CN113288059A - 一种呼吸检测装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种呼吸检测装置及其使用方法，属于睡眠呼吸检测技术领域。装置包括流量传感器模块、数据处理采集模块、和上位机，其中，流量传感器模块连接至数据处理采集模块，数据处理采集模块连接有上位机。本发明可以在不影响病人睡眠状态的同时进行呼吸检测，使用方便，大大提高了呼吸检测的准确性和方便性，同时制作成本低，可广泛用于家庭或者门诊监护，同时避免了多人共用设备造成污染，传播病毒。

Description

一种呼吸检测装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种呼吸检测装置及其使用方法，属于睡眠呼吸检测技术领域。
背景技术
呼吸，是人类机体与外界环境进行呼吸交换的过程，是保证人类机体正常工作的最基本生理活动，因此一旦呼吸出现问题便很可能造成不可挽回的影响。睡眠呼吸暂停低通气综合征(SAHS)是指各种原因导致睡眠状态下反复出现呼吸暂停和(或)低通气、睡眠中断，从而使机体发生一系列病理生理改变的临床综合征。且任何年龄段的人群都有患病的风险，医院中现有的诊断手段为多导睡眠图(PSG)，其设备使用较为复杂、成本高，同时病人因需穿戴较多的设备而处于非自然睡眠状态，可能造成检测的误差；且因为设备的成本问题，决定了其不可能广泛用于家庭或者门诊监护。
同时新冠疫情期间，接触式的呼吸检测会造成设备的污染，为此，亟需设计一种不会影响病人睡眠状态的、使用方便的、呼吸检测装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种呼吸检测装置，可以在不影响病人睡眠状态的同时进行呼吸检测，使用方便，大大提高了呼吸检测的准确性和方便性，同时制作成本低，可广泛用于家庭或者门诊监护，避免多人共用设备造成污染，传播病毒。
本发明还提供上述呼吸检测装置的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种呼吸检测装置，包括流量传感器模块、数据处理采集模块、和上位机，其中，流量传感器模块连接至数据处理采集模块，数据处理采集模块连接有上位机。
优选的，流量传感器模块包括PCB板和流量传感器，PCB板上设置有2个流量传感器。
进一步优选的，流量传感器为MEMS流量传感器，MEMS流量传感器上的6个焊盘通过金线连接至PCB板上的6个沉金焊盘，其中三个为接地(GND)，另外三个分别是需供电1.8V的heater+与信号的输出up+与down+。
优选的，流量传感器模块通过type-C公头和type-C母头连接至数据处理采集模块，流量传感器模块的输出信号传送至数据处理采集模块后进入上位机；同时供电电压经过数据处理采集模块为传感器供电1.8V，应用于不用患者时，通过更换流量传感器模块避免多人共用设备造成污染，传播病毒。
优选的，数据处理采集模块包括低通滤波电路、放大电路、电压转换电路和数据采集卡，流量传感器连接至低通滤波电路，低通滤波电路连接至放大电路，放大电路连接至数据采集卡，数据采集卡通过电压转换电路分别连接至放大电路和流量传感器，数据采集卡连接至上位机。
进一步优选的，电压转换电路选用LM1117-3.3和LM1117-1.8，数据采集卡通过LM1117-3.3连接至放大电路，数据采集卡通过LM1117-1.8连接至流量传感器，上位机为数据采集卡供电，数据采集卡输出5V电压，数据采集卡经过LM1117-3.3和LM1117-1.8分别为放大电路输出3.3V电压、为流量传感器输出1.8V电压。
优选的，放大电路选用TI公司高精密运放LMP2234。当R1＝R2,R4＝R5,R6＝R7时，电路放大倍数理论计算式为：[(2*R1+R3)/R3]*(R6/R4)*(V(DOWN+)-V(UP+))+[VCC/(R8+R9)]*R8。
优选的，数据采集卡选用Ni6010数据采集卡。
上述呼吸检测装置的使用方法，操作步骤如下：
(1)病人使用呼吸检测装置时，启动上位机，将流量传感器模块固定于鼻腔下方；
(2)病人呼出气体改变流量传感器的热场分布，流量传感器将流速转换为电压，经线导出后进入数据处理采集模块，流量传感器数据经低通滤波电路和放大电路放大后，由数据采集卡采集传送至上位机输出显示；
(3)当其他病人需要使用呼吸检测装置时，通过拆除type-C公头拆卸流量传感器模块，更换新的流量传感器模块后重复步骤(1)(2)，进行呼吸检测。
本发明的有益效果在于：
1、本发明可以在不影响病人睡眠状态的同时进行呼吸检测，使用方便，大大提高了呼吸检测的准确性和方便性，同时制作成本低，可广泛用于家庭或者门诊监护，同时避免了多人共用设备造成污染，传播病毒。
2、本发明在适用不同病人时，仅通过更换流量传感器模块即可避免多人共用设备，使用成本低，病毒防护效果优异。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的流量传感器模块结构示意图；
图3为本发明的低通滤波电路原理图；
图4为本发明的放大电路原理图；
图5为本发明的电压转换电路原理图；
图6为本发明的电路连接图；
图7为本发明的使用状态示意图；
其中：1、流量传感器；2、PCB板；3、type-C公头；4、type-C母头；5、数据处理采集模块；6、上位机；7、LM1117-3.3；8、LM1117-1.8；9、焊盘；10、金线；11、沉金焊盘；12、数据采集卡；13、低通滤波电路；14、放大电路。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1-7所示，本实施例提供一种呼吸检测装置，包括流量传感器模块、数据处理采集模块、和上位机6，其中，流量传感器模块连接至数据处理采集模块，数据处理采集模块连接有上位机。
流量传感器模块包括PCB板2和流量传感器1，PCB板2上设置有2个流量传感器1。
流量传感器1为MEMS流量传感器，MEMS流量传感器上的6个焊盘通过金线连接至PCB板上的6个沉金焊盘，其中三个为接地(GND)，另外三个分别是需供电1.8V的heater+与信号的输出up+与down+。
流量传感器模块通过type-C公头3和type-C母头4连接至数据处理采集模块5，流量传感器模块的输出信号传送至数据处理采集模块后进入上位机；同时供电电压经过数据处理采集模块为传感器供电1.8V，应用于不用患者时，通过更换流量传感器模块避免多人共用设备造成污染，传播病毒。
数据处理采集模块包括低通滤波电路13、放大电路14、电压转换电路和数据采集卡12，流量传感器1连接至低通滤波电路13，低通滤波电路13连接至放大电路14，放大电路14连接至数据采集卡12，数据采集卡12通过电压转换电路分别连接至放大电路14和流量传感器1，数据采集卡连接至上位机。
低通滤波电路的原理是利用电容和电感对高低频信号表现出不同的特性。电容通高频阻低频、电感通低频阻高频。当高频信号到来电容吸收至地，不能通过；当需要通过的低频信号到来，电容高阻，低频信号不被吸收可以通过。低通滤波电路原理如图4所示，其截至频率理论计算为f＝1/(2πRC)。
电压转换电路选用LM1117-3.3和LM1117-1.8，数据采集卡12通过LM1117-3.3连接至放大电路14，数据采集卡12通过LM1117-1.8连接至流量传感器1，上位机为数据采集卡供电，数据采集卡输出5V电压，数据采集卡经过LM1117-3.3和LM1117-1.8分别为放大电路输出3.3V电压、为流量传感器输出1.8V电压。
放大电路14选用TI公司高精密运放LMP2234。当R1＝R2,R4＝R5,R6＝R7时，电路放大倍数理论计算式为：[(2*R1+R3)/R3]*(R6/R4)*(V(DOWN+)-V(UP+))+[VCC/(R8+R9)]*R8。
数据采集卡12选用Ni6010数据采集卡。
数据采集是指对设备输出的模拟或者数据信号进行自动采集并传送至上位机进行处理。其最基本的功能便是模拟输入，由多路开关、采样保持模块和A/D组成实现，通过这些模块可以将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传送至电脑。同时数据采集卡自带5V输出，可用于模块供电。
实施例2：
一种如实施例1所述的呼吸检测装置的使用方法，操作步骤如下：
(1)病人使用呼吸检测装置时，启动上位机，将流量传感器模块固定于鼻腔下方；
(2)病人呼出气体改变流量传感器的热场分布，流量传感器将流速转换为电压，经线导出后进入数据处理采集模块，流量传感器数据经低通滤波电路和放大电路放大后，由数据采集卡采集传送至上位机输出显示；
(3)当其他病人需要使用呼吸检测装置时，通过拆除type-C公头拆卸流量传感器模块，更换新的流量传感器模块后重复步骤(1)(2)，进行呼吸检测。

