CN110236549A - 一种肺功能测量手柄 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肺功能测量手柄，包括主机和流量管；所述流量管安装在所述主机顶部，且二者组成呈“T”形；所述流量管包括管体、咬口和压力膜；所述管体前部为圆筒状结构，后部为前小后大的喇叭状结构；本发明的有益效果在于，首先，本发明的肺功能测量手柄采用压差原理测量管体内的气体流量和压力，仅通过气体压力数据的细微变化就能实现体积、流量等数据的推具有灵敏性高，线性特征好的优点；其次，本发明的肺功能测量手柄采用三轴加速度传感器识别主机和流量管的姿态，通过算法对姿态数据进行矫正和补偿，是的压力传感器在不同的角度状态时具有比较稳定的输出值。

Description

一种肺功能测量手柄

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种肺功能测量手柄。

背景技术

肺功能检查是呼吸系统疾病的必要检查之一。主要用于检测呼吸道的通畅程度、肺容量的大小，对于早期检出肺、气道病变，评估疾病的病情严重程度及预后，评定药物或其他治疗方法的疗效，鉴别呼吸困难的原因，诊断病变部位、评估肺功能对手术的耐受力或劳动强度耐受力及对危重病人的监护等方面有重要的临床价值。目前，肺功能仪为测量仪器，可以进行肺功能测试并追踪肺部健康情况，可测量包含FVC、FEV1、FEV1/FVC等常用肺功能检测参数。

慢性呼吸系统疾病和心脑血管病、恶性肿瘤、糖尿病并称为“四大慢病”，但是公众对其的重视程度仍有待提升。慢阻肺患者超九成属轻度要早诊早治，我国慢阻肺的流行病学相关调查显示，慢阻肺患病率明显增加，40岁以上人群慢阻肺患病率十年间增长67％，患病人数也从4300万增长到9990万，接近1亿人，已经成为与高血压、糖尿病“等量齐观”的最常见慢性疾病。

慢性疾病是在发生发展过程中大部分时间是人感觉不到的疾病。慢阻肺就是其中一种。在全球范围内，大家只关注极少数中、重度慢阻肺患者的诊治，忽略了绝大多数轻度的患者。而事实上，慢阻肺的病人群体中，I-II期轻度的患者超过90％，绝大多数症状轻或无症状。而当前慢阻肺治疗的困难、病程可逆性极小的主要原因就是晚诊晚治，远落后于高血压、糖尿病等慢性病重点放在早期诊治的理念，因此肺功能的检测就显得格外重要和迫切。

发明内容

1.需要解决的技术问题

本发明的目：提供一种肺功能测量手柄，利用压差原理实现肺功能检测的高灵敏度和高线性度，同时具有便捷的操作方法和简单的结构，便于中老年人使用。

2.技术方案

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种肺功能测量手柄，包括主机和流量管；所述流量管安装在所述主机顶部，且二者组成呈“T”形；所述流量管包括管体、咬口和压力膜；所述管体前部为圆筒状结构，后部为前小后大的喇叭状结构；所述咬口设置在所述管体前端，所述管体外周壁中后部设置有传感器导管，所述压力膜安装在所述管体后端；所述主机包括壳体，以及安装在壳体上的控制模块、压力传感器、电源按键、功能按键、LCD显示屏和USB数据接口；所述压力传感器、电源按键、功能按键、LCD显示屏和USB数据接口分别与所述控制模块电性连接；所述壳体顶部开设有与所述传感器导管相适配的导管卡槽，且所述压力传感器探头安装在所述导管卡槽底部。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述控制模块包括STM32型主控芯片、电源和WIFI芯片；所述压力传感器、电源按键、功能按键、LCD显示屏和WIFI芯片与STM32型主控芯片电性连接，所述USB数据接口与STM32型主控芯片双向通信连接，所述电源为整个控制模块供电。

上述的肺功能测量手柄，其中，还包括三轴加速度传感器；所述三轴加速度传感器与所述STM32型主控芯片电性连接。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述管体外周壁中部设置有固定卡扣，所述壳体顶部设置有与所述固定卡扣相适配的固定卡槽。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述咬口外周壁设置有防滑纹路，所述咬口横截面外轮廓为椭圆形，且尺寸小于管体横截面尺寸。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述压力膜为由金属丝或尼龙丝制成的高密度网状结构。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述喇叭状结构、咬口和管体轴线重合，且喇叭状结构母线与自身轴线之间的夹角不大于20°。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述喇叭状结构长度小于管体长度。

