CN209826730U - 一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置 - Google Patents

Abstract

一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，包括鼻导管，用于向患者输入氧气；氧气管路，与鼻导管连通，用于供入氧气；呼吸音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的呼吸声音；氧气流通监测机构；一端连接氧气管路另一端连接鼻导管，氧气经氧气管路通过氧气流通监测机构输出至鼻导管；呼吸环境音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的环境声音数据；控制器，接收呼吸声音数据和环境声音数据，交差对比呼吸声音数据和环境声音数据，得到实际的呼吸声音数据，并计算得到呼吸频率。本实用新型利用呼吸声音数据和环境声音数据进行对比消噪，然后利用控制器分析对比可以获得精确的呼吸声音数据，进而获得呼吸频率数据。

Description

一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置

技术领域

本实用新型涉及氧气治疗监测设备技术领域，具体涉及一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置。

背景技术

氧气治疗主要目的是纠正人体的低氧血症,减少呼吸功以及减轻心脏负荷,防止和逆转缺氧所致的组织损伤和器官功能障碍,同时尽量保持患者的活动能力。氧气治疗的主要风险在于不能有效纠正低氧血症、加重二氧化碳潴留，甚至氧中毒等。规范的氧气治疗原则就是确保其安全、有效性。国际上有两个著名的临床对照试验可以明确证明家庭氧气治疗的有效性以及相应的条件，同时也是许多国家将家庭氧气治疗纳入国家健康保障体系的科学依据。

1970年代，美国国立卫生研究院(NIH)夜间氧疗试验(NOTT)和英国医学研究委员会临床试验(MRC)研究表明，慢性低氧血症的COPD患者五年存活率的改善和每天的氧疗持续时间(小时)是成正比的。不进行辅助性氧疗的患者生存率是最差的；每天接受12到15小时氧疗的患者的生存率是较好的；接受移动氧气系统近乎24小时持续性氧疗的患者生存率是最好的。

美国胸科学会(ATS)、欧洲呼吸学会(ERS)、英国国立健康与临床优化研究所(NICE)等国家的治疗指南中已经明确制定家庭氧疗的处方标准以及治疗目标。中国医学类权威教材也将氧气治疗适应症与指征纳入《内科学》教材，各国指南的核心内容与美国胸科学会(ATS)制定的标准大同小异。COPD疾病进展中出现低氧血症或COPD急性加重后的稳定期动脉血氧分压PaO₂<55mmHg或者动脉血氧饱和度SaO₂<88％或者动脉血氧分压PaO₂＝55-59mmHg并伴有肺源性心脏病、红细胞增多症、肺动脉高压等。治疗目标：静息、睡眠、活动时都保证PaO₂>60mmHg(SaO₂>90％)，每日吸氧时间为15小时以上，最好能在18-24小时。

根据国内外的相关文献表明，在依从性和治疗效果方面，氧气治疗质量管理手段普遍比较缺乏，监测效果比较差。主要表现在：患者是否吸氧、吸氧时间多长、流量多少、是否遵循医嘱、患者吸氧效果如何(血氧饱和度、呼吸频率、症状改善、精神状态、胃口等等)

本实用新型针对上述问题，重点解决是否吸氧、吸氧时间以及呼吸频率等的实时监测问题。尤其有临床研究表明，呼吸频率的变异性监测可以有效预测COPD急性发作，为及早干预提供有效手段。

法国SRETT公司申请的欧洲专利局专利号：EP3146 897 A1，一种技术用于解决在鼻导管吸氧过程中判断呼吸频率和氧气流量测量的问题，其所提出的方案是，两个MEMS麦克风、一个MEMS压力传感器以及一个环境压力传感器，结合一种运用计算流体力学(CFD)的阻流结构，运用差分电路、滤波电路、呼吸频率、流量计算电路等，得出患者的呼吸频率以及吸氧流量。

该方案存在以下不足：1、因为呼吸导致的压力变化信号微弱，需要选择的传感器满足高精度要求；2、因为采样计算量比较大、以及装置由节能省电需求，对主控单片机(MCPU)或DSP处理器的选型需求较高；3、上述因素1、2将导致成本增加，不利于推广应用。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种精确度高的用于吸氧监测的呼吸频率采集装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

