CN110464360B - 一种光电柔性传感器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光电柔性传感器及其应用，其包括：发射传感器，接收传感器，生物测量芯片，终端，本方案属于传感器领域，通过巧妙性利用接收传感器、发射传感器和柔性连接片的配合，使得本方案的传感器可以方便用于患者体表进行采集其呼吸波数据，且其所具备的高灵敏度使得传感器并非只能安装在胸腔或者腹腔上，还可以安装在其他部位，还无需与皮肤直接接触，更不需要侵入人体内，使得具有良好的使用体验，实现了可以对传统呼吸波采集设备的替代，尤其是替代利用电极或者压力传感器的呼吸波采集装置。

Description

一种光电柔性传感器及其应用
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种光电柔性传感器及其应用。
背景技术
呼吸波由于可以反映人的重要体征和心理特征，所以中西医都很重视呼吸波采集技术。
现有胸阻抗测量方法因为需要使用电极对人体表面接触，还会进行放电，体验不好而且成本比较高，所以存在较多的局限性，而另一种是采用肺活量计呼吸速度记录器等进行采集，但是这些检测装置都不适用于临床长时间监护，还需要将通气管插入患者体内进行呼吸监护，这样将会带给患者痛苦，使得在使用体验上较差，甚至引起患者的强烈排斥和带来不必要的身体排异反应。
发明内容
针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种使用体验佳、成本低且装置简单、易于布设的光电柔性传感器及其应用。
为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种光电柔性传感器，其包括：
发射传感器，用于发射光信号，如普通发光LED或者波长为760 nm～1 mm的红外信号；
接收传感器，用于接收发射传感器发出的光信号，并生成电信号输出；
生物测量芯片，分别与发射传感器和接收传感器电连接，用于接受接收传感器生成的电信号，并生成传感数据，还通过其SPI接口或者IIC接口连接到单片机；
终端，与生物测量芯片连接的单片机通讯连接并用于接收生物测量芯片生成的传感数据；
柔性连接片，与发射传感器和接收传感器连接，令发射传感器的发射端朝向接收传感器的接收端。
作为实施之一，进一步，所述的柔性连接片为一对且相对设置，其中，柔性连接片相对的侧面为弧形结构，所述的发射传感器固定在其中一柔性连接片的弧形结构内，所述的接收传感器固定在另一柔性连接片的弧形结构内。
优选的，所述的发射传感器为至少三个。
作为实施之一，进一步，所述的柔性连接片为一对且相对设置，其中，柔性连接片相对的侧面为弧形结构或者平面结构，所述的发射传感器和接收传感器均固定在其中一柔性连接片的弧形结构或者平面结构上，另一柔性连接片的弧形结构或者平面结构面为反射面且用于将发射传感器发出的光信号反射至接收传感器的接收端上。
优选的，所述的发射传感器为设于接收传感器一侧、两侧或环绕在接收传感器周侧。
进一步，所述的发射传感器所发出的光信号的发射频率为50HZ以上。
进一步，所述的柔性连接片可产生0～5 cm的弹性形变，使接收传感器所接收到发射传感器输出的光信号发生波动而生成不同的电信号。
进一步，所述的发射传感器为红外发射传感器或者为普通LED灯。
进一步，所述的终端为PC、平板或手机。
一种呼吸波测量系统，其包括上述所述的一种光电柔性传感器。
采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：通过巧妙性利用接收传感器、发射传感器和柔性连接片的配合，使得本方案的传感器可以方便用于患者体表进行采集其呼吸波数据，且其所具备的高灵敏度使得传感器并非只能安装在胸腔或者腹腔上，还可以安装在其他部位，还无需与皮肤直接接触，更不需要侵入人体内，使得具有良好的使用体验，实现了可以对传统呼吸波采集设备的替代，尤其是替代利用电极或者压力传感器的呼吸波采集装置。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明方案做进一步的阐述：
图1为本发明实施例1的简要实施结构示意图；
图2为本发明实施例1的信号传输简要原理示意图；
图3为本发明实施例2的简要实施结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1或2所示，本实施例光电柔性传感器，其包括：
发射传感器1，用于发射波长为760 nm～1 mm的红外信号；
接收传感器2，用于接收发射传感器1发出的红外信号，并生成电信号输出；