上述的肺功能测量手柄，其中，所述传感器导管和导管卡槽接触边线安装有密封圈。

3.有益效果

综上所述的的的，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的肺功能测量手柄采用压差原理测量管体内的气体流量和压力，仅通过气体压力数据的细微变化就能实现体积、流量等数据的推具有灵敏性高，线性特征好的优点；

(2)本发明的肺功能测量手柄采用三轴加速度传感器识别主机和流量管的姿态，通过算法对姿态数据进行矫正和补偿，是的压力传感器在不同的角度状态时具有比较稳定的输出值。

附图说明

图1是本发明肺功能测量手柄的结构示意图。

图2是本发明肺功能测量手柄流量管的结构示意图。

图3是本发明肺功能测量手柄主机的结构示意图。

图4是本发明肺功能测量手柄电路原理示意图。

图5是本发明肺功能测量手柄控制模块的原理示意图。

图6是本发明实施例压力传感器的输出值与三轴加速度值的关系图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1至附图5所示，一种肺功能测量手柄，包括主机1和流量管2；所述流量管2安装在所述主机1顶部，且二者组成呈“T”形；所述流量管2包括管体3、咬口4和压力膜5；所述管体3前部为圆筒状结构，后部为前小后大的喇叭状结构301；所述咬口4设置在所述管体3前端，所述管体3外周壁中后部设置有传感器导管302，所述压力膜5安装在所述管体3后端；所述主机1包括壳体6，以及安装在壳体6上的控制模块7、压力传感器8、电源按键9、功能按键10、LCD显示屏11和USB数据接口12；所述压力传感器8、电源按键9、功能按键10、LCD显示屏11和USB数据接口12分别与所述控制模块7电性连接；所述壳体6顶部开设有与所述传感器导管302相适配的导管卡槽601，且所述压力传感器8探头安装在所述导管卡槽601底部。

所述控制模块7包括STM32型主控芯片13、电源14和WIFI芯片15；所述压力传感器8、电源按键9、功能按键10、LCD显示屏11和WIFI芯片15与STM32型主控芯片13电性连接，所述USB数据接口12与STM32型主控芯片13双向通信连接，所述电源14为整个控制模块7供电。

还包括三轴加速度传感器16；所述三轴加速度传感器16与所述STM32型主控芯片13电性连接。

所述管体3外周壁中部设置有固定卡扣303，所述壳体6顶部设置有与所述固定卡扣303相适配的固定卡槽602。

所述咬口4外周壁设置有防滑纹路401，增加口含的时候的口腔与咬口的摩擦力，防止咬口4轻易从口腔脱落，所述咬口4横截面外轮廓为椭圆形，且尺寸小于管体3横截面尺寸，此结构有助于嘴唇的包裹，防止漏气。

所述压力膜5为由金属丝或尼龙丝制成的高密度网状结构，气体流入管体3后部分气体从压力膜5的小孔中流出，当气体接近压力膜5时，流量管腔变大，气体分散向压力膜流动。由于压力膜的阻力作用，流量管腔内流入的气体会短暂的大于从压力膜孔流出的气体，气体会在流量管腔内行程积累，腔内压力变大，气体流入越快，流量管腔内累计的气体越多，产生的压力越大。腔内的压力经传感器导管302到主机1的压力传感器8。

所述喇叭状结构301、咬口4和管体3轴线重合，且喇叭状结构301母线与自身轴线之间的夹角不大于20°，所述喇叭状结构301长度小于管体3长度，采用小长度的喇叭状结构301可以减少气体流动的阻力，同时喇叭状结构301的扩展角较小，在满足气体流动压力的同时，使得气体具有一定的集中度，避免气体扩散过大而造成压力不够的情况。

