[發明專利]一種可穿戴的呼吸檢測裝置及呼吸測量方法

有效

• 申請號: 201811523766.2
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109730679B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉向陽;吳榮輝;林和志;馬麗蕓;范旭偉;郭洋洋
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊玉芳;楊唯

本發明提供一種可穿戴的呼吸檢測裝置及呼吸測量方法，涉及智能穿戴設備領域。此裝置包括包括貼身服裝本體、呼吸傳感器和信號處理器。呼吸傳感器，固定于服裝本體對應胸腔的部位，包括應變傳感器及固定在應變傳感器兩端的電極材料；其中，應變傳感器包括導電內芯和彈性封裝層。信號處理器，固定在所述服裝本體，用于將所述呼吸傳感器輸出的信號轉換成可視化數據。此裝置與人體貼合度高，結構簡單且靈敏度高。本發明提供一種呼吸測量方法，檢測方法簡單有效，能實時檢測并獲得被測者呼吸頻次和幅度信息。

技術領域

本發明涉及智能穿戴設備領域，且特別涉及一種可穿戴的呼吸檢測裝置及呼吸測量方法。

背景技術

目前，呼吸信號測試的傳感器主要有呼吸罩式傳感器，或腰帶式硬質材料的傳感器，不符合人體美工學，且體積較大，不方便攜帶，無法實現實時監測。因此，需要一種可直接檢測到呼吸信號的智能服裝，便于攜帶，實用有效。

已發表的檢測呼吸信號的穿戴式傳感器織物或腰帶主要是基于片狀材料。如專利CN 107997768 A和CN 205568948 U公開了將壓電片將呼吸產生的壓力信號轉換為電信號的方法，其感應靈敏度不高。且需要引入額外的應變片，結構復雜，缺乏柔性。

因此，研究柔性、可穿戴的呼吸檢測裝置用于實時檢測和反應人體在不同狀態下的呼吸信號，具有非常大的研究和實用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可穿戴的呼吸檢測裝置，此呼吸檢測裝置與人體貼合度高，結構簡單且靈敏度高。

本發明的另一目的在于提供一種呼吸測量方法，以柔性可貼覆的呼吸傳感器為測量單位，其電阻隨著呼吸過程的變化而變化，且其電阻信號易于采集和處理，能實時檢測并獲得被測者呼吸頻次和幅度信息。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種可穿戴的呼吸檢測裝置，包括：

貼身服裝本體；

呼吸傳感器，固定于所述服裝本體對應人體胸腔的部位，所述呼吸傳感器包括應變傳感器及固定在所述應變傳感器兩端的電極材料；其中，所述應變傳感器包括導電內芯和對所述導電內芯進行封裝的彈性封裝層；

信號處理器，固定在所述服裝本體，包括依次連接的信號采集模塊、信號處理模塊、無線信號傳輸模塊、電源模塊和信號顯示模塊，用于將所述呼吸傳感器輸出的信號轉換成可視化數據；其中，所述信號采集模塊與所述呼吸傳感器連接。

進一步地，所述應變傳感器為紗線形狀，所述應變傳感器的直徑為0.1mm～10mm，長度為0.1cm～20cm。

進一步地，所述呼吸傳感器按人體的周向布置，固定于所述服裝本體對應人體胸腔的部位。

進一步地，所述應變傳感器按照以下步驟制備：

S1，制備棉紗線；

S2，將所述棉紗線氧化石墨烯溶液中浸漬20～40min后烘干，重復浸漬和烘干步驟2～5次，得到預制內芯；

S3，將所述預制內芯進行碳化處理，得到所述導電內芯；

S4，用導電膠將所述電極材料固定在所述導電內芯兩端后，采用PDMS涂覆在所述導電內芯表面形成所述彈性封裝層，獲得預制傳感器；

S5，將所述預制傳感器以0.1～2mm/s速度進行拉伸，拉伸長度為3～8mm，得到所述應變傳感器。

進一步地，所述棉紗線由多根經過等離子處理20～40min后獲得的親水性單股棉紗加捻形成。

進一步地，在步驟S3中，所述碳化處理步驟為：以1～10℃/min的速度升溫至650～950℃處理25～45min。