一種呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置，包括：包括相互連接的壓力模塊和壓力傳感模塊，所述壓力模塊用于將呼吸過程中胸腔體積的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ψ兓盘?hào)，并將所述壓力變化信號(hào)傳送至所述壓力傳感模塊上；所述壓力傳感模塊用于對(duì)所述壓力變化信號(hào)進(jìn)行分析，產(chǎn)生呼吸率和呼吸波形數(shù)據(jù)。在本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】中，通過監(jiān)測胸腔體積變化而引起的壓力變化，排除了現(xiàn)有技術(shù)易受干擾的問題，提高了測量的靈敏度和準(zhǔn)確性；可在現(xiàn)有的無創(chuàng)血壓測量模塊中，適當(dāng)增加氣路轉(zhuǎn)接與控制，即可實(shí)現(xiàn)，以公用形式實(shí)現(xiàn)低成本、性能改善和功能擴(kuò)展應(yīng)用。
【專利說明】一種呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及醫(yī)療器械，尤其涉及一種呼吸監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]人體的生理活動(dòng)重要參數(shù)之一是呼吸，通過胸腔的起伏引起氣體的內(nèi)外交換，呼吸監(jiān)測是針對(duì)人體呼吸狀態(tài)進(jìn)行測量的一個(gè)重要生理參數(shù)之一，其中呼吸率計(jì)算是評(píng)價(jià)一個(gè)重要指標(biāo)，用于呼吸監(jiān)測的方法有很多中，其中主要包含阻抗法、熱敏法、紅外法等。在常規(guī)監(jiān)護(hù)中常使用阻抗法，在高端監(jiān)護(hù)應(yīng)用中常使用紅外法。其中阻抗法使用便宜，信號(hào)質(zhì)量不好，可靠性差，紅外法信號(hào)質(zhì)量高、可靠性高，但是成本昂貴、使用不方便。
[0003]常規(guī)監(jiān)護(hù)儀上呼吸測量技術(shù)大都是采用基于阻抗法、熱敏法和紅外光譜吸收的方法，阻抗法通常是利用心電監(jiān)護(hù)導(dǎo)聯(lián)中的標(biāo)準(zhǔn)II電極，采用一個(gè)60KHZ左右的高頻載波信號(hào)注入人體，利用人體呼吸所產(chǎn)生的胸部阻抗改變對(duì)這個(gè)載波的調(diào)制，在測量回路中經(jīng)過放大、檢波等獲取呼吸信號(hào)，并利用算法實(shí)現(xiàn)特征檢測與呼吸率計(jì)算；熱敏法是采用熱敏電阻，并放置在呼吸道的出、入氣口附近，如鼻腔處，呼吸所引起內(nèi)外氣體交換而產(chǎn)生溫度變化而影響這個(gè)熱敏電阻的阻值變化，再通過放大電路、濾波電路等獲取呼吸信號(hào)，并利用算法實(shí)現(xiàn)特征檢測與呼吸率計(jì)算。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是抗干擾嚴(yán)重不足，阻抗易受心動(dòng)的影響，同時(shí)在呼吸微弱情況監(jiān)測效果更差，另外阻抗法需要借助于心電電極，在不需要進(jìn)行心電監(jiān)測時(shí)，這個(gè)方法更顯得浪費(fèi)；熱敏法使用比較麻煩，感應(yīng)傳感器需要放置在呼吸道的輸入、出口的位置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置。
[0006]本申請(qǐng)的一種呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置，包括相互連接的壓力模塊和壓力傳感模塊，所述壓力模塊用于將呼吸過程中胸腔體積的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ψ兓盘?hào)，并將所述壓力變化信號(hào)傳送至所述壓力傳感模塊上；所述壓力傳感模塊用于對(duì)所述壓力變化信號(hào)進(jìn)行分析，產(chǎn)生呼吸率和呼吸波形數(shù)據(jù)。
[0007]上述壓力模塊包括氣囊和氣路，所述壓力模塊還用于將所述氣囊置于人體胸腹部，使用充氣泵對(duì)所述氣囊充氣并維持在預(yù)設(shè)的壓力，所述氣路與氣囊連接并連接至所述壓力傳感模塊。
[0008]上述壓力模塊還包括閥，所述壓力模塊還用于:所述充氣泵對(duì)所述氣囊進(jìn)行充氣并維持在20mmHg±5mmHg的壓力，在壓力不足時(shí)所述充氣泵工作進(jìn)行補(bǔ)充，在壓力超過時(shí)，利用所述閥放氣。
[0009]上述壓力模塊還包括壓力限制單元，所述壓力限制單元用于在壓力超過預(yù)設(shè)閾值壓力時(shí)，停止所述充氣泵的工作并控制所述閥放氣；在充氣時(shí)間超過預(yù)設(shè)充氣時(shí)間時(shí)，停止所述充氣泵的工作并控制所述閥放氣。
