CN204016337U - 一种便携式肺功能仪器 - Google Patents
一种便携式肺功能仪器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204016337U CN204016337U CN201420257551.1U CN201420257551U CN204016337U CN 204016337 U CN204016337 U CN 204016337U CN 201420257551 U CN201420257551 U CN 201420257551U CN 204016337 U CN204016337 U CN 204016337U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasonic sensor
- lung function
- ultrasonic
- pipeline
- core processor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000004199 lung function Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008676 import Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 11
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 11
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 8
- 230000009325 pulmonary function Effects 0.000 description 7
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 4
- 238000009613 pulmonary function test Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 230000002747 voluntary effect Effects 0.000 description 3
- 101000823106 Equus caballus Alpha-1-antiproteinase 2 Proteins 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004202 respiratory function Effects 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 206010011409 Cross infection Diseases 0.000 description 1
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 101000823089 Equus caballus Alpha-1-antiproteinase 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000651211 Homo sapiens Transcription factor PU.1 Proteins 0.000 description 1
- 206010029803 Nosocomial infection Diseases 0.000 description 1
- 102100027654 Transcription factor PU.1 Human genes 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000010339 dilation Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003434 inspiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005690 magnetoelectric effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011326 mechanical measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000003519 ventilatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种便携式肺功能仪器，包括一次性超声呼吸管道、控制主板和液晶显示器，超声呼吸管道包括具有一端为喇叭状进口，另一端为封闭出口的筒状的主管道；主管道的顶部侧壁和底部侧壁上顶部窗口和底部窗口，顶部窗口和底部窗口相对呈一定倾斜角度设置；顶部窗口和底部窗口处各有一个薄片密封，位于顶部窗口处的薄片外侧按照倾斜角度的延伸方向还设有第一管道；位于底部窗口处的薄片外侧按照倾斜角度的延伸方向还设有第二管道；第一管道与第二管道内设有第一超声波传感器和第二超声波传感器；该仪器具有高度集成一体化设计的特点，方便携带，其利用超声波原理进行肺功能检测，检测精度更高，检测结果更有助于患者的医疗诊断。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种便携式肺功能仪器。
