CN103340631A

CN103340631A - 最大正负压检测装置及其检测方法

Info

Publication number: CN103340631A
Application number: CN2013102752408A
Authority: CN
Inventors: 李小霞; 严荣国; 李开宾; 杨池; 陈倩
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明提供了一种对用户的呼吸回路进行最大正负压检测的最大正负压检测装置，其特征在于，具有：收集罩，密封覆盖在用户的嘴部来收集由呼吸回路输出的气体；正负压检测腔，包括气压传输腔和气压检测腔；传感模块，包括设置在气压检测腔体的底部的气压传感器和密封设置在气压检测腔的侧壁中的接插件；控制显示模块，包括控制单元和与控制单元连接的显示单元；以及供电模块，为控制显示模块提供电源，其中，气压传输腔具有一个上端开口、比上端开口的直径细的下端开口，收集罩过盈密封插接在上端开口中，下端开口与气压检测腔一体连接，接插件的一端与在气压检测腔内部的气压传感器相连，接插件的另一端与在气压检测腔外部的控制单元相连接。

Description

最大正负压检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种便携式呼吸气压测量装置，特别涉及一种最大正负压检测装置。

背景技术

呼吸测量是肺功能检查的重要组成部分，除了临床检查、体质普查中的需要之外，在运动医学、军事医学以及医学科学研究中，呼吸测试都具有十分重要的意义。

目前，市场上普遍使用的测试呼吸功能的仪器一般都用来测试肺功能。在肺功能测试中，分有静态肺容量和动态肺容量，静态肺容量例如有潮气量、补吸气量、残气量、功能残气量以及肺活量等，动态肺容量例如有用力肺活量、最大呼气中段流量以及最大通气量等。一般而言，测试肺的通气功能检测指数有：脉搏血氧饱和度、动脉氧分压和氧合指数等。

针对肺功能检测，经常用到的检测仪器和检测方法，可被分为无创测量和有创测量。其中，无创测量的仪器主要有肺量计、呼吸速度描记器、肺功能计，有创测量主要有气管插管测量。

但是，上述检测仪器和检测方法各有缺陷，例如肺活量计：体积大、重量重，系统误差大，线性度不高，温度补偿不完善，数据读取困难。呼吸速度描记器：系统误差大，线性度不高，温度补偿不完善。肺功能计存在精度低的缺陷。气管插管这种有创测量的缺点是，所采用的仪器庞大、昂贵，使用过程中舒适度低、容易感染等。针对肺功能检测，呼气最大正负气压是人体呼吸系统功能指标的一个重要参数，而市场上却没有一种专门仪器用于测试最大呼吸正负气压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实时反应出检测结果、检测结果准确度高、使用舒适的最大正负压检测装置及其最大正负压检测方法。

本发明提供的一种对用户的呼吸回路进行最大正负压检测的最大正负压检测装置，具有这样的特征，具有:收集罩，密封覆盖在用户的嘴部来收集由呼吸回路输出的气体；正负压检测腔，包括气压传输腔和气压检测腔；传感模块，包括设置在气压检测腔体的底部的气压传感器和密封设置在气压检测腔的侧壁中的接插件；控制显示模块，包括控制单元和与控制单元连接的显示单元；以及供电模块，为控制显示模块提供电源，其中，气压传输腔具有一个上端开口、比上端开口的直径细的下端开口，收集罩过盈密封插接在上端开口中，下端开口与气压检测腔一体连接，接插件的一端与在气压检测腔内部的气压传感器相连，接插件的另一端与在气压检测腔外部的控制单元相连接。

在本发明的最大正负压检测装置中，还可以具有这样的特征：最大正负压检测装置还具有一个腔体盖、一个底座以及一个密封圈，其中，腔体盖和底座之间通过密封圈紧密连接，以形成气压检测腔。

在本发明的最大正负压检测装置中，还可以具有这样的特征：其中，气压传感器固定安装在底座上。

在本发明的最大正负压检测装置中，还可以具有这样的特征：其中，控制单元为ATmega32型的单片机，显示单元为液晶显示屏，气压传感器通过串口总线连接单片机，单片机通过串行外设接口总线与液晶显示屏连接，单片机根据由气压传感器采集来的气压信息，来控制液晶显示屏以实时显示检测信息。