提供一种用于吸氧监测的呼吸频率采集方法，包括

步骤一，采集口部和/或鼻部的呼吸声音数据，将口部和/或鼻部的呼吸声音数据传输至控制器；

步骤二，采集口部和/或鼻部的环境声音数据，将口部和/或鼻部的环境声音数据传输至控制器；

步骤三，经过求差比较，去除口部和/或鼻部的呼吸声音数据中与口部和/或鼻部的环境声音数据相同波形的数据，得到实际的口部和/或鼻部的呼吸声音数据。

其中，所述采集口部和/或鼻部的呼吸声音数据包括通过呼吸音导管和咪头，咪头通过呼吸音导管采集口部和/或鼻部的呼吸声音数据，呼吸音导管的收音部位于口部和/或鼻部。

其中，采集口部和/或鼻部的环境声音数据，包括通过环境收音导管和咪头，咪头通过环境收音导管采集口部和/或鼻部的环境声音数据，环境收音导管的收音部位位于呼吸音导管的收音部附近。

本实用新型的另一发明目的通过下述方案实现：

一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，包括

鼻导管，用于向患者输入氧气；

氧气管路，与鼻导管连通，用于供入氧气；

呼吸音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的呼吸声音；

氧气流通监测机构；一端连接氧气管路另一端连接鼻导管，氧气经氧气管路通过氧气流通监测机构输出至鼻导管；

呼吸环境音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的环境声音数据；

控制器，接收呼吸声音数据和环境声音数据，交差对比呼吸声音数据和环境声音数据，得到实际的呼吸声音数据，并计算得到呼吸频率。

其中，所述呼吸音采集机构包括检测本体，所述本体设置有呼吸音检测信号入口，用于收集鼻部和/或口部的呼吸声音，还包括声音监测咪头，用于检测鼻部和/或口部的呼吸声音，将呼吸声音数据传输至控制器；所述检测本体设置为管体，呼吸音检测信号入口设置于管体，管体通过管路延长，声音监测咪头设置于所述管路，用于收集管路传递的呼吸声音数据，所述监测本体设置有挡板，用于用于收集并放大鼻部和/或口部呼吸气流，所述呼吸音检测信号入口设置于挡板朝向使用者的一侧的检测本体上。

其中，所述呼吸环境音采集机构包括环境收音导管和环境音采集咪头，收集环境声音，环境音采集咪头识别将收音导管的传输的环境噪音数据，并发送至控制器。

其中，所述检测本体的上部设置有环境收音入口，用于收集和放大环境音，所述环境收音导管的收音端与所述环境收音入口通过环境收音管路联通。

其中，所述控制器包括依次电连接的放大器、减法器、比较器、微控制器和与微控制器连接的数据分析模块，所述呼吸音采集机构的口部和/或鼻部的呼吸声音数据依次经过放大器、减法器、比较器传输至微控制器，所述呼吸环境音采集机构的口部和/或鼻部的环境声音数据依次经过放大器、减法器、比较器传输至微控制器，所述数据分析模块对比分析环境声音数据和口部和/或鼻部的呼吸声音数，将分析结果传输至微控制器，微控制器计算得到呼吸频率数据。

其中，还包括存储模块，所述存储模块用于存储模数转换器获得的数字音频信号和数据分析模块的分析结果。

其中，还包括蓝牙模块和显示模块，所述蓝牙模块用于将微控制器获得的呼吸频率数据传输至显示模块显示。

有益效果：

一种用于吸氧监测的呼吸频率采集方法，包括

步骤一，采集口部和/或鼻部的呼吸声音数据，将口部和/或鼻部的呼吸声音数据传输至控制器；

步骤二，采集口部和/或鼻部的环境声音数据，将口部和/或鼻部的环境声音数据传输至控制器；

步骤三，经过求差比较，去除口部和/或鼻部的呼吸声音数据中与口部和/或鼻部的环境声音数据相同波形的数据，得到实际的口部和/或鼻部的呼吸声音数据。

本实用新型利用呼吸声音数据和环境声音数据进行对比消噪，然后利用控制器分析对比可以获得精确的呼吸声音数据，进而获得呼吸频率数据。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对发明的不当限定。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置的结构示意图；

图2为本实用新型的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置的未连接鼻导管的呼吸音采集机构的结构示意图。

图3为本实用新型的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置的连接了鼻导管的呼吸音采集机构的结构示意图。

