[發(fā)明專利]一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測(cè)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410580662.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN104274177A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉一
• 主分類號(hào): A61B5/08
• 分類號(hào): A61B5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)量呼吸的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于呼吸感應(yīng)體積描記技術(shù)的呼吸周期檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

睡眠呼吸暫停低通氣綜合征是一種具有潛在危險(xiǎn)的病癥，可能誘發(fā)心肌梗死、腦血管意外等病癥，嚴(yán)重的情況下，甚至發(fā)生睡眠中猝死，危及生命。通過對(duì)患者睡眠呼吸情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以發(fā)現(xiàn)睡眠呼吸暫停綜合癥的長(zhǎng)度和頻度，不僅可以幫助患者診治，而且可以極早預(yù)防各種并發(fā)癥的發(fā)生，提高患者的存活率。但現(xiàn)在市場(chǎng)上的設(shè)備價(jià)格昂貴、體積龐大，只能在專業(yè)醫(yī)院使用，不利于普及與推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種利用光柵和光電二極管陣列測(cè)量呼吸頻率的裝置，包連接在腹帶上的光柵、光電二極管陣列、信號(hào)處理模塊、比較器、發(fā)光二極管和單片機(jī)。光柵通過彈性材料固定在腹帶上，并且位于固定連接在腹帶上的發(fā)光二極管和光電二極管陣列之間。在呼吸過程中，由于腹部體積的變化引起腹帶中光柵相對(duì)于光電二極管的位置發(fā)生變化。光電二極管陣列檢測(cè)光柵的運(yùn)動(dòng)的變化并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)處理電路對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行放大處理，比較器對(duì)相鄰的兩個(gè)光電二極管采集并放大的電信號(hào)進(jìn)行比較，單片機(jī)采集所述比較后的結(jié)果來判別呼氣和吸氣的過程，從而計(jì)算出患者的呼吸率和周期。

本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的有益改進(jìn)有如下兩個(gè)方面。

(1)?本設(shè)計(jì)基于光電二極管陣列的呼吸檢測(cè)傳裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，無需對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的放大濾波等處理，有效地防止了其他信號(hào)的干擾。

(2)?在數(shù)據(jù)處理方面簡(jiǎn)單化，硬件成本低對(duì)，可連續(xù)、實(shí)時(shí)地檢測(cè)患者的呼吸頻率和周期。

附圖說明

附圖1?為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

附圖2?為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。

附圖3為通道X和通道Y波形圖。

附圖4?為本發(fā)明的處理流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，如圖1所示，腹帶1通過彈簧5固定在外殼6上。光柵3連接在腹帶1上，并且位于發(fā)光二極管2和光電二極管陣列4之間。發(fā)光二極管2和光電二極管陣列4固定在外殼6上。在呼吸過程中，由于腹部體積的變化能夠引起腹帶中光柵相對(duì)于光電二極管的位置發(fā)生變化。

如圖2所示，系統(tǒng)主要包括：由帶光柵3的腹帶1、發(fā)光二極管2、光電二極管陣列4、信號(hào)處理模塊7、比較器8和單片機(jī)9構(gòu)成。所述光電二極管陣列4連接到信號(hào)處理模塊7，信號(hào)處理模塊7連接到比較器8，比較器8連接到單片機(jī)9。在呼吸過程中，由于腹部體積的變化引起腹帶中光柵相對(duì)于光電二極管的位置發(fā)生變化。光電二極管陣列檢測(cè)光柵的運(yùn)動(dòng)的變化并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)處理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，單片機(jī)采集信號(hào)來判別呼氣和吸氣的過程，計(jì)算出患者的呼吸率和周期。信號(hào)處理模塊電路把光電二極管檢測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓，光強(qiáng)則電壓高，光弱則電壓低。圖2所示信號(hào)處理模塊的輸出端A、B、C、D分別是光電二極管陣列中四個(gè)光電二極管檢測(cè)到的光強(qiáng)。光柵是明暗相間的，當(dāng)明條紋在光電二極管前，則輸出電壓高；當(dāng)暗條紋在光電二極管前則輸出低電壓。

光柵的周期恰好是比四個(gè)光電二極管的總距離L小一點(diǎn)。圖3是測(cè)量得到的通道X和通道Y的信號(hào)，從圖3中可以看到，通道X和通道Y的信號(hào)波形是一樣的，只是光柵運(yùn)動(dòng)的方向不同，決定了通道X和通道Y的邊沿變化的先后順序。若圖2中的光柵向上運(yùn)動(dòng)，則通道X的上升沿比通道Y的上升沿早，通道X的下降沿也比通道Y的下降沿早。若圖2中的光柵向下運(yùn)動(dòng)，則通道X的上升沿比通道Y的上升沿早，通道X的下降沿比通道Y的下降沿早。

圖4是單片機(jī)模塊內(nèi)部運(yùn)行的測(cè)量呼吸頻率的軟件流程圖。本系統(tǒng)通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，判斷呼吸的過程中光柵的運(yùn)動(dòng)方向，通過單片機(jī)對(duì)光柵運(yùn)動(dòng)方向的判斷，從而判斷呼吸的運(yùn)動(dòng)過程，從而計(jì)算出呼吸的周期和頻率。

本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。