生物测量芯片，分别与发射传感器1和接收传感器2电连接，用于接受接收传感器2生成的电信号，并生成传感数据，还通过其SPI接口或者IIC连接到单片机；
终端，与生物测量芯片连接的单片机通讯连接并用于接收生物测量芯片生成的传感数据；
柔性连接片3，与发射传感器1和接收传感器2连接，令发射传感器1的发射端朝向接收传感器2的接收端。
作为本发明方案的实施之一，本实施例的柔性连接片3为一对且相对设置，其中，柔性连接片3相对的侧面为弧形结构31，所述的发射传感器1固定在其中一柔性连接片的弧形结构内，所述的接收传感器2固定在另一柔性连接片的弧形结构内；优选的，所述的发射传感器1为一个或者多个。
在本实施例中，所述的发射传感器1所发出的红外信号的发射频率为50HZ以上，其可以是LED灯，但并不局限于LED灯，而所述的终端可以为PC、平板或手机，还可以是其他基于android的终端设备；为了在多个发射传感器1情况下，提高接收传感器2的接收可靠性，优选的，所述的发射传感器1为设于接收传感器2一侧，其还可以是设于接收传感器2两侧或环绕在接收传感器2周侧。
在本实施例中，所述的柔性连接片3可产生0～5 cm的弹性形变，使接收传感器2所接收到发射传感器1输出的红外信号发生波动而生成不同的电信号。
本实施例装置贴合在人体皮肤或衣物上进行采集呼吸波信号时，由于人体的血液流动、呼吸带动的体表波动会使得一对连接片3发生轻微错位移动，使得发射传感器1所发出的红外信号无法全部被接收传感器2接收，或发生接收量波动，即，接收传感器2接收的光子数量发生变化，从而生成了不同的电信号输出，从而被生物测量芯片所采集。
而本方案中的柔性连接片3可以是硅胶片、聚丙烯塑料片或聚乙烯塑料片或其他柔性布料片等，生物测量芯片的型号可以是市销ads1292R/BH1790，单片机可以是ESP32，而接收传感器、发射传感器均是现有常规的装置，本实施例的核心在于将其组合用于人体呼吸波的采集，便不赘述现有设备的细节。
实施例2
如图3所示本实施例与实施例1大致相同，其不同示出在于：所述的柔性连接片3为一对且相对设置，其中，柔性连接片3相对的侧面为弧形结构31，所述的发射传感器1和接收传感器2均固定在其中一柔性连接片的弧形结构内，另一柔性连接片的弧形结构面为反射面且用于将发射传感器发出的红外信号反射至接收传感器的接收端上，该弧形结构面上可以镀设高反膜进行辅助。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种光电柔性传感器，其特征在于：其包括：
发射传感器，用于发射光信号；
接收传感器，用于接收发射传感器发出的光信号，并生成电信号输出；
生物测量芯片，分别与发射传感器和接收传感器电连接，用于接受接收传感器生成的电信号，并生成传感数据，还通过其SPI接口或者IIC接口连接有单片机；
终端，与生物测量芯片连接的单片机通讯连接并用于接收生物测量芯片生成的传感数据；
柔性连接片，与发射传感器和接收传感器连接，所述的柔性连接片为一对且相对设置，其中，柔性连接片相对的侧面为弧形结构或者平面结构；
所述的发射传感器固定在其中一柔性连接片的弧形结构或者所述平面结构上，所述的接收传感器固定在另一柔性连接片的弧形结构或者所述平面结构上，令发射传感器的发射端朝向接收传感器的接收端；或者所述的发射传感器和接收传感器均固定在其中一柔性连接片的弧形结构或者所述平面结构上，另一柔性连接片的弧形结构或所述平面结构面为反射面且用于将发射传感器发出的光信号反射至接收传感器的接收端上；
光电柔性传感器的两端贴合在人体皮肤或衣物上；所述的柔性连接片可产生0～5 cm的弹性形变，使接收传感器所接收到发射传感器输出的光信号发生波动而生成不同的电信号。
2.根据权利要求1所述的一种光电柔性传感器，其特征在于：所述的发射传感器为一个或者多个。
3.根据权利要求1所述的一种光电柔性传感器，其特征在于：当发射传感器和接收传感器均固定在其中一柔性连接片的弧形结构或者平面结构上时，所述的发射传感器为设于接收传感器一侧、两侧或环绕在接收传感器周侧。
4.根据权利要求1所述的一种光电柔性传感器，其特征在于：所述的发射传感器所发出的光信号的发射频率为50HZ以上。
5.根据权利要求1所述的一种光电柔性传感器，其特征在于：所述的发射传感器为红外发射传感器或者LED灯。
6.根据权利要求1所述的一种光电柔性传感器，其特征在于：所述的终端为PC、平板或手机。
7.一种呼吸波测量系统，其特征在于：其包括如权利要求1至6之一所述的一种光电柔性传感器。
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