在本发明的最大正负压检测装置中，还可以具有这样的特征：最大正负压检测装置的整体高度范围为18cm至22cm，其中，最大正负压检测装置的直径最大位置为整体呈圆柱体造型的正负压检测腔，最大直径范围为5cm至8cm。

在本发明的最大正负压检测装置中，还可以具有这样的特征：其中，气压传感器的绝对压力测量范围为60kPa至140kPa，相对大气压测量范围为-41kPa至39kPa，精确度为0.0001kPa。

另外，本发明还提供了一种利用上面任一项的最大正负压检测装置来对呼吸回路进行最大正负压检测的最大正负压检测方法中，可以具有这样的特征，具有以下步骤：收集罩与气压传输腔紧密插接；通过密封覆盖用户的嘴部，收集罩将收集的气体完全送至气压检测腔中；气压传感器采集气压检测腔中气体压力，将气体压力信号传输到控制单元，控制单元实时检测气压检测腔内部的气体压力；控制单元将接收到的气体压力数据处理后送到显示单元进行实时显示。

本发明的作用和效果：

根据本发明提供的最大正负压检测装置及其最大正负压检测方法，因为采用了收集罩来完全收集用户嘴部呼出的气体，收集罩过盈密封插接在气压传输腔的上端开口中，那么由用户嘴部呼出的气体可全部传输到气压检测腔中，密闭的气压检测腔可以使得压力传感器能够实时检测出用户呼吸的最大正负气压，最大正负气压信息传输给控制单元，经过控制单元的处理将气压数据传输给显示单元，对检测信息进行实时显示。并且，与用户嘴部进行无间隙的密封测量，同时收集罩过盈密封插接在气压传输腔的上端开口中，可确保在气体采集过程中没有气体的泄漏，实现了气压检测腔的气密性，所采用的气压传感器的测量气压数值可为正值，也可为负值，精确度很高，保证了测量数据的精密度，进而实现了整个最大正负压检测装置的检测准确性。另外，仅仅通过嘴部的收集罩来收集呼吸回路的气体，而无需在人体内放置仪器或者传感器，大大减少检测过程中的不适感。

所以，本发明提供的最大正负压检测装置及其最大正负压检测方法能够实时反应出检测结果、检测结果准确度高、使用舒适。

附图说明

图1是本发明的实施例中最大正负压检测装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例中最大正负压检测装置的电气连接示意图；以及

图3是本发明的实施例中最大正负压检测方法的流程示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的实施例中最大正负压检测装置的结构示意图。

如图1所示，在本实施例中，最大正负压检测装置10包括收集罩11、正负压检测腔12、传感模块13、控制显示模块14以及供电模块15。

收集罩11密封覆盖住用户的嘴部，用于收集由用户呼吸回路所输出的气体。收集罩11具有一个本体11a和与该本体11a一体连通形成的管体11b，管体11b插入正负压检测腔12中，本体11a具有向外开口的圆弧型开口，可完全适应用户的嘴部并且覆盖住嘴部。收集罩11可从正负压检测腔12中整体安装上去或者拆卸下来，以方便对收集罩11进行拿取或者更换。

正负压检测腔12包括一个气压传输腔16和一个气压检测腔17。在本实施例中，气压传输腔16采用刚性管体，气压传输腔16具有较细的上端开口16a和较粗的下端开口16b，上端开口16a的直径为10mm，而下端开口16b的直径为15mm，上端开口16a比下端开口16b的直径更细。收集罩11过盈密封插接在上端开口16a中，下端开口16b与气压检测腔17一体连接。那么，收集罩11、正负压检测腔12所形成的密闭腔体，确保气体没有泄露，可使得用户呼吸回路所输出的气体能够完全进入该气压检测腔17中。最大正负压检测装置10具有一个腔体盖18、一个底座19以及一个为橡胶材料的密封圈20，腔体盖18和所述底座19之间通过密封圈20紧密连接。图1中未显示的，气压检测腔17整体呈圆柱体造型，分别位于如图1中左、右两处以及由于剖视图而未显示出来的前、后两处，利用总共四个螺钉螺栓组21将腔体盖18、底座19以及圆形的密封圈20之间固定连接到一起，以形成密封的气压检测腔17。

