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天眼新聞(2025.03.19)研發(fā)自適應呼吸肌訓練設備!貴州醫(yī)科大學生物電子系統(tǒng)團隊取得新突破

日期:2025-03-19 來源:天眼新聞 點擊:

近日,貴州醫(yī)科大學生物與工程學院(健康醫(yī)藥現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院)曾柱教授和鄭強教授領銜的生物電子系統(tǒng)團隊聯(lián)合江漢大學和中國科學院北京納米能源研究所,開發(fā)了一款人工智能輔助的自適應呼吸肌訓練設備,該成果已在《Infomat》(影響因子:22.7)期刊上發(fā)表。該設備通過結合先進的混合納米發(fā)電傳感器技術和智能算法,實現(xiàn)了對呼吸狀態(tài)的精準感知與阻力的自動調(diào)節(jié),為運動員、慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者以及健康恢復中的人群提供了一種更加科學、便捷的訓練方式。

阻力適應性呼吸訓練器概述

本設備采用混合納米發(fā)電傳感器技術,將摩擦電和壓電特性相結合,能夠同時感知高頻和低頻信號,輸出電壓可達5伏特。通過卡門渦街效應解決了傳統(tǒng)渦輪傳感器的遲滯問題,大幅提高了數(shù)據(jù)響應速度和精確度。

智能呼吸肌訓練器的應用,傳感器顯示呼吸深度、呼吸頻率和疲勞程度

設備內(nèi)置阻力自適應程序(Resistance Self-Adaption Program,RSP),通過主控芯片實時分析呼吸數(shù)據(jù),判斷用戶的肌肉疲勞狀態(tài)并自動調(diào)節(jié)阻力。機器學習算法的引入使訓練強度能夠精準匹配用戶能力,從而優(yōu)化訓練效率。

阻力吸入和無阻力呼氣的12-D數(shù)據(jù)圖的二維主成分分析圖及其特征貢獻率

該設備適用于不同的呼吸訓練需求,例如改善肺功能、增強運動表現(xiàn)或輔助恢復神經(jīng)肌肉損傷。其傳感器的長期穩(wěn)定性(5000次循環(huán)后信號依舊穩(wěn)定)和自動化功能,使其在醫(yī)療康復和競技運動領域具有廣闊前景。

傳感器的特性

這款智能呼吸肌訓練設備不僅展示了混合納米發(fā)電傳感器在醫(yī)學工程領域的潛力,也為健康管理與康復訓練開辟了新的方向。團隊期待在后續(xù)研究中進一步完善設備功能,推動其在更多醫(yī)療場景中的應用。

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