背景技术
肺功能检查是临床上胸肺疾病及呼吸生理的重要检查内容。对于早期检出肺、气道病变，鉴别呼吸困难的原因，诊断病变部位，评估疾病的病情严重度及其预后，评定药物或其它治疗方法疗效，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，肺功能检查均是必不可少的。
在医疗器械领域，肺功能检测设备被大量使用在诸多肺功能检查项目上；其中，肺功能检测设备(即现有的肺功能检测仪)可以进行肺功能测试并追踪肺部健康情况，可测量包含FVC(即用力肺活量)、FEV1(即第一秒肺活量)、FEV1/FVC(即一秒率，第一秒肺活量占用力肺活量的比率)等常用肺功能检测参数。
但是现有的肺功能检测设备主要使用的是机械检测结构和机械测量原理，主要包括两种类型检测结构实现的肺功能检测，即一种为涡轮旋转检测(例如：叶轮式和涡轮式肺功能检测设备)，另一种为压差式检测(例如：压差式流量计)；
其中，叶轮式和涡轮式流量计(Vortex shedding)。依据转动部件(叶轮或涡轮)的转动速度与流体速度成正比的特性进行测量。气流 通过时推动叶轮或涡轮转动，叶轮式采用光电调调制原理，通过光电效应，涡轮式采用磁电调制原理，通过磁电效应，把叶轮或涡轮的机械转动信号转换成电信号输出。由于叶轮的运动惯性和转轴与轴承间摩擦力矩等因素，会影响传感器的精度。而且最为重要的是，其并不适应于病情较重的患者进行检测测量，因为上述患者的呼吸功能已经变得非常薄弱，这样带来检测精度误差必然很大，甚至患者无力吹得动叶轮旋转，导致无法得到检测数据。
其中，压差式流量计(pressure differential flow meter)：利用在一定形状的流通管道中气流的压力降落与流速的依从关系测定流量。压差式传感器包括两部分：流量传感器：实现气体流速与压差的一次变换，根据流经该变换器的气流速度大小不同，变换器两端敏感出相应的压力差，即压差信号。压差传感器：将与流量成一定比例关系的压差信号转换成一定的电信号，经处理后以数字或曲线图形显示。此流量计的流速传感器上有一筛状隔网，气流通过该网时受网的阻力而流速下降，结果使网眼的另一端的压力轻微下降。网眼两端形成压降差。压差传感器可据此压差感应，产生电信号。流速越快，压降越大，则产生压差电信号越强。但是上述隔网容易沉积有害物质指示网眼堵塞以及细菌，上述压差式肺功能检测设备清洁消毒较为困难，另外这样的机械式检测方法在高流量测定时误差也非常大。
在现有技术中，随后又推出了一种利用超声波检测的肺功能仪器，该肺功能仪器内置有一次性超声呼吸管道，还包括有控制主板和液晶显示器，其中：
一次性超声呼吸管道为筒状的主管道；主管道的顶部侧壁和底部侧壁上分别设置有顶部窗口和底部窗口；还包括与主管道垂直的管道，该垂直管道内设有两个超声波传感器，该两个传感器的工作原理是：
控制主板预设时间的差值△t＝(t1-t2)与主管道通过气体流量值的正比例关系数值；其中两个超声波传感器相对发射超声波检测信号；其中一超声波传感器，计算其内部的接收装置接收源自其内部的发射装置发射检测信号的时间t1；另一个超声波传感器，计算其内置的接收装置接收源自内部的发射装置发射检测信号的时间t2；在每次进行气体流量值检测操作时，控制主板计算当前检测操作的时间的差值△t，并通过所述正比例关系数值求解得到当前检测操作通过主管道的气体流量值。这样通过上述超声波检测方法和结构可以实现高精度的检测；但是其也具有一定的缺陷，即由于上述结构均内置在主机壳体内，因此其内部的各个结构部件的尺寸均要有限制；例如：主管道的内壁管径不能够太大；但是主管道内壁管径太小的话，另外，由于超声波传感器每次发送检测信号的频率为每分钟100次到1000次，控制主板的计算和运算的精度跟其主管道内壁管径太小有关，一般地的主管道内超声波检测传播的距离越远其检测结果(计算出的精度)也就越准确；但主管道内壁管径不能随意增大；因此如何进一步的提升检测精度很重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式肺功能仪器，以解决上述问题。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型提供了一种便携式肺功能仪器，包括一次性超声呼吸管道、控制主板和液晶显示器，其中：
所述一次性超声呼吸管道包括具有一端为喇叭状进口，另一端为封闭出口的筒状的主管道；所述主管道的顶部侧壁和底部侧壁上分别设置有顶部窗口和底部窗口，所述顶部窗口和底部窗口相对呈一定倾斜角度α设置；所述顶部窗口和所述底部窗口处各有一个薄 片密封，位于顶部窗口处的薄片外侧按照所述倾斜角度α的延伸方向还设有第一管道；位于底部窗口处的薄片外侧按照所述倾斜角度α的延伸方向还设有第二管道；所述第一管道与第二管道内设有第一超声波传感器和第二超声波传感器；所述控制主板分别与所述液晶显示器以及所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器电连接；
