CN204654937U - 一种电容式呼吸波检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电容式呼吸波检测装置，所述装置包括检测模块，所述检测模块至少包括一个平板电容，所述平板电容包括两个金属片，呼吸使得所述金属片之间呈现相互远离或相互靠近的动作；所述检测模块通过测量金属片之间的电容量，体现呼吸过程中胸腔和/或腹腔张力，从而实现对呼吸波的检测。与传统的电感式检测方案相比，本实用新型首创的电容检测方式结构精简，对工艺水平要求不高，造价低廉，便于在获得高精度结果的同时降低装置的体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及呼吸检测领域，特别是涉及一种电容式呼吸波检测束带。
背景技术
现有的非口鼻接触式的呼吸检测方案往往采用与弹性材料结合的导线形变引起的电感量变化来体现胸/腹腔在呼吸过程中的周长变化，这种方案存在信号微弱、抗干扰能力较差等缺陷。另外一些方案试图将呼吸过程中胸/腹腔的周长转化为其它可检测指标，但装置往往相对复杂，体积相对较大。
实用新型内容
为解决上述至少一个问题，本实用新型公开了一种电容式呼吸波检测装置，其特征在于：
所述装置包括检测模块，所述检测模块至少包括一个平板电容，所述平板电容包括两个金属片，呼吸使得所述金属片之间呈现相互远离或相互靠近的动作；
所述检测模块通过测量金属片之间的电容量，体现呼吸过程中胸腔和/或腹腔张力，从而实现对呼吸波的检测。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例的示意图，其中1为金属片，2为连接材料，3为分束带主体材料，4为高介电常数的物质。
具体实施方式
本实用新型的一个实施例中，揭示了一种电容式呼吸波检测装置，所述装置包括检测模块，所述检测模块至少包括一个平板电容，所述平板电容包括两个金属片，呼吸使得所述金属片之间呈现相互远离或相互靠近的动作；
所述检测模块通过测量金属片之间的电容量，体现呼吸过程中胸腔和/或腹腔张力，从而实现对呼吸波的检测。
就上述实施例而言，其公开了本实用新型的最基本原理，由于呼吸过程中胸腔和/或腹腔张力的变化会导致所述平板电容的金属片之间的电容量发生变化，因此能够通过电容式检测方式来检测微小变化量。
就平板电容原理而言，当两金属片距离发生的变化较小时，两金属片的电容则对其二者相对时所引起的重叠面积敏感：当重叠面积减小时，其电容量将减小。而在本实用新型中，当呼吸过程中，如果胸/腹腔收缩，使装置张力减小时，两金属片将回复到重叠面积较大的状态，此时电容量较大，反之电容量则较小。
对于该实施例而言，不仅能单独测量胸腔或腹腔，而且可以同时测量胸腔和腹腔，这便于监测胸腹部的呼吸过程差异。该装置可用于医用目的的呼吸信号监测，也可用于运动健身等需要呼吸调理的场合。
在另一个实施例中，参见图1，所述装置包括具有相同结构的两个分束带，每个分束带包括至少一个金属片；
两个分束带的连接以确保至少两个金属片形成平板电容为准；
对于每个分束带，所述金属片1依次连接：连接材料2、分束带主体材料3，其中所述连接材料2的弹性好于所述分束带主体材料3。
就该实施例而言，当吸气导致胸/腹腔扩张时，由于分束带的主体材料与金属片的连接材料之间存在弹性差，扩张的张力会集中体现在连接材料2上，导致两个金属片1被弹性较差的束带主体材料3分别向异向牵引，其重叠面积减小，电容发生变化。
在另一个实施例中，所述装置还包括采集模块，所述检测模块连接所述采集模块，所述采集模块至少包括一处理器；
所述采集模块利用处理器的数字管脚的中断来实现对所述电容量信号的采集。
对于该实施例而言，数字管脚中断可实现对微电容快速充电过程的精确捕捉与测量，避免了传统测量方式中由单片机计时产生的误差。该算法的硬件实施也极其简单，直接将金属板连接至具有模数转换功能的单片机端口即可，无需外围信号调理电路，具有成本低、功耗低、体积小等优点。
在另一个实施例中，所述两个金属片之间还设有用于增大所述平板电容量的、高介电常数的电介质。通过向两金属片之间填充高介电常数的物质4(参见图1，例如该物质为云母片)，可增大两金属片形成的电容量，使呼吸信号的表征更为明显。
在另一个实施例中，对所述电容量的测量精度为pF级别。两金属片1形成的电容量及其在呼吸过程中的变化可以很小，例如低至约数十pF，而本实用新型的电容测量原理可以确保为实现对呼吸过程的精确记录，电容的测量精度为pF级别。
在另一个实施例中：
当其用于监测呼吸过程中胸腔张力的变化所导致的金属片之间的电容量变化时，所述平板电容初始位于胸部乳头以下至膈肌以上；
