CN111053557A - 一种用于高血压治疗仪的呼吸传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明专利设计了一种呼吸节律检测传感器用于慢呼吸训练血压治疗仪，设计利用了人体呼吸时腹腔体积会随之发生节律性变化的原理，通过弹性元件和应变片组成的电桥电路，可以将腹腔体积变化造成的传感器所受压力变化转化为节律性电信号，从而实现测量呼吸频率的目的。
Description
【技术领域】
本发明专利涉及医疗器械领域，特别涉及用于高血压治疗仪的呼吸频率传感器设计。
【背景技术】
我国约90％的高血压患者死于脑淤血、心梗、脑梗、尿毒症、肾衰竭等高血压并发症。高血压患者平均寿命只有54.7岁，通常要比正常人的寿命缩短20年。
从我国的高血压分级可以看出，高血压的定义为收缩压>＝140mmHg和(或)收缩压>＝90mmHg。有效控制高血压的关键就在于治疗降压达标并长期保持在降压达标的水平，而达标就是要是血压水平在高血压定义水平以下。目前我国主要的高血压治疗手段就是药物治疗，同样也有患者使用呼吸训练、电刺激等物理方法进行辅助降压。
慢呼吸训练法作为物理辅助降压方法中的一种典型代表，具有很高的使用价值。慢呼吸训练仪通过引导患者调整自己的呼吸频率进行降压训练，其中最重要的一个环节就是如何获取使用者当前的呼吸频率。
由于目前慢呼吸训练降压仪主要使用的是变极距式传感器，具有测量不精确且容易受到外界干扰的缺点。为此，本申请人设计了一种新的呼吸频率测量传感器来用于慢呼吸训练降压仪。
【发明内容】
本发明专利针对上述现有技术存在的缺陷，设计了一种新型的呼吸频率测量传感器。本发明专利的技术系统能有效的克服现有传感器存在的不精确且易受外界干扰的缺点。
本发明的技术方案如下：传感器主要包含：捆绑式可调节腰带部分、应变电路部分、呼吸提示灯、传感器外壳和传递导线部分；腰带部分由弹力带和可调节卡扣组成。使用者将传感器通过腰带固定在自己的腹部，通过卡扣调节松紧至刚好合适，当使用者呼吸时其腹腔体积会发生变化，腰带及传感器受压程度则随之发生变化。
进一步地，应变电路部分由弹性元件及应变电桥电路部分组成，弹性元件发生拉伸形变时，应变片随之产生形变，并产生电阻变化。
进一步地，传递导线部分由输入导线与输出信号线部分组成，输入电压恒定，当应变电桥电阻发生变化时，输出信号随之变化。
进一步地，设定一次呼吸结束时的输出信号值为原始值，呼吸过程开始时输出信号改变，当一次呼吸结束后，输出信号再次回到原始值。
进一步地，计算两次输出值为原始值之间的间隔，即为一次呼吸的时长，用时间相除，即可计算出呼吸频率。
进一步地,在传感器电路中设置呼吸led灯，其放置位置为传感器正面，可以为使用者区分传感器正反面提供帮助。
进一步地,当使用者在进行呼吸训练时，呼吸灯会随着使用者的呼吸运动进行周期性亮灭变化，为使用者更好地进行治疗提供帮助。
本发明的优点在于：
1)将使用者呼吸时的腹腔体积变化转化成了电信号进行输出。
2)使用应变片式电桥法测量受力，增加了传感器的稳定性和抗干扰能力。
3)拥有呼吸提示led灯，能够帮助使用者更好地区分传感器正反面并在治疗过程中提供帮助。
【附图说明】
图1是传感器整体结构
图2传感器穿戴方式
图3是传感器原理图
【具体实施方式】
如图1所示，该传感器主要分为捆绑式可调节腰带部分(101)、应变电路部分、呼吸提示灯(102)、传感器外壳(103)和传递导线部分。
如图2所示首先利用腰带将传感器(202)固定在使用者腹部，可以通过呼吸灯所在位置判断传感器正反面，led灯所在面为正面，远离腹部，另一面紧贴腹部。进一步地，使用者调节腰带(201)松紧至合适程度，即不阻碍使用者呼吸且传感器可以随使用者呼吸过程改变其所受压力大小的程度。进一步地，压力应变电路部分将腹部随呼吸变化的节律性体积变化转化为传感器所受压力大小变化并将此变化转化为电压变化。进一步地，通过传递导线(203)将电压变化信号传递到上位机成为节律性呼吸信号。进一步地，呼吸提示灯随使用者呼吸过程进行节律性变化，使用者可通过灯光变化更好地掌握自己的呼吸节奏，增强治疗效果。
图3为传感器原理图，电桥的四个臂上接工作应变片，都参与机械变形，同处一个温度场,温度影响相互抵消,电压输出灵敏度高。当4个应变片的材料、阻值都想同时，可推导出以下公式：ΔUBC＝EK*(ε1+ε2+ε3+ε4)/4＝EK*ε1通过平衡电桥的方式将弹性元件受压发生形变之后产生的电阻变化转化为电流变化从而反应受压变化的大小，也就是呼吸运动过程的腹部体积变化。
Claims (8)
1.用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：利用了人体呼吸时腹腔体积会随之发生节律性变化的原理，通过弹性元件受压力改变其电阻发生变化的特性，通过腹部绑带的传递，可以将腹腔体积变化转化成传感器所受压力变化，再通过传感器将其转化为节律性电信号，从而实现测量呼吸频率的目的，再将呼吸频率信号传递到高血压治疗仪用于降压呼吸训练。
2.根据权利要求1用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：传感器通过腹带固定到使用者的腹部，经过调节之后其松紧程度适合穿戴者的体型，能随着穿戴者呼吸过程腹腔体积的变化而随之发生周期性变化。
3.根据权利要求1所述的用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：腹带松紧程度的周期性变化会导致传感器所受的压力也随之产生周期性变化以体现呼吸节律。
4.根据权利要求1所述的用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：传感器采用弹性元件，利用其所受压力改变其电阻值会发生变化的原理，将呼吸节律信号转化为电信号的节律性变化。
5.根据权利要求1所述的用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：传感器电路部分由弹性元件部分组成惠斯登电桥，使传感器输出的电压改变更为明显且更加稳定。
6.根据权利要求1所述的用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：代表呼吸频率的电压变化通过导线传递给高血压治疗仪用于进行降压呼吸训练。
7.根据权利要求1所述的用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：传感器电路端设置有随患者呼吸节奏而进行交替性明暗变化的led灯，可以有效提示患者传感器的佩戴方式并掌握自己的呼吸节奏，从而保证治疗效果。
8.根据权利要求1-7中任何一项所述的用于高血压治疗仪的呼吸传感器，其特征在于：传感器利用绑带及弹性元件等物理器件将人体呼吸过程以电信号的方式展现出来，以更为精准的电桥式测量方法将呼吸节律传递给高血压治疗仪，从而保证患者的治疗。
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