其中，所述第一超声波传感器包括第一发射装置和第一接收装置；所述第二超声波传感器包括第二发射装置和第二接收装置；所述第一超声波传感器上的第一发射装置和第一接收装置分别安装在第一管道的末端和第二管道的末端，第一发射装置和第一接收装置相对所呈一定角度，且等于所述倾斜角度α；所述第二超声波传感器上的第二发射装置和第二接收装置分别安装在所述第二管道的末端和第一管道的末端；第二发射装置和第二接收装置相对所呈一定角度，且等于所述倾斜角度α。
较佳地，还包括触控屏以及主机壳体；
所述一次性超声呼吸管道、控制主板均设置在所述主机壳体内部；所述液晶显示器和所述触控屏嵌入在所述主机壳体表面。
较佳地，所述液晶显示器为TFT LCD屏。
较佳地，所述控制主板上集成有A核心处理器、B核心处理器、液晶屏控制器、触控屏控制器、电源管理系统和锂电池、SPI存储寄存器、空气流量传感器、无线蓝牙通信模块和USB2UART驱动以及CH376-USB管理控制芯片和USB-A接口；
上述各个器件的连接方式如下：
所述A核心处理器通过液晶屏控制器与所述TFT LCD屏电连接；所述A核心处理器通过触控屏控制器与所述触控屏电连接；所述A核心处理器通过所述电源管理系统与所述锂电池电连接；所述A核心处理器通过B核心处理器与CH376-USB管理控制芯片和USB-A接口电连接；所述A核心处理器还分别与所述SPI存储寄存器、空气流量传感器、无线蓝牙通信模块和USB2UART驱动电连接。
较佳地，所述主管道的内管直径范围为15mm-25mm。
较佳地，所述顶部窗口与所述底部窗口的相对的倾斜角度范围选取为40-50度。
与现有技术相比，本实用新型实施例的优点在于：
本实用新型提供的一种便携式肺功能仪器，其中，分析上述超声波传感器的结构原理可知，第一传感器和第二传感器均在第一管道与第二管道内的两侧放置；两对超声波传感器上的发射装置和接收装置相对设置(错开并相对有一定的倾斜角度)，由于超声波必须借助媒介(即空气)进行传播，传播所需的时间取决于传播距离(主管道内管径的大小)。因此，主管道的内管直径决定了正比例关系数值的大小(为了一体化设计，主管道的内外径尺寸不能太大)，一般地，当便携式肺功能仪器的主管道的内管直径确定以及两对传感器之间的传播距离确定之后，上述正比例关系数值将为定值；通过上述关系式以及定值便可以求解出每一次待检测的气体流量值。上述顶部窗口与底部窗口相对并呈倾斜角度设置，是为了在一定程度上增加检测时长(倾斜要比竖直放置时发射装置与接收装置的发射接收距离更大)，这样通过检测距离(即超声波传感器的传播距离)的增加也便于增强器检测精度。很显然，现有技术中所有检测设备的技术结构中都没有注意到这个问题，忽略了检测距离对于超声波检测精度的影响问题；本实用新型提供的一种便携式肺功能仪器，正 是合理在现有的呼吸管道内做传感器安装位置与布局和安装角度等结构改进，实现了检测精度的进一步提升。
上述结构中的便携式肺功能仪器的具有高度集成化的特点，占地面积更小，便于携带；其控制主板上采用更为先进的处理器和芯片，提升了超声波检测设备的运算速度，提升了检测精度。同时控制主板上还集成了CH376-USB管理控制芯片、USB-A接口、无线蓝牙通信模块和USB2UART；CH376通常是USB管理控制芯片，用于单片机系统读写U盘或者SD卡中的文件。CH376支持USB设备方式和USB主机方式，并且内置了USB通讯协议的基本固件。USB2UART驱动为USB转串口的驱动；USB-A是一种USB接口类型。通过上述硬件结构的集成连接，可以实现便携式肺功能仪器与通过USB接口或是串口、或者是无线蓝牙通信模块实现与上位机设备(电脑或是服务器)建立通信连接；实现便携式检测设备测试出的检测数据输出给上位机设备。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器的外观结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器的超声波检测工作原理示意图；
图3为本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器中控制主板的整体电路结构图；
图4为本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器中的CPU JTAG电路结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器中的CPU启动电路结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器中CPU实时时钟电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
参见图1，本实用新型实施例提供了一种便携式肺功能仪器，包括设置在主机壳体A内部的一次性超声呼吸管道(即主管道1)、控制主板2(请参见图3)(集成有多种处理器、计算器和存储器等电子器件)和嵌入在上述主机壳体A表面的液晶显示器3(即上述液晶显示器为TFT LCD屏)，其中：