Claims (9)

1.一种呼吸检测装置，其特征在于，包括流量传感器模块、数据处理采集模块、和上位机，其中，流量传感器模块连接至数据处理采集模块，数据处理采集模块连接有上位机。
2.如权利要求1所述的呼吸检测装置，其特征在于，流量传感器模块包括PCB板和流量传感器，PCB板上设置有2个流量传感器。
3.如权利要求2所述的呼吸检测装置，其特征在于，流量传感器为MEMS流量传感器。
4.如权利要求3所述的呼吸检测装置，其特征在于，流量传感器模块通过type-C公头和type-C母头连接至数据处理采集模块。
5.如权利要求4所述的呼吸检测装置，其特征在于，数据处理采集模块包括低通滤波电路、放大电路、电压转换电路和数据采集卡，流量传感器连接至低通滤波电路，低通滤波电路连接至放大电路，放大电路连接至数据采集卡，数据采集卡通过电压转换电路分别连接至放大电路和流量传感器，数据采集卡连接至上位机。
6.如权利要求5所述的呼吸检测装置，其特征在于，电压转换电路选用LM1117-3.3和LM1117-1.8，数据采集卡通过LM1117-3.3连接至放大电路，数据采集卡通过LM1117-1.8连接至流量传感器。
7.如权利要求5所述的呼吸检测装置，其特征在于，放大电路选用TI公司高精密运放LMP2234。
8.如权利要求5所述的呼吸检测装置，其特征在于，数据采集卡选用Ni6010数据采集卡。
9.一种如权利要求5所述的呼吸检测装置的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)病人使用呼吸检测装置时，启动上位机，将流量传感器模块固定于鼻腔下方；
(2)病人呼出气体改变流量传感器的热场分布，流量传感器将流速转换为电压，经线导出后进入数据处理采集模块，流量传感器数据经低通滤波电路和放大电路放大后，由数据采集卡采集传送至上位机输出显示；
(3)当其他病人需要使用呼吸检测装置时，通过拆除type-C公头拆卸流量传感器模块，更换新的流量传感器模块后重复步骤(1)(2)，进行呼吸检测。
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