所述传感器导管302和导管卡槽601接触边线安装有密封圈17，放置传感器导管302内的气体泄漏。

使用原理：使用者从所述咬口4吹气，气体从咬口4进入所述管体3的内腔，且从所述压力膜5上的小孔流出，气体在接近所述压力膜5时，所述管体3的流腔变大，气体分散相所述压力膜5流动。由于压力膜5的阻力作用，管体3内腔的气体会短暂的大于从压力膜5流出的气体，气体会在管体3内腔行程积累，腔内的气体压力变大，从而气体流动速度加快，管体3内积累的气体越来越多，产生的压力越来越大，最后，腔内的气体压力经传感器导管302到主机1的压力传感器8，经传感器导管302的气体流速和气体压力之间的关系如附图6所示。这样，通过压力传感器8测量的压力值就能反映出管体3内的气体流速值，得到了气体流速值就能通过积分运算得到体积等一系列的结果，从而完成一次肺功能测量。

本发明采用的差压式原理，差压式原理就要用到压差式传感器，压差传感器的工作原理是被测压力直接作用于传感器中的膜片上，使膜片产生微位移，用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。虽然膜片的质量很小，当精度要求很高时也会受到重力的影响，重力作用于膜片，会产生微弱信号，这些微弱信号会在检查底流速压力值的产品较大误差，所以本发明用到了三轴加速度传感器用于检测设备的姿态，通过算法对数据进行校正和补偿，使压差式传感器在不同的角度状态时有比较稳定的输出值。缓慢转动压差式传感器，此时压力传感器的输出值与S值的关系图6所示，并且S采用式(1)计算：

其中，x,y,z分别为三轴加速度传感器采集的数值。

通过这个变化关系，我们可以将压力传感器采集的数值进行补偿，这样可以过滤到重力对压力传感器的影响，从而保证测量的准确性。

以上所述的的的仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种肺功能测量手柄，其特征在于：包括主机(1)和流量管(2)；所述流量管(2)安装在所述主机(1)顶部，且二者组成呈“T”形；所述流量管(2)包括管体(3)、咬嘴(4)和压力膜(5)；所述管体(3)前部为圆筒状结构，后部为前小后大的喇叭状结构(301)；所述咬嘴(4)设置在所述管体(3)前端，所述管体(3)外周壁中后部设置有传感器导管(302)，所述压力膜(5)安装在所述管体(3)后端；所述主机(1)包括壳体(6)，以及安装在壳体(6)上的控制模块(7)、压力传感器(8)、电源按键(9)、功能按键(10)、LCD显示屏(11)和USB数据接口(12)；所述压力传感器(8)、电源按键(9)、功能按键(10)、LCD显示屏(11)和USB数据接口(12)分别与所述控制模块(7)电性连接；所述壳体(6)顶部开设有与所述传感器导管(302)相适配的导管卡槽(601)，且所述压力传感器(8)探头安装在所述导管卡槽(601)底部。

2.根据权利要求1所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述控制模块(7)包括STM32型主控芯片(13)、电源(14)和WIFI芯片(15)；所述压力传感器(8)、电源按键(9)、功能按键(10)、LCD显示屏(11)和WIFI芯片(15)与STM32型主控芯片(13)电性连接，所述USB数据接口(12)与STM32型主控芯片(13)双向通信连接，所述电源(14)为整个控制模块(7)供电。

3.根据权利要求2所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：还包括三轴加速度传感器(16)；所述三轴加速度传感器(16)与所述STM32型主控芯片(13)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述管体(3)外周壁中部设置有固定卡扣(303)，所述壳体(6)顶部设置有与所述固定卡扣(303)相适配的固定卡槽(602)。

5.根据权利要求1所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述咬口(4)外周壁设置有防滑纹路(401)，所述咬口(4)横截面外轮廓为椭圆形，且尺寸小于管体(3)横截面尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述压力膜(5)为由金属丝或尼龙丝制成的高密度网状结构。

7.根据权利要求1所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述喇叭状结构(301)、咬口(4)和管体(3)轴线重合，且喇叭状结构(301)母线与自身轴线之间的夹角不大于20°。

8.根据权利要求7所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述喇叭状结构(301)长度小于管体(3)长度。

9.根据权利要求1所述的一种肺功能测量手柄，其特征在于：所述传感器导管(302)和导管卡槽(601)接触边线安装有密封圈(17)。