[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)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810051942.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: 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（專利權(quán)）人: 成都柔電云科科技有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及呼吸監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于彈性電阻應(yīng)變片的便攜式呼吸監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

呼吸是人體重要的生理過程，對人體呼吸的監(jiān)護(hù)檢測也是現(xiàn)代運(yùn)動醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)的重要研究領(lǐng)域，作為判斷生理機(jī)能的重要指標(biāo)。但隨著人們生活水平的不斷提高，日常的健康及生理指數(shù)的監(jiān)測逐漸成為人們生活所需，而較多的監(jiān)測設(shè)備體積龐大，價(jià)格昂貴并不適用于日常消費(fèi)領(lǐng)域，因此急需便攜式的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)滿足人們?nèi)粘Ｋ琛?/p>

現(xiàn)有的便攜式呼吸監(jiān)測設(shè)備一般通過可穿戴形式佩戴于人體心肺、口鼻等監(jiān)測位置，利用傳感器感知人體呼吸的變化。授權(quán)公告號為CN202665515U的實(shí)用新型專利公開了一種便攜式睡眠呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，該方案需采集呼吸、血氧、脈率、胸部運(yùn)動、腹部運(yùn)動等多個位置參數(shù)，這樣不僅造成了運(yùn)算分析電路過于復(fù)雜，也影響人體佩戴的舒適感。

申請公布號為CN106580325A的發(fā)明專利申請公開了一種睡眠呼吸監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備環(huán)繞于用戶的腹部或胸部，由于帶體的材料和裝配件的材料均為彈性織物會隨用戶的睡眠呼吸而發(fā)生形變，通過帶體上的織物應(yīng)變傳感器監(jiān)測人體的呼吸狀態(tài)。然而，該帶體環(huán)繞于用戶的腹部或胸部，在整個環(huán)繞的較大范圍中各個不同位置的形變量具有顯著差異，例如位于胸肺部附近的型變量較大而背部形變量較小，較大的形變范圍差異不僅會產(chǎn)生難以克服的誤差，并會產(chǎn)生較大的相互干擾，進(jìn)一步降低測量的準(zhǔn)確性，從而無法獲得準(zhǔn)確的呼吸數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一至少在于，針對如何克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于彈性電阻應(yīng)變片的便攜式呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，能夠方便、舒適地佩戴，且有效地避免了不同部位之間呼吸幅度不同的相互干擾，減少了測量誤差，從而準(zhǔn)確地獲取監(jiān)測對象的呼吸曲線數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下各方面。

一種基于彈性電阻應(yīng)變片的便攜式呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，其包括：依次連接的彈性電阻應(yīng)變片、測量電路、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；放大器，用于將測量電路輸出的電壓信號的幅值放大至模數(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轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

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)的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量數(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)。

優(yōu)選的，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。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電高分子層的厚度可為1um～100um，不導(dǎo)電高分子層的厚度可為0.3mm～2mm。

優(yōu)選的，所述彈性電阻應(yīng)變片的導(dǎo)電高分子層設(shè)置為多個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。

優(yōu)選的，所述測量電路中，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輸出至放大器。

優(yōu)選的，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。

優(yōu)選的，所述測量電路、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)。