[0010]上述壓力傳感模塊還用于對(duì)所述壓力變化信號(hào)進(jìn)行高通濾波提取呼吸波信號(hào)，利用預(yù)定的波形特征識(shí)別算法獲取呼吸率。
[0011]由于采用了以上技術(shù)方案，使本申請(qǐng)具備的有益效果在于:
[0012]在本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】中，通過監(jiān)測胸腔體積變化而引起的壓力變化，排除了現(xiàn)有技術(shù)易受干擾的問題，提高了測量的靈敏度和準(zhǔn)確性；可在現(xiàn)有的無創(chuàng)血壓測量模塊中，適當(dāng)增加氣路轉(zhuǎn)接與控制，即可實(shí)現(xiàn)，以公用形式實(shí)現(xiàn)低成本、性能改善和功能擴(kuò)展應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1示出根據(jù)本申請(qǐng)呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2示出根據(jù)本申請(qǐng)呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3示出根據(jù)本申請(qǐng)呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本申請(qǐng)一種實(shí)施例計(jì)算出的呼吸壓力波形。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】，可通過氣路轉(zhuǎn)接和控制電路實(shí)現(xiàn)公用的壓力脈搏波測量電路，或獨(dú)立壓力脈搏波測量電路，并利用捆綁在胸腹部的一個(gè)微型氣囊，通過一個(gè)氣管將這個(gè)氣囊聯(lián)通到一個(gè)壓力傳感器上，再通過一個(gè)氣閥、氣泵的聯(lián)合工作，形成低于25mmHg封閉的微壓氣路系統(tǒng)，從而感應(yīng)因?yàn)楹粑鲆鹦厍惑w積的變化，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成氣囊中的壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)呼吸波形和呼吸率的監(jiān)測。
[0019]圖1示出根據(jù)本申請(qǐng)呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括相互連接的壓力模塊和壓力傳感模塊，壓力模塊用于將呼吸過程中胸腔體積的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ψ兓盘?hào)，并將壓力變化信號(hào)傳送至壓力傳感模塊上；壓力傳感模塊用于對(duì)壓力變化信號(hào)進(jìn)行分析，產(chǎn)生呼吸率和呼吸波形數(shù)據(jù)。
[0020]一種實(shí)施方式，壓力模塊包括充氣泵、氣囊和氣路，壓力模塊還用于將氣囊置于人體胸腹部，充氣泵對(duì)氣囊充氣并維持在預(yù)設(shè)的壓力，氣路與氣囊連接并連接至壓力傳感模塊。
[0021]一種實(shí)施方式，壓力模塊還包括閥，壓力模塊還用于:充氣泵對(duì)氣囊進(jìn)行充氣并維持在20mmHg±5mmHg的壓力，在壓力不足時(shí)充氣泵工作進(jìn)行補(bǔ)充，在壓力超過時(shí)，利用閥放氣。
[0022]一種實(shí)施方式，壓力模塊還包括壓力限制單元，壓力限制單元用于在壓力超過預(yù)設(shè)閾值壓力時(shí)，停止充氣泵的工作并控制閥放氣；在充氣時(shí)間超過預(yù)設(shè)充氣時(shí)間時(shí)，停止充氣泵的工作并控制閥放氣。
[0023]一種實(shí)施方式，壓力傳感模塊還用于對(duì)壓力變化信號(hào)進(jìn)行高通濾波提取呼吸波信號(hào)，利用預(yù)定的波形特征識(shí)別算法獲取呼吸率。
[0024]圖2示出根據(jù)本申請(qǐng)呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括壓力模塊和壓力傳感模塊，壓力模塊包括氣路連接、氣囊、泵、閥、泵控制單元、閥控制單元和微處理器；壓力傳感模塊包括壓力傳感器、壓力放大與濾波單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和微處理器。微處理器是整個(gè)系統(tǒng)的控制器，既能控制泵和閥，又能進(jìn)行信號(hào)處理，產(chǎn)生呼吸數(shù)據(jù)。圖中粗實(shí)線為氣路連接，氣囊通過氣路連接到壓力放大與濾波單元和泵、閥，帶箭頭的細(xì)實(shí)線為信號(hào)連接，壓力放大與濾波單元依次與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、微處理器連接，泵、閥依次與相應(yīng)的泵控制單元、相應(yīng)的閥控制單元及微處理器連接。