当其用于监测呼吸过程中腹腔张力的变化所导致的金属片之间的电容量变化时，所述平板电容初始位于腹部肚脐以下至髋骨以上。
就该实施例而言，所述平板电容的初始位置是为了有利于测量的精确性。
在另一个实施例中，所述采集模块具体通过如下步骤来完成所述采集：
S100：所述处理器的数字管脚设为数字中断模式；
S200：令处理器的充电管脚对所述平板电容进行充电；
S300：循环检测所述平板电容上电压，当电压升高到触发中断时，获取电容上的电压模拟量，并根据平板电容的电容与电压的对应关系，换算所述电压模拟量为电容值。
该实施例显然在于限定具体的中断采集方式，该方式有利于对微小电容的测量，特别是实时测量。
在另一个实施例中：
所述装置还包括发射模块；
所述发射模块用于将所述采集模块获得的数据以无线或有线的通讯方式发送给外部设备，其中无线方式包括蓝牙、ZigBee、WIFI、GSM或CDMA通讯方式，所述外部设备包括智能手机、智能手环、智能手表。
在其它实施例中，优选的，该装置为束带。更优选的，该装置也可以是除束带之外的各种可穿戴设备，例如，根据呼吸信号提取的部位不同，该可穿戴设备可以是用于检测呼吸时胸腔变化的上衣，可以是检测腹腔变化的短裤，也可能是两者相结合的运动套装，也可能是其他形式的可穿戴设备。事实上，本实用新型便于对呼吸信号进行提取，并将预处理过的信号发送给各种外部设备，如智能手机，智能手表、智能手环和其他智能电子设备。
以上利用具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的技术方案及其核心思想；对于本领域技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。
Claims (7)
1.一种电容式呼吸波检测装置，其特征在于：
所述装置包括检测模块，所述检测模块至少包括一个平板电容，所述平板电容包括两个金属片，呼吸使得所述金属片之间呈现相互远离或相互靠近的动作；
所述检测模块通过测量金属片之间的电容量，体现呼吸过程中胸腔和/或腹腔张力，从而实现对呼吸波的检测。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述装置包括具有相同结构的两个分束带，每个分束带包括至少一个金属片；
两个分束带的连接以确保至少两个金属片形成平板电容为准；
对于每个分束带，所述金属片依次连接：连接材料、分束带主体材料，其中所述连接材料的弹性好于所述分束带主体材料。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述两个金属片之间还设有用于增大所述平板电容量的、高介电常数的电介质。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
对所述电容量的测量精度为pF级别。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
当其用于监测呼吸过程中胸腔张力的变化所导致的金属片之间的电容量变化时，所述平板电容初始位于胸部乳头以下至膈肌以上；
当其用于监测呼吸过程中腹腔张力的变化所导致的金属片之间的电容量变化时，所述平板电容初始位于腹部肚脐以下至髋骨以上。
6.根据权利要求1-5任一所述的装置，其特征在于：所述装置为束带。
7.根据权利要求1-5任一所述的装置，其特征在于：所述装置为除束带之外的可穿戴设备。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104720810A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-06-24 | 张紫豪 | 一种电容式呼吸波检测装置 |
| CN109497974A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-22 | 北京信息科技大学 | 一种基于呼吸频率指标的健康监测方法及系统 |
| CN109907749A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 传感器及电子设备 |
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2014
- 2014-12-16 CN CN201420797764.3U patent/CN204654937U/zh not_active Expired - Fee Related
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