图4为本实用新型的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置的氧气流通监测机构的结构示意图。

图5为本实用新型的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置的控制器的结构示意图。

附图标记：

1——鼻导管、2——氧气管路、

3——呼吸音采集机构

301——检测本体、302——呼吸音检测信号入口、303——声音监测咪头、304——挡板、305——卡扣、306——连接耳

4——氧气流通监测机构

401——监测本体、402——氧气进气口、403——氧气出气口、

404——第一进气腔、405——第二进气腔、406——单向阀、

407——氧气监测咪头、

408——声音监测咪头放置腔、409——连接气口；

5——噪音监测模块

501——环境收音导管、502——环境收音咪头、503——环境收音入口、504——环境收音管路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例1如图1-图5所示，

一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，包括

鼻导管1，用于向患者输入氧气；

氧气管路2，与鼻导管1连通，用于供入氧气；

呼吸音采集机构3，用于采集口鼻部的呼吸声音；

氧气流通监测机构4；一端连接氧气管路2另一端连接鼻导管1，氧气经氧气管路2通过氧气流通监测机构4输出至鼻导管1；

呼吸环境音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的环境声音数据；

控制器，接收呼吸声音数据和环境声音数据，交差对比呼吸声音数据和环境声音数据，得到实际的呼吸声音数据，并计算得到呼吸频率。

本实用新型利用声音采集的方式，本实用新型利用呼吸声音数据和环境声音数据进行对比消噪，然后利用控制器分析对比可以获得精确的呼吸声音数据，进而获得呼吸频率数据。

具体为氧源通过氧气管路2、鼻导管1向患者供氧，使用者使用是鼻部和/或口部呼出气流，气流通过呼吸音检测信号入口302进入检测本体301内，呼吸音检测信号入口302的口径较小，气流通过时，会于检测本体产生声音，声音监测咪头303识别这些声音数据，传输至控制器，进而计算出呼吸频率。

声音采集的方式避开了常规压力检测的复杂性，这是由于，鼻导管1吸氧过程中，氧气的输出口处于开放状态，氧气管路2内的压力变化幅度极为小，压力传感器在检测过程中，极易受到外界干扰，从而判断不精确。

所述呼吸音采集机构3包括检测本体301，所述本体设置有呼吸音检测信号入口302，用于收集口鼻部的呼吸声音，还包括声音监测咪头303，用于检测口鼻部的呼吸声音，将呼吸声音数据传输至控制器。

其中，还包括挡板304，所述挡板304固定于检测本体301，用于阻挡鼻息气流，所述呼吸音检测信号入口302设置于挡板304朝向使用者的一侧的检测本体301上。挡板304能够有效阻碍气流，使气流受阻，向下传导进入呼吸音检测信号入口302，提高了呼吸声音获得效率，所述挡板304的高度为0.5～3厘米。所说的挡板304呈猫耳状。

如图2所示，本实用新型还可以通过管体的形式将声音传输至末端，减少口鼻部的零件数量，声音监测咪头303的电源连线也可以集成放置于管体的另一端，即管路远离患者使用部位的一端，有效减少了使用者的心理负担。

所述检测本体301设置为管体，呼吸音检测信号入口302设置于管体，管体通过管路延长，声音监测咪头303设置于所述管路，用于收集管路传递的呼吸声音数据。

如图3所示，本实用新型的呼吸音采集机构3还可以集成在现有的鼻导管1上，增强使用效果，所述管体设置有卡扣305，所述卡扣305扣设于所述鼻导管1管路上，将检测本体301固定于鼻导管1上。可以有效减少鼻部的部件，使用便利。

所述管体设置有两个连接耳306，当检测本体301连接于鼻导管1时，两个连接耳306分别套于鼻导管1的两个伸出部。便于固定检测本体301固定于鼻导管1.

所述呼吸音检测信号入口302设置有两个，分别对应鼻孔位置设置与检测本体301。

本实用新型的如图4所示，

所述氧气流通监测机构4设置有监测本体401，所述监测本体401设置有氧气进气口402、氧气出气口403、第一进气腔404和第二进气腔405，所述第一进气腔404与第二进气腔405连通处设置有单向阀406。

所述监测本体401设置有声音监测咪头放置腔408，所述声音监测咪头放置腔408设置有连接气口409。连接气口409通过管路连通于管体，将呼吸声音数据经连接气口传输至声音监测咪头放置腔408。

所述呼吸音采集机构3的咪头设置于所述监测本体401的第一进气腔404。咪头设置于第一进气腔404，单向阀406能够有效阻隔氧气的气流声音传导至第一进气腔404，影响咪头收集氧气输出声音数据。