另参见图2，一次性超声呼吸管道包括具有一端为喇叭状进口，另一端为封闭出口的筒状的主管道1；主管道1的顶部侧壁和底部侧壁上分别设置有顶部窗口10和底部窗口11，顶部窗口10和底部窗口11相对呈一定倾斜角度α设置；顶部窗口10和底部窗口11处各有一个薄片用于密封上述窗口(该薄片可以密封上述窗口，不泄露空气，但是可以滤过超声波，图2中阴影部分所示意的结构即为薄片)，位于顶部窗口10处的薄片外侧按照倾斜角度α的延伸方向还设有第一管道12；位于底部窗口11处的薄片外侧按照倾斜角度α的延伸方向还设有第二管道13；第一管道12与第二管道13内设有第一超声波传感器14和第二超声波传感器15；控制主板分别与液晶显示器以及第一超声波传感器和第二超声波传感器电连接；
其中，第一超声波传感器14包括第一发射装置140和第一接收装置141；第二超声波传感器15包括第二发射装置150和第二接收 装置151；第一超声波传感器14上的第一发射装置140和第一接收装置141分别安装在第一管道12的末端和第二管道13的末端，第一发射装置140和第一接收装置141相对所呈一定角度，且等于上述倾斜角度α；第二超声波传感器15上的第二发射装置150和第二接收装置151分别安装在第二管道13的末端和第一管道12的末端；第二发射装置150和第二接收装置151相对所呈一定角度，且等于上述倾斜角度α；
第一超声波传感器14上的第一发射装置140与第二超声波传感器15上的第二发射装置150相对发射超声波检测信号；第一超声波传感器，用于计算第一接收装置141接收源自第一发射装置140发射检测信号的时间t1；第二超声波传感器，用于计算第二接收装置151接收源自第二发射装置150发射检测信号的时间t2；
在现有技术中控制主板预设时间的差值△t＝(t1-t2)与主管道通过气体流量值的正比例关系数值；在每次进行气体流量值检测操作时，计算当前检测操作的时间的差值△t，并通过正比例关系数值求解得到当前检测操作通过主管道的气体流量值。超声流量传感器的原理：在呼吸管道的两侧放置两对超声波的发射装置和接收装置，由于超声波必须借助媒介(即空气)进行传播，传播所需的时间取决于传播距离(与第一传感器与第二传感器之间的距离决定的，例如：主管道内壁管径大小；因此，有必要限定一下，上述主管道1的内管直径d范围为15mm-25mm。)，分别为t1和t2(见图2)。在流量为零时，t1＝t2，所以△t＝(t1-t2)＝0；
需要说明的是上述超声波传感器测量核心数据：超声波传感器传输的信号是呼吸流量信号，单位L/s(升/秒)，每秒钟输出100-1000次流量信号。通过积分运算，计算出容量L。呼吸流量：测量范围：0L/s～±16L/s，测量误差：±3％，分辨率：10mL/s；呼吸容积：测量范围：0L～20L，测量误差：±3％或±5mL，分辨率：10mL。
上述顶部窗口与上述底部窗口的相对的倾斜角度范围选取为40-50度。该倾斜角度有利于上述传播距离的延长，由于两个超声波传感器的传播距离的延长，也增加了超声波检测的检测精度。因为超声波传感器的发射频率大约为每分钟发射100-1000次检测信号(即每秒钟输出100-1000次流量信号)，这样其超声波传感器得到的检测时间是很多次的声波的检测数据，然后最终换算得到的结果，这样的检测结果具有很高的检测精度，同时超声波信号不同于机械检测，其检测精度不会像现有技术中的任何机械机构因机械误差(包括安装装配误差、机械加工误差等)而影响检测精度，也不会因为患者的呼吸功能下降而影响检测精度，因为其肺功能流量检测不需要依靠任何机械机构实现。具体地，当气流(Gasflow，即图2中G所示意的气体流动方向)通过主管道时，与气流同向的超声波检测信号传播加快，而与气流反向的超声波检测信号传播减慢，所以时间的差值△t与气体流量值的大小成正比例关系。由于时间差△t就是流量引起的，所以我们就直接测量到了呼吸流量，不需要定标校正，也不存在传统流量传感器非线性失真和测量范围限制等等问题，非常微弱或很大流量都能被准确的测量，是性能最好的、最精密的流量传感器。
需要补充的是，在主管道的两侧放置两对超声波发射和接收装置，由于超声波必须借助媒介(即空气)进行传播，传播所需的时间取决于传播距离(主管道内管径的大小)。因此，主管道的内管直径决定了正比例关系数值的大小(为了一体化设计，主管道的内外径尺寸不能太大)，一般地，当便携式肺功能仪器的主管道的内管直径确定以及两对传感器之间的传播距离确定之后，上述正比例关系数值将为定值；通过上述关系式以及定值便可以求解出每一次待检测的气体流量值。上述顶部窗口与底部窗口相对并呈倾斜角度设置，是为了在一定程度上增加检测时长(倾斜要比竖直放置时发射装置与接收装置的发射接收距离更大)，这样通过检测距离的增加也便于增强器检测精度。由此也可以看出本发明实施例中超声波呼吸管道 的筒状的主管道在通过有限的尺寸条件下(直径尺寸只有15-25mm，非常小)，也可以看出如何通过合理的结构改进，增强其检测精度的难度。
较佳地，还包括触控屏20以及主机壳体A；
上述一次性超声呼吸管道(即主管道1)、控制主板均设置在所述主机壳体A内部；所述液晶显示器21(即TFT LCD屏)和所述触控屏20均嵌入在所述主机壳体A表面。
需要说明的是，上述便携式肺功能仪器其大大节省了使用和占地空间，由于其避免了使用叶轮式和涡轮式流量计内部的大型涡轮(叶轮)机械机构，也避免采用压差肺功能检测设备内置的(变换器和隔网)等大型机构，而且上述便携式肺功能仪器采用了高度集成化的主控制板以及体积很小的超声波检测结构一体化设计，这样本实用新型实施例提供的便携式肺功能仪器节省了大量使用空间，方便携带，扩大了适用范围。
下面介绍一下本实用新型实施例的核心控制部分(即控制主板)：