[0025]利用本實(shí)施例實(shí)施呼吸監(jiān)測的原理和過程如下:首先利用裝置在一個(gè)帶有松緊的棉性材料綁帶上氣囊，構(gòu)成呼吸傳感器，并輕松地捆綁在受試者的胸腹部(不產(chǎn)生明顯的壓迫)，其次是通過氣路連接氣路壓力傳感器上，在啟動(dòng)呼吸監(jiān)測后，利用微處理器PWM控制實(shí)現(xiàn)泵的微量充氣，對(duì)氣囊充氣至20mmHg±5mmHg，不足則利用泵進(jìn)行補(bǔ)充，超出則利用閥放氣，并維持氣囊中的這個(gè)靜態(tài)壓力，再其次是通過壓力放大與濾波單元通過高通濾波獲取呼吸產(chǎn)生呼吸壓力波，并進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換而獲得數(shù)字化呼吸壓力波，最后是經(jīng)過微處理器的數(shù)字信號(hào)處理以及利用特定的波形特征識(shí)別算法獲取呼吸率而實(shí)現(xiàn)呼吸率的計(jì)算。同時(shí)在氣路壓力限制的安全上，微處理器利用壓力限制，超出150mmHg即可控制閥泄氣和停止泵的工作，二是利用最大充氣時(shí)間限制，一旦充氣時(shí)間超過10秒，即可停止充氣，并泄氣和報(bào)充氣時(shí)間過長警示。
[0026]圖3示出根據(jù)本申請(qǐng)呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，該實(shí)施例是將呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置與無創(chuàng)血壓測量裝置集成起來形成的裝置，包括壓力模塊和呼吸壓力傳感模塊，壓力模塊包括氣路連接、呼吸用氣囊、血壓用氣囊、泵、呼吸氣閥、血壓氣閥、泄氣閥、泵控制單元、呼吸氣閥控制單元、血壓氣閥控制單元、泄氣閥控制單元和微處理器；壓力傳感模塊包括呼吸壓力傳感器、呼吸壓力放大與濾波單元、血壓壓力傳感器、血壓壓力放大與濾波單元、壓力脈搏波放大與濾波單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和微處理器。微處理器是整個(gè)系統(tǒng)的控制器，既能控制泵和閥，又能進(jìn)行信號(hào)處理，產(chǎn)生呼吸數(shù)據(jù)。圖中粗實(shí)線為氣路連接，呼吸用氣囊、血壓用氣囊通過氣路各自連接到呼吸壓力放大與濾波單元、血壓壓力放大與濾波單元和泵、呼吸氣閥、血壓氣閥，帶箭頭的細(xì)實(shí)線為信號(hào)連接，呼吸壓力放大與濾波單元依次與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、微處理器連接，血壓壓力放大與濾波單元依次與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、微處理器連接，泵、閥依次與相應(yīng)的泵控制單元、相應(yīng)的閥控制單元及微處理器連接。
[0027]本實(shí)施例首先是改進(jìn)氣路的結(jié)構(gòu)，完成充氣泵能分時(shí)對(duì)血壓測量氣路和呼吸測量氣路進(jìn)行充氣的功能實(shí)現(xiàn)，在充氣泵充氣口通向兩個(gè)氣路上添加兩個(gè)閥，即能實(shí)現(xiàn)，血壓氣閥打開，呼吸氣閥關(guān)閉時(shí)，充氣泵可用于血壓測量的充氣，血壓氣閥關(guān)閉，呼吸氣閥打開，充氣泵可用于呼吸測量充氣，由于呼吸測量中的充氣極少用，可以在血壓測量的間期中進(jìn)行。增加用于呼吸測量的微型氣囊，以及與之聯(lián)通的低壓壓力傳感器和對(duì)應(yīng)的處理電路，包含壓力放大、濾波，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換，以獲得實(shí)時(shí)的氣路壓力及壓力脈搏波值。增加泄氣閥及控制電路，根據(jù)呼吸測量，以及安全狀態(tài)來控制呼吸測量狀態(tài)，保證呼吸的正常測量。根據(jù)所獲得呼吸波形，進(jìn)行相關(guān)的特征識(shí)別與呼吸率計(jì)算，以獲得更準(zhǔn)確的呼吸率值。
[0028]利用本實(shí)施例的裝置對(duì)血壓和呼吸測量的原理和過程:
