[發(fā)明專利]一種基于熱流量測量法的微差壓傳感式生命體征采集系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110342654.2
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113143224A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋軍;渡邊嘉二郎;孫京航
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州森斯微電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/11;A61B5/318
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國強

本發(fā)明公開了一種基于熱流量測量法的微差壓傳感式生命體征采集系統(tǒng)，包括信號采集墊子、撓性連接管和微差壓傳感器；所述信號采集墊子覆蓋在床架的上表面，所述撓性連接管伸展在所述床架與信號采集墊子之間，所述撓性連接管的一端封閉，所述撓性連接管的另一端自由設(shè)置，所述撓性連接管的自由端與微差壓傳感器相連。優(yōu)點是：微差壓傳感器通過一種新的無創(chuàng)空氣壓力生命體征測量方法，檢測受試者的心率、呼吸、肢體運動以及咳嗽動作，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用高靈敏度傳感器導(dǎo)致的飽和恢復(fù)時間長、動態(tài)范圍窄、噪聲水平高以及信號噪聲比低等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生命體征信號采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于熱流量測量法 的微差壓傳感式生命體征采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

2019年至2020年，新型冠狀病毒COVID-19的爆發(fā)凸顯了遠程醫(yī)療的重要性。 在醫(yī)療中心的家庭和酒店等非醫(yī)療機構(gòu)，遠程監(jiān)測臥床患者的心率、呼吸、翻身、 咳嗽等生命體征，方便醫(yī)療專業(yè)人員找到急診患者。在這種遠程醫(yī)療中使用的設(shè) 備必須是自動的，患者只需躺在床上。

目前已經(jīng)提出了有關(guān)這種床傳感的各種傳感方法和系統(tǒng)，包括對呼吸或呼 吸暫停、心率和睡眠階段的無創(chuàng)監(jiān)測。加速度計已被用于呼吸暫停的實時檢測和 家庭健康監(jiān)測。納米纖維應(yīng)變傳感器和織物薄片已被用于心率監(jiān)測和床上測量 生理和行為信號。使用連續(xù)波多普勒雷達評估睡眠階段。增強了接近生命體征的 敏感性。采用柔性觸覺傳感器陣列研究胸部和腹部在不同臥位下的呼吸運動，并 報道了用于無干擾睡眠監(jiān)測的壓力傳感器陣列智能墊系統(tǒng)。

目前存在一種空氣壓力檢測方法，可以方便測量臥床患者的心率、呼吸、肢 體運動、咳嗽和抓撓等動作。這種方法對電磁學(xué)也是無創(chuàng)的。此外，作者還應(yīng)用 此方法來評估睡眠階段。該方法采用對電容式麥克風(fēng)傳感器進行改進而研制的 高敏感性壓力傳感器。該傳感器可以測量到2×10^-5Pa到1.0Pa的聲壓。實際 頻率范圍為0.024Hz(規(guī)范保證頻率為0.5Hz)至10kHz。詳細研究了作為敏感壓 力傳感器的傳聲器和有效操作傳感器的前置放大器的結(jié)構(gòu)和特性。

但是，壓力傳感器的敏感性比麥克風(fēng)傳感器的敏感性弱，但由于麥克風(fēng)傳感 器的改進使用，其敏感性導(dǎo)致存在固有問題。首先，敏感性高，容易飽和，動態(tài) 范圍窄。其次，電容式麥克風(fēng)傳感器是電容傳感器的一種，具有兩個實現(xiàn)電容的 電極。其中一個電極是一個永久帶電的駐極體薄膜，寬度約為25μm，面臨聲 壓。當(dāng)一個人坐在空氣管或氣墊上時，其內(nèi)部的壓力上升到幾千帕，推動和彎曲 麥克風(fēng)電極接觸另一個電極。駐極體薄膜具有很小的漏孔，以避免因高壓突變而 導(dǎo)致?lián)p壞，漏孔的大小決定了截止頻率。截止頻率與孔的大小成正比。在0.05Hz 時，孔非常小，例如1.88×10^-9m²的橫截面積。駐極體薄膜在氣管或氣墊中 因高壓而彎曲，由于空氣流過孔板而逐漸恢復(fù)形狀，使薄膜兩側(cè)的壓力相等。例 如，當(dāng)截止頻率為0.05Hz時，時間常數(shù)約為1/(2π×0.05)＝3.2s，從膜飽和 狀態(tài)恢復(fù)需要很長時間。當(dāng)壓力超過一定值時，傳聲器會失去大約3.2秒的壓 力感應(yīng)，從而產(chǎn)生不必要的生物測量值。而且，在這種飽和狀態(tài)下的信號噪聲比 比普通聲學(xué)麥克風(fēng)中使用的信號噪聲比差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱流量測量法的微差壓傳感式生命體征采 集系統(tǒng)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于熱流量測量法的微差壓傳感式生命體征采集系統(tǒng)，包括信號采集墊 子、撓性連接管和微差壓傳感器；所述信號采集墊子覆蓋在床架的上表面，所述 撓性連接管伸展在所述床架與信號采集墊子之間，所述撓性連接管的一端封閉， 所述撓性連接管的另一端自由設(shè)置，所述撓性連接管的自由端與微差壓傳感器 相連；所述微差壓傳感器包括控制器、殼體和部分位于所述殼體內(nèi)部的毛細導(dǎo)管， 所述毛細導(dǎo)管的兩端接頭均伸出所述殼體，且所述毛細導(dǎo)管的一端與所述撓性 連接管的自由端連通；所述控制器設(shè)置在所述殼體內(nèi)部，位于所述殼體內(nèi)部的毛 細導(dǎo)管內(nèi)部設(shè)置有加熱器和熱傳感器，所述加熱器和所述熱傳感器均與所述控 制器相連；