其中，所述呼吸环境音采集机构包括环境收音导管501和环境音采集咪头502，收集环境声音，环境音采集咪头502识别将收音导管501的传输的环境噪音数据，并发送至控制器。

环境收音入口503位于检测本体301的外侧，与呼吸音检测信号入口302处于同一水平面或接近水平面，保持其收集音的一致性，提高收音一致性。

其中，所述检测本体301的上部设置有环境收音入口503，用于收集和放大环境音，所述环境收音导管501的收音端与所述环境收音入口503通过环境收音管路504联通。

环境收音管路504位于检测本体301的上部，呼吸音收集管路位于检测本体301的下部，其上连接的音源入口位置相反，一个在内一个在外，提高了各自单独的收音准确性，不会发生干扰，又使其的共有频率部分的差异不过大，提高了准确性，也有效降低了后续的控制器的分析难度。

其中，所述控制器包括依次电连接的放大器、减法器、比较器、微控制器和与微控制器连接的数据分析模块，所述呼吸音采集机构的口部和/或鼻部的呼吸声音数据依次经过放大器、减法器、比较器传输至微控制器，所述呼吸环境音采集机构的口部和/或鼻部的环境声音数据依次经过放大器、减法器、比较器传输至微控制器，所述数据分析模块对比分析环境声音数据和口部和/或鼻部的呼吸声音数，将分析结果传输至微控制器，微控制器计算得到呼吸频率数据。

其中，还包括存储模块，所述存储模块用于存储模数转换器获得的数字音频信号和数据分析模块的分析结果。

其中，还包括蓝牙模块和显示模块，所述蓝牙模块用于将微控制器获得的呼吸频率数据传输至显示模块显示。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：包括

鼻导管，用于向患者输入氧气；

氧气管路，与鼻导管连通，用于供入氧气；

呼吸音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的呼吸声音；

氧气流通监测机构；一端连接氧气管路另一端连接鼻导管，氧气经氧气管路通过氧气流通监测机构输出至鼻导管；

呼吸环境音采集机构，用于采集口部和/或鼻部的环境声音数据；

控制器，接收呼吸声音数据和环境声音数据，交差对比呼吸声音数据和环境声音数据，得到实际的呼吸声音数据，并计算得到呼吸频率。

2.根据权利要求1所述的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：所述呼吸音采集机构包括检测本体，所述本体设置有呼吸音检测信号入口，用于收集鼻部和/或口部的呼吸声音，还包括声音监测咪头，用于检测鼻部和/或口部的呼吸声音，将呼吸声音数据传输至控制器；所述检测本体设置为管体，呼吸音检测信号入口设置于管体，管体通过管路延长，声音监测咪头设置于所述管路，用于收集管路传递的呼吸声音数据，所述监测本体设置有挡板，用于用于收集并放大鼻部和/或口部呼吸气流，所述呼吸音检测信号入口设置于挡板朝向使用者的一侧的检测本体上。

3.根据权利要求2所述的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：所述呼吸环境音采集机构包括环境收音导管和环境音采集咪头，收集环境声音，环境音采集咪头识别将收音导管的传输的环境噪音数据，并发送至控制器。

4.根据权利要求3所述的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：所述检测本体的上部设置有环境收音入口，用于收集和放大环境音，所述环境收音导管的收音端与所述环境收音入口通过环境收音管路联通。

5.根据权利要求1所述的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：所述控制器包括依次电连接的放大器、减法器、比较器、微控制器和与微控制器连接的数据分析模块，所述呼吸音采集机构的口部和/或鼻部的呼吸声音数据依次经过放大器、减法器、比较器传输至微控制器，所述呼吸环境音采集机构的口部和/或鼻部的环境声音数据依次经过放大器、减法器、比较器传输至微控制器，所述数据分析模块对比分析环境声音数据和口部和/或鼻部的呼吸声音数，将分析结果传输至微控制器，微控制器计算得到呼吸频率数据。

6.根据权利要求5所述的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：还包括存储模块，所述存储模块用于存储模数转换器获得的数字音频信号和数据分析模块的分析结果。

7.根据权利要求5所述的一种用于吸氧监测的呼吸频率采集装置，其特征在于：还包括蓝牙模块和显示模块，所述蓝牙模块用于将微控制器获得的呼吸频率数据传输至显示模块显示。