[發(fā)明專利]一種基于彈性電阻應(yīng)變片的便攜式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810051942.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN107951490A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊澤宇;郭儀;廖方騏;楊柏超;高莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都柔電云科科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/08
• 分類號(hào): A61B5/08;A61B5/113
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 熊曉果

1.一種基于彈性電阻應(yīng)變片的便攜式呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：依次連接的彈性電阻應(yīng)變片、測(cè)量電路、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、通信接口，以及用于供電的直流電源；

其中，所述彈性電阻應(yīng)變片設(shè)置為直接與人體皮膚緊密粘貼的彈性結(jié)構(gòu)體，并隨著膈肌收縮而拉伸，隨著膈肌松弛而回彈，彈性電阻應(yīng)變片的電阻值隨之變化；測(cè)量電路具有與彈性電阻應(yīng)變片的引線并聯(lián)的固定阻值電阻，以及與固定阻值電阻串聯(lián)的阻值可調(diào)電阻，用于根據(jù)彈性電阻應(yīng)變片的電阻值輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)；放大器，用于將測(cè)量電路輸出的電壓信號(hào)的幅值放大至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入范圍；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于將放大器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

微處理器，用于根據(jù)固定阻值電阻和阻值可調(diào)電阻的阻值以及直流電源的電壓值，計(jì)算彈性電阻應(yīng)變片的等效電阻的阻值，根據(jù)等效電阻的阻值變化生成與彈性電阻應(yīng)變片形變量相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)中彈性電阻應(yīng)變片的電阻值的峰值及變化頻率生成體現(xiàn)呼吸深度和頻率的呼吸曲線數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性電阻應(yīng)變片包括不導(dǎo)電高分子層和導(dǎo)電高分子層，所述導(dǎo)電高分子層位于不導(dǎo)電高分子層的表面；

其中，不導(dǎo)電高分子層由第一彈性高分子復(fù)合物材料制成；導(dǎo)電高分子層由第二彈性高分子復(fù)合物材料制成；第二彈性高分子復(fù)合物材料由第一彈性高分子復(fù)合物材料和導(dǎo)電填料制成；第一彈性高分子復(fù)合物材料、第二彈性高分子復(fù)合物材料均為固化后能形成穩(wěn)定表面且拉伸比為100％～500％的高分子復(fù)合物材料；所述導(dǎo)電高分子層固化于不導(dǎo)電高分子層的表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子層的厚度為1um～100um，不導(dǎo)電高分子層的厚度為0.3mm～2mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性電阻應(yīng)變片的導(dǎo)電高分子層設(shè)置為多個(gè)U形相連接的結(jié)構(gòu)，以在相同的接觸面積下提高導(dǎo)電高分子層的形變量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量電路中，電阻應(yīng)變片一端的引線連接至直流電源，另一端與第一固定阻值電阻串聯(lián)后接地；阻值可調(diào)電阻的一端連接至直流電源，另一端與第二固定阻值電阻串聯(lián)后接地；第三固定阻值電阻與電阻應(yīng)變片的引線并聯(lián)；將第一固定阻值電阻和第二固定阻值電阻與地之間的電壓差作為電壓信號(hào)輸出至放大器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放大器電路采用ADI公司的低噪聲放大器AD8236，相應(yīng)的旁路電容為0.1μF，參考電壓為5V，增益設(shè)置電阻為2.15～210KΩ，增益系數(shù)為6.0～200.3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量電路、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、通信接口設(shè)置在同一集成電路中，且該集成電路設(shè)置在彈性電阻應(yīng)變片的不導(dǎo)電高分子層中，并在不導(dǎo)電高分子層上開口或者表面設(shè)置顯示屏，以直接顯示呼吸曲線數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括通過網(wǎng)絡(luò)與通信接口連接的數(shù)據(jù)分析服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫以及警報(bào)設(shè)備；

其中，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器通過將生成的呼吸曲線數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的各年齡段呼吸頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)呼吸曲線數(shù)據(jù)中的呼吸頻率超出與監(jiān)測(cè)對(duì)象的年齡相應(yīng)的呼吸頻率范圍時(shí)，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器生成呼吸過于緩慢或者呼吸過于急促的告警信息，并發(fā)生給相應(yīng)的警報(bào)設(shè)備。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫還用于存儲(chǔ)各年齡段呼吸幅度數(shù)據(jù)；當(dāng)呼吸曲線數(shù)據(jù)中的呼吸幅度超出與監(jiān)測(cè)對(duì)象的年齡相應(yīng)的呼吸幅度范圍時(shí)，數(shù)據(jù)分析服務(wù)器生成呼吸過于微弱或者呼吸幅度過大的告警信息，并發(fā)生給相應(yīng)的警報(bào)設(shè)備。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述警報(bào)設(shè)備包括用于進(jìn)行語音告警提示的揚(yáng)聲器、LED告警提示燈、以及人機(jī)交互界面中的提示界面。