参见图3，所述控制主板2上集成有A核心处理器22、B核心处理器23、液晶屏控制器24、触控屏控制器25、电源管理系统26和锂电池27、SPI存储寄存器28、空气流量传感器29、无线蓝牙通信模块30和USB2UART驱动31以及CH376-USB管理控制芯片32(即CH376芯片)和USB-A接口33；
上述各个器件的连接方式如下：
所述A核心处理器22通过液晶屏控制器24与所述液晶显示器21(TFT LCD屏)电连接；所述A核心处理器22通过触控屏控制器25与所述触控屏20电连接；所述A核心处理器22通过所述电源管理系统26与所述锂电池27电连接；所述A核心处理器22通过B核心处理器23与CH376-USB管理控制芯片32和USB-A接口电33连接；所述A核心处理器22还分别与所述SPI存储寄存器28、空气流量传感器29、无线蓝牙通信模块30和USB2UART驱动31电连接。
需要说明的是上述控制主板上的硬件电路结构；
本电路为手持肺量仪控制系统硬件电路，可以运行uCGUI图形化界面，用于人机交互，超声波式呼吸测量，数据分析与显示，测量结果打印。电路核心采用双ARM Cortex-M3处理器，并提供基本存储空间和无线蓝牙通讯接口，为肺功能定制化硬件产品。
整体结构设计说明：电路设计以两片M3处理器为核心(CPU M3 A与CPU M3 B)，均运行主频72MHz。M3-A外部配套8M与32.768K晶振，采用FSMC接口连接液晶屏控制器；SPI1连接触摸屏控制器；SPI2连接FLASH数据存储芯片；串口1通过转换连接USB接口；串口2连接无线蓝牙模块；串口3连接到扩展接口，用于连接外部超声波测量板；使用GPIO驱动LED，电源开关管理等。M3-B主要用于驱动打印机，SPI2接口连接USB HOST控制芯片。AB两个处理器之间用串口连接。整体电路结构图3如下：
1、电路原理设计说明
主要部件与接口说明
<1>CPU JTAG设计(参见图4)
采用小型2.0间距IDC10接口JTAG电路，用于系统调试阶段。连接仿真器时需要转接线。样机阶段焊接J1接口，用于调试与更新系统程序。产品稳定后，批量加工时可以不焊接此接口。通过J3接口可以更新程序。
<2>CPU启动设计(参见图5)
处理器支持两种启动模式：
1.从内部FLASH启动。默认状态下，USB_PWR悬空，由于R8下拉电阻的存在，BOOT0为低电平，系统默认读取FLASH中的程序并执行。
2.从UART1启动。J3连接到计算机USB接口，USB_PWR为5V，计算机端运行程序STMicroelectronics flash loader.exe。可以为系统更新程序。
CPU BOOT1信号接GND。
<3>CPU实时时钟设计(参见图6)
采用CR1220纽扣电池。当系统开机后，连接了外部5V电源或内部锂电池时，系统时钟由VCC_3.3V进行供电。关机后，为保持RTC时钟运行，由BT1连接的纽扣电池进行供电。D1二极管保证纽扣电池不会向系统非RTC的部分漏电。
便携式肺功能仪是我公司自行研发生产的产品，该产品是通过呼吸流量传感器，测量出人体的呼气流量与吸气流量，再经过分析、处理，由液晶显示器显示，辅助医生进行病情分析与治疗。该产品可以进行病人资料的新增，查询，编辑；测量病人呼吸时的流量容积环；测量慢通气功能；最大自主通气功能。可以用于呼吸疾病的诊断、疗法选择和疗效评估，也可以用于手术前对病人的评测。主要适用于医院相关科室进行常规的肺功能测量。该产品具有如下特点：
1、核心测试功能：慢通气和肺活量；流量-容积环；用力时间肺活量；最大通气量；舒张试验(前后对比)；
2、重要测量内容：FVC用力肺活量；FEV1用力呼气第一秒的呼气容积；FEV1％一秒率；PEF峰值呼气流速；MEF75用力肺容积75％时的最大呼气流速；MEF50用力肺容积50％时的最大呼气流速；MEF25用力肺容积25％时的最大呼气流速；FEV1*35最大通气量；
3、病人资料管理：
病人资料库建立，查询与编辑；病人预计值计算；测试数据存储，查询；多达500条本地数据；无线数据备份；数据连接云服务；
4、产品参数：产品尺寸200×97×59mm；4.3寸TFT LCD显示，集成触摸屏；紧凑型设计，方便携带；快速开机，交互操作简洁；内置锂电池，可持续1周工作；
5、产品特色：便携式肺功能测试设备；超声波流量精确测量；传感器采用德国原装进口；测量精度达到大型肺功能仪器水平；一次性超声呼吸管道，避免交叉感染；USB接口打印机直接打印；无线数据传输，支持云平台服务；支持手机，平板电脑，计算机远程访问数据；
本实用新型实施例所提供的一种便携式肺功能仪器，具有高度集成一体化设计的特点，方便携带，其利用超声波原理进行肺功能检测，检测精度更高，检测结果更有助于患者的医疗诊断。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种便携式肺功能仪器，其特征在于，包括一次性超声呼吸管道、控制主板和液晶显示器，其中：
所述一次性超声呼吸管道包括具有一端为喇叭状进口，另一端为封闭出口的筒状的主管道；所述主管道的顶部侧壁和底部侧壁上分别设置有顶部窗口和底部窗口，所述顶部窗口和底部窗口相对呈一定倾斜角度α设置；所述顶部窗口和所述底部窗口处各有一个薄片密封，位于顶部窗口处的薄片外侧按照所述倾斜角度α的延伸方向还设有第一管道；位于底部窗口处的薄片外侧按照所述倾斜角度α的延伸方向还设有第二管道；所述第一管道与第二管道内设有第一超声波传感器和第二超声波传感器；所述控制主板分别与所述液晶显示器以及所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器电连接；
