能呼吸機和手機APP。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述手機APP主要功能包括： 1) 設置使用者身體指標數(shù)據(jù)并上傳到智能手環(huán)，作為算法的輸入因子； 2) 顯示使用者身體指標數(shù)據(jù)、手環(huán)和凈化器電池狀態(tài)等； 3) 提醒用戶給手環(huán)或凈化器充電； 4) 手機與手環(huán)通過藍牙連接的情況下，可以定時上傳數(shù)據(jù)到云服務器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，上述功能1中，所述使用者身體 指標數(shù)據(jù)包括當前的實時數(shù)據(jù)，或已上傳到云服務器的歷史數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，歷史數(shù)據(jù)至少可 保存一年。優(yōu)選的，上述身體指標數(shù)據(jù)包括年齡、性別、身高、體重、心率、輸氣量等。 優(yōu)選地，上述功能4中，如果手環(huán)在使用中但未連接手機，數(shù)據(jù)會在手環(huán)中暫存，直到 與手機建立連接并上傳到手機，進而上傳到云服務器。優(yōu)選地，暫存時間最長24小時。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項所述的智能調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述手機APP支持 iOS和Android手機平臺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的智能調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述云服務器為阿里 云。云數(shù)據(jù)庫為MySQL。手機APP以固定格式上傳數(shù)據(jù)到云服務器，為每位用戶在數(shù)據(jù)庫中 建立獨立賬號。用戶的數(shù)據(jù)在云服務器中至少保留一年。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種便攜式的智能呼吸機及其智能調(diào)控系統(tǒng)，所述呼吸機包括智能空氣凈化器主體和智能手環(huán)。本發(fā)明的呼吸機通過智能算法實現(xiàn)了對所述呼吸機的輸氣量的智能調(diào)控，減少了人為操控帶來的繁瑣，提高了使用者的舒適性。本發(fā)明的系統(tǒng)通過手機APP可以顯示使用者的實時心率、歷史心率數(shù)據(jù)、當前呼吸通氣量、記步等信息。實現(xiàn)了良好的用戶體驗。
【IPC分類】G06F19-00, A62B9-00, G05B19-042, A61B5-0205, A62B7-10
【公開號】CN104759043
【申請?zhí)枴緾N201510160504
【發(fā)明人】楊彬
【申請人】楊彬, 孫紅
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月7日