[發明專利]一種主流式人呼吸流量實時監測裝置與監測方法

在審

• 申請號: 201510247074.X
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104840201A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 楊嘉琛;陳波波;周建雄
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/087
• 分類號: A61B5/087
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本發明屬于生物醫學工程領域，具體涉及一種人呼吸流量實時監測裝置與方法。

背景技術

人呼吸流量實時監測在醫療監測中起到了越來越重要的作用。隨著醫學科技和相關理論的發展，呼吸流量檢測技術發展迅速，檢測方法也越來越多。呼吸流量的檢測方法可以分為間接法和直接法。間接檢測法是通過檢測呼吸產生的一些附加現象，來提取呼吸流量信號。直接檢測法主要包括仿生微機器人法和流量壓力傳感器法，其中流量壓力傳感器法由于測量準確且實現較為簡單而成為目前研究的熱點。相對于間接法，直接法可以提高檢測精度，實現對呼吸流量的實時檢測。呼吸流量監測方式可分為主流式和旁流式。相對于旁流式，主流式具有響應速度快、實時監測等優點。目前雖然有少數主流式呼吸監測設備實現了呼吸流量監測，但由于呼吸氣流的干擾使監測結果誤差較大，而且存在輸出信號弱等問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種主流式人呼吸流量實時監測裝置與監測方法，克服現有技術中主流式呼吸監測參數比較單一、測量誤差大的問題。

本發明的技術方案是：一種主流式人呼吸流量實時監測裝置，包括監測模塊和上位機兩部分，所述監測模塊包括呼吸管道和呼吸電路兩部分，所述呼吸管道中設有節流裝置，節流裝置前后的管道上分別設有取壓孔，兩個取壓孔之間連接有差壓式壓力傳感器。

所述呼吸管道分進氣口、中間段和出氣口三部分，所述進氣口和出氣口為圓柱形結構，中間段為長方體結構，所述節流裝置為長方體結構，設置于中間段管道的上部并與管道為一體結構，節流裝置的直角壁為圓倒角。

所述上位機為通用計算機或監護儀。

所述呼吸電路包括有微控制器電路、放大電路以及串口通信電路。

一種主流式人呼吸流量實時監測方法，利用所述主流式人呼吸流量實時監測裝置，對呼吸氣壓進行實時監測，然后根據伯努利定律和連續性定理，利用呼吸氣壓計算出呼吸流量。

本發明的有益效果為：本發明提出的主流式人呼吸流量實時監測裝置和方法實現直接在呼吸管道上對病人的呼吸流量實時監測，并能從呼吸流量波形中分析出病人生命體征狀況和相關信息，給醫生提供準確可靠的信息指導。

附圖說明

圖1主流式呼吸流量監測裝置呼吸管道結構示意圖；

圖2主流式呼吸流量監測裝置呼吸電路示意圖；

圖3本發明呼吸流量監測方法流程圖；

其中：1-取壓孔；2-節流裝置；3-圓倒角；4-進氣口；5-出氣口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步詳細的說明。

本發明的主流式呼吸流量監測裝置由監測模塊和上位機組成。上位機為通用計算機或監護儀。監測模塊主要的部分是呼吸管道，如圖1所示，呼吸氣流從進氣口4進入管道，差壓式壓力傳感器模塊置于兩個取壓孔1之間，當氣流遇到節流裝置2時，在節流裝置的前后會產生一個壓差降，可以通過兩個取壓孔1獲得的壓力求得，最后氣流經過出氣口5流出。根據流體力學原理，當氣流遇到直角壁產生渦流的現象，對實驗結果有影響，所以為了避免渦流的出現，將節流裝置的直角壁改成如圖1中3所示圓倒角，使氣流能夠平穩的過渡。監測模塊除了呼吸管道還包括呼吸電路，如圖2所示，主要有微控制器電路、放大電路以及串口通信電路。傳感器的輸出經過帶通濾波放大電路濾波放大后進入微控制器電路進行處理，最后通過串口通信電路將處理結果發送到上位機中進行進一步處理。最終在上位機上顯示出人呼吸流量波形。

其中，管道的進氣口和出氣口部分是圓柱形結構，而中間部分是長方體結構。節流裝置是整個管道設計中的重要部分。在呼吸管道的中間段管道的上部，加入一個能夠使節流孔變小的節流裝置如圖1中2所示，該節流裝置和管道是一體的，由于中間段管道是長方體結構，所以該部件設計成為一個長方體結構，同時考慮到人的呼吸受阻情況，如果形成的節流孔過小，人呼吸會變的困難。將該節流裝置的前后直角壁設計成圓倒角的形式，使氣流能夠平穩的過渡。當氣流通過該節流裝置時，氣流流速會減慢，在前后形成一個壓差降。

呼吸管道模塊和呼吸電路模塊相結合形成整個呼吸流量監測裝置，壓力傳感器的端口1和端口2分別和呼吸管道的兩個取壓孔1相連。

本發明按如下過程獲取呼吸流量參數：