其中，所述第一超声波传感器包括第一发射装置和第一接收装置；所述第二超声波传感器包括第二发射装置和第二接收装置；所述第一超声波传感器上的第一发射装置和第一接收装置分别安装在第一管道的末端和第二管道的末端，第一发射装置和第一接收装置相对所呈一定角度，且等于所述倾斜角度α；所述第二超声波传感器上的第二发射装置和第二接收装置分别安装在所述第二管道的末端和第一管道的末端；第二发射装置和第二接收装置相对所呈一定角度，且等于所述倾斜角度α。
2.如权利要求1所述的便携式肺功能仪器，其特征在于，
还包括触控屏以及主机壳体；
所述一次性超声呼吸管道、控制主板均设置在所述主机壳体内部；所述液晶显示器和所述触控屏嵌入在所述主机壳体表面。
3.如权利要求1所述的便携式肺功能仪器，其特征在于，
所述液晶显示器为TFT LCD屏。
4.如权利要求3所述的便携式肺功能仪器，其特征在于，
所述控制主板上集成有A核心处理器、B核心处理器、液晶屏控制器、触控屏控制器、电源管理系统和锂电池、SPI存储寄存器、空气流量传感器、无线蓝牙通信模块和USB2UART驱动以及CH376-USB管理控制芯片和USB-A接口；
上述各个器件的连接方式如下：
所述A核心处理器通过液晶屏控制器与所述TFT LCD屏电连接；所述A核心处理器通过触控屏控制器与所述触控屏电连接；所述A核心处理器通过所述电源管理系统与所述锂电池电连接；所述A核心处理器通过B核心处理器与CH376-USB管理控制芯片和USB-A接口电连接；所述A核心处理器还分别与所述SPI存储寄存器、空气流量传感器、无线蓝牙通信模块和USB2UART驱动电连接。
5.如权利要求1所述的便携式肺功能仪器，其特征在于，
所述主管道的内管直径范围为15mm-25mm。
6.如权利要求1所述的便携式肺功能仪器，其特征在于，
所述顶部窗口与所述底部窗口的相对的倾斜角度范围选取为40-50度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420257551.1U CN204016337U (zh) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 一种便携式肺功能仪器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420257551.1U CN204016337U (zh) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 一种便携式肺功能仪器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204016337U true CN204016337U (zh) | 2014-12-17 |
Family
ID=52056264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420257551.1U Expired - Lifetime CN204016337U (zh) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 一种便携式肺功能仪器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204016337U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104605857A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-13 | 上海朔茂网络科技有限公司 | 一种肺功能测量方法 |
| CN105395201A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-16 | 上海朔茂网络科技有限公司 | 一种肺功能测量仪及其测量方法 |
| CN107490407A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-12-19 | 宁波贝斯美德医用器械有限公司 | 具有简化结构的流量传感器 |
| CN110236549A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-17 | 上海朔茂网络科技有限公司 | 一种肺功能测量手柄 |
| CN110448302A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | ndd医药技术股份有限公司 | 肺量计校准的验证方法 |
-
2014
- 2014-05-20 CN CN201420257551.1U patent/CN204016337U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104605857A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-13 | 上海朔茂网络科技有限公司 | 一种肺功能测量方法 |