在本实施例中，最大正负压检测装置10的整体高度范围为20cm，总重量为0.5kg左右。最大正负压检测装置10的直径最大位置为正负压检测腔12，该正负压检测腔12整体呈圆柱体造型，最大直径为6cm。

传感模块13包括气压传感器13a和接插件13b。气压传感器13a被设置在气压检测腔17的底部，被固定安装在最大正负压检测装置10的底座19上，用于检测出气压检测腔17内部的气体压力。接插件13b被密封设置在气压检测腔17的侧壁中，接插件13b的一端与在气压检测腔17内部的气压传感器13a相连，接插件13b的另一端与在气压检测腔17外部的控制单元相连接。通过该接插件13b，气压传感器13a与位于气压检测腔17体外部的控制显示模块14相连接。其中，该气压传感器13a的测量气压数值可为正值，也可为负值，绝对压力测量范围为60kPa至140kPa，即相对大气压测量范围为-41kPa至39kPa，精确度为0.0001kPa，测量数据的精密度较高。

控制显示模块14，包括控制单元14a和显示单元14b。显示单元14b与控制单元14a连相接。供电模块15与控制显示模块14连接，为控制显示模块14提供电源。在本实施例中，控制单元14a采用ATMEL公司AVR系列ATmega32型的单片机，显示单元14b采用LCD液晶显示屏。

图2是本发明的实施例中最大正负压检测装置的电气连接示意图。

如图2所示，在本实施例中，气压传感器13a通过串口总线22连接单片机，即与控制单元14a连接。单片机通过串行外设接口总线23与液晶显示屏连接，即控制单元14a通过串行外设接口总线23与显示单元14b连接。

位于气压检测腔17中的气压传感器13a检测到气压信号，通过串口总线22将气压信号传输到ATmega32型单片机，ATmega32型单片机对气压信号进行适当处理之后，通过串行外设接口总线23将最后显示的信号传输到液晶显示屏中进行实时显示。

如图1和图2所示，气压传感器13a和控制单元14a之间的串口总线22就是通过被密封设置在气压检测腔17的侧壁中的接插件13b中，从气压传感器13a连接到单片机的，保证了气压检测腔17的密闭性。