[0029]由于測量子系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，在加電啟動(dòng)后，完成整個(gè)系統(tǒng)初始化后，無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)，通過捆綁在上手臂上血壓袖套即可實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)血壓的測量。通常情況下充氣泵是與血壓測量氣路連接的，在啟動(dòng)呼吸測量時(shí)(同時(shí)血壓測量狀態(tài)處在停止時(shí))，充氣泵切換到呼吸氣路，進(jìn)行充氣并達(dá)到預(yù)期呼吸氣路壓力，維持呼吸壓力波的監(jiān)測，之后返回到血壓測量氣路中，當(dāng)預(yù)期呼吸氣路壓力降低到預(yù)期的下限以下時(shí)，充氣泵將再次切換并進(jìn)行補(bǔ)氣至預(yù)期氣路壓力。對(duì)于呼吸測量系統(tǒng)，通過泵閥的適當(dāng)切換，以及捆綁在胸腹部的微型氣囊并聯(lián)通在測量系統(tǒng)中，首先實(shí)時(shí)對(duì)氣路的壓力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并通過泵、閥控制實(shí)現(xiàn)微壓力氣路狀態(tài)，利用PWM控制實(shí)現(xiàn)泵的微量充氣，并充氣至20mmHg±5mmHg，不足則利用泵進(jìn)行補(bǔ)充，超出則利用閥放氣，以維持上述的靜態(tài)氣路壓力，再利用呼吸所引起的氣路壓力變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸監(jiān)測，高通濾波提取呼吸波信號(hào)，在利用特定的波形特征識(shí)別算法獲取呼吸率，同時(shí)在氣路壓力限制的安全上，一是利用壓力限制，超出150mmHg即可泄氣和停止泵的工作，二是利用最大充氣時(shí)間限制，一旦充氣時(shí)間超過10秒，即可停止充氣，并泄氣和報(bào)充氣時(shí)間過長警示。
[0030]圖4示出使用圖2或圖3所示實(shí)施例進(jìn)行呼吸壓力波形計(jì)算的圖示。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)通過獨(dú)立設(shè)計(jì)系統(tǒng)或利用無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)，通過增加一個(gè)微型氣囊，并捆綁在人體胸腹部感應(yīng)呼吸的影響，再利用對(duì)氣路狀態(tài)的監(jiān)測，獲得穩(wěn)定、干凈的呼吸壓力波，實(shí)現(xiàn)呼吸的監(jiān)測，從而顯著地改善了呼吸率測量的準(zhǔn)確性，并方便使用。
[0032]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種呼吸連續(xù)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括相互連接的壓力模塊和壓力傳感模塊， 所述壓力模塊用于將呼吸過程中胸腔體積的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ψ兓盘?hào)，并將所述壓力變化信號(hào)傳送至所述壓力傳感模塊上； 所述壓力傳感模塊用于對(duì)所述壓力變化信號(hào)進(jìn)行分析，產(chǎn)生呼吸率和呼吸波形數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述壓力模塊包括氣囊和氣路，所述壓力模塊還用于將所述氣囊置于人體胸腹部，使用充氣泵對(duì)所述氣囊充氣并維持在預(yù)設(shè)的壓力，所述氣路與氣囊連接并連接至所述壓力傳感模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，其中所述壓力模塊還包括閥，所述壓力模塊還用于:使用充氣泵對(duì)所述氣囊進(jìn)行充氣并維持在20mmHg±5mmHg的壓力，在壓力不足時(shí)所述充氣泵工作進(jìn)行補(bǔ)充，在壓力超過時(shí)，利用所述閥放氣。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，其中所述壓力模塊還包括壓力限制單元，所述壓力限制單元用于在壓力超過預(yù)設(shè)閾值壓力時(shí)，停止所述充氣泵的工作并控制所述閥放氣；在充氣時(shí)間超過預(yù)設(shè)充氣時(shí)間時(shí)，停止所述充氣泵的工作并控制所述閥放氣。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的裝置，其特征在于，所述壓力傳感模塊還用于對(duì)所述壓力變化信號(hào)進(jìn)行高通濾波提取呼吸波信號(hào)，利用預(yù)定的波形特征識(shí)別算法獲取呼吸率。
【文檔編號(hào)】A61B5/08GK204072093SQ201420489133
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】葉南亭, 葉繼倫 申請(qǐng)人:深圳市惟拓力醫(yī)療電子有限公司