| CN105395201A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-16 | 上海朔茂网络科技有限公司 | 一种肺功能测量仪及其测量方法 |
| CN107490407A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-12-19 | 宁波贝斯美德医用器械有限公司 | 具有简化结构的流量传感器 |
| CN107490407B (zh) * | 2017-04-14 | 2020-01-21 | 宁波贝斯美德医用器械有限公司 | 具有简化结构的流量传感器 |
| CN110448302A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | ndd医药技术股份有限公司 | 肺量计校准的验证方法 |
| CN110448302B (zh) * | 2018-05-07 | 2022-05-17 | ndd医药技术股份有限公司 | 肺量计校准的验证方法 |
| CN110236549A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-17 | 上海朔茂网络科技有限公司 | 一种肺功能测量手柄 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204016337U (zh) | 一种便携式肺功能仪器 | |
| CN103948401A (zh) | 一种便携式肺功能仪器及肺功能检测方法 | |
| CN115568847A (zh) | 用于收集肺活量测定法数据的方法和系统 | |
| Fan et al. | Effectively measuring respiratory flow with portable pressure data using back propagation neural network | |
| CN209574697U (zh) | 一种便携式多功能肺功能仪 | |
| CN203688491U (zh) | 注水肉快速检测仪 | |
| CN206044603U (zh) | 一种麻醉程度检测装置 | |
| CN202821356U (zh) | 一种具有无线传输功能的压差式电子峰流速仪 | |
| CN203447596U (zh) | 一种智能的吸氧用计量仪器 | |
| CN203914870U (zh) | 一种麻醉深度检测仪 | |
| CN206852612U (zh) | 一种肺功能检测装置 | |
| CN203024988U (zh) | 一种用于无创呼吸机开发实验测试的平台 | |
| CN2882525Y (zh) | 一种新型多参数监护仪 | |
| CN206852599U (zh) | 一种肺功能检测装置 | |
| WO2011077275A3 (en) | Bode index measurement | |
| CN101975640A (zh) | 输液泵/注射泵堵塞压力和丸剂量检测装置 | |
| CN103330980A (zh) | 一种智能的吸氧用计量仪器 | |
| CN202235357U (zh) | 肛肠压力检测仪 | |
| WO2019061218A1 (zh) | 尿液参数检测装置和尿液参数监测系统 | |
| CN207306660U (zh) | 一种脉搏测试装置 | |
| CN208447592U (zh) | 肺功能仪的尘封结构 | |
| CN203970417U (zh) | 一次性超声波呼吸管道 | |
| CN202386679U (zh) | 一种生理指标数据获取设备与生理参数显示终端 | |
| CN203811259U (zh) | 一种bmi检测装置 | |
| CN203153946U (zh) | 远程诊疗智能机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210528 Address after: 313000 factory building-2, No.17, University Science Park, no.669 high speed railway, Taihu Street Economic and Technological Development Zone, Changxing County, Huzhou City, Zhejiang Province Patentee after: Zhejiang Keluode Health Technology Co.,Ltd. Address before: 102600 Room 101, unit 3, 38 / F, Qingyuan Xili, Huangcun Town, Daxing District, Beijing Patentee before: Xia Yun |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20141217 |