如图3所示，另外，本发明还提供了一种利用上述最大正负压检测装置10对呼吸回路进行最大正负压检测的最大正负压检测方法，具有以下步骤：

S-0：在使用最大正负压检测装置10时，打开供电模块15的电源开关；

S-1：将收集罩11紧密插接在气压传输腔16中，用户在收集罩11中用力吸气和呼气；

S-2：收集罩11密封覆盖住用户的嘴部，收集罩11将收集的气体完全送至气压检测腔17中；

S-3：气压传感器13a采集到气压检测腔17中气体压力，将气体压力信号传输到控制单元14a，控制单元14a实时检测气压检测腔17内部的气体压力；

S-4：控制单元14a将接收到的气体压力数据处理后送到显示单元14b；

S-5：显示单元14b就能够实时显示所测气体的压力值，就可得到用户呼吸回路的最大正负压。

实施例的作用与效果

根据本实施例提供的最大正负压检测装置及其最大正负压检测方法，因为采用了收集罩来完全收集用户嘴部呼出的气体，收集罩过盈密封插接在气压传输腔的上端开口中，那么由用户嘴部呼出的气体可全部传输到气压检测腔中，密闭的气压检测腔可以使得压力传感器能够实时检测出用户呼吸的最大正负气压，气压传感器十分灵敏，精确度为：0.0001kPa，所以几乎只要气压发生变化就能检测到，同时，所采用的ATmega32型单片机的运算速度也比较高，所采用的数据传输方式也能够保证数据快速传输，最大正负气压信息传输给控制单元，经过控制单元的处理将气压数据传输给显示单元，对检测信息进行实时显示。并且，与用户嘴部进行无间隙的密封测量，同时收集罩过盈密封插接在气压传输腔的上端开口中，可确保在气体采集过程中没有气体的泄漏，并且，又由于添加一个圆形的气密性橡胶垫圈，然后用四个螺钉螺栓组将气压检测腔体密封，进一步实现了气压检测腔的气密性，抗干扰强。所采用的气压传感器的测量气压数值可为正值，也可为负值，绝对压力测量范围：60kPa~140kPa，即相对大气压测量范围为：-41kPa~39kPa，精确度为：0.0001kPa，从而保证了测量数据的精密度，进而实现了整个最大正负压检测装置的检测准确性、测量灵敏。另外，仅仅通过嘴部的收集罩来收集呼吸回路的气体，而无需在人体内放置仪器或者传感器，大大减少检测过程中的不适感。

在本实施例中，最大正负压检测装置的总体高度为20cm，整个装置的直径最大处为6cm，总重量为0.5kg。在本发明中，最大正负压检测装置的整体高度范围为18cm至22cm，最大正负压检测装置的直径最大位置为整体呈圆柱体造型的正负压检测腔，最大直径范围为5cm至8cm。小巧轻便，可放在手上、桌子上，使用起来十分方便。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种对用户的呼吸回路进行最大正负压检测的最大正负压检测装置，其特征在于，具有：

收集罩，密封覆盖在所述用户的嘴部来收集由所述呼吸回路输出的气体；

正负压检测腔，包括气压传输腔和气压检测腔；

传感模块，包括设置在所述气压检测腔体的底部的气压传感器和密封设置在所述气压检测腔的侧壁中的接插件；

控制显示模块，包括控制单元和与所述控制单元连接的显示单元；以及

供电模块，为所述控制显示模块提供电源，

其中，所述气压传输腔具有一个上端开口、比所述上端开口的直径细的下端开口，所述收集罩过盈密封插接在所述上端开口中，所述下端开口与所述气压检测腔一体连接，

所述接插件的一端与在所述气压检测腔内部的所述气压传感器相连，所述接插件的另一端与在所述气压检测腔外部的所述控制单元相连接。

2.根据权利要求1中所述的最大正负压检测装置，其特征在于：

所述最大正负压检测装置还具有一个腔体盖、一个底座以及一个密封圈，

其中，所述腔体盖和所述底座之间通过所述密封圈紧密连接，以形成所述气压检测腔。

3.根据权利要求2中所述的最大正负压检测装置，其特征在于：

其中，所述气压传感器固定安装在所述底座上。

4.根据权利要求1中所述的最大正负压检测装置，其特征在于：

其中，所述控制单元为ATmega32型的单片机，所述显示单元为液晶显示屏，

所述气压传感器通过串口总线连接所述单片机，所述单片机通过串行外设接口总线与所述液晶显示屏连接，所述单片机根据由所述气压传感器采集来的气压信息，来控制所述液晶显示屏以实时显示检测信息。

5.根据权利要求1中所述的最大正负压检测装置，其特征在于：

所述最大正负压检测装置的整体高度范围为18cm至22cm，

其中，所述最大正负压检测装置的直径最大位置为整体呈圆柱体造型的所述正负压检测腔，最大直径范围为5cm至8cm。

6.根据权利要求1中所述的最大正负压检测装置，其特征在于：

其中，所述气压传感器的绝对压力测量范围为60kPa至140kPa，相对大气压测量范围为‐41kPa至39kPa，精确度为0.0001kPa。

7.一种利用权利要求1中所述的最大正负压检测装置对呼吸回路进行最大正负压检测的最大正负压检测方法，其特征在于，具有以下步骤：

所述收集罩与所述气压传输腔紧密插接；

通过密封覆盖所述用户的嘴部，所述收集罩将收集的气体完全送至所述气压检测腔中；

所述气压传感器采集所述气压检测腔中气体压力，将气体压力信号传输到所述控制单元，所述控制单元实时检测所述气压检测腔内部的气体压力；

所述控制单元将接收到的气体压力数据处理后送到显示单元进行实时显示。