專利名稱：一種呼吸檢測腹帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼吸頻率檢測裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
呼吸是人體重要的生理過程，是人體內(nèi)外環(huán)境之間進(jìn)行氣體交換的必需過程，人體通過呼吸系統(tǒng)吸進(jìn)氧氣、呼出二氧化碳，從而維持正常的生理功能。現(xiàn)代監(jiān)護(hù)技術(shù)中，呼吸頻率檢測是其重要組成部分，呼吸頻率隨年齡、性別和生理狀態(tài)而異成人平靜時的呼吸頻率約為每分鐘16 18次；兒童約為每分鐘20次；一般女性比男性快I 2次。臨床診斷中醫(yī)生利用呼吸頻率可以初步檢測人體是否患有疾病，由于呼吸信號取自人體，信號源阻抗較高，而且存在著較強(qiáng)的背景噪聲和干擾故取得精確的呼吸頻率比較困難。呼吸的檢測方法有很多種，但常用的傳感器及檢測方法包括應(yīng)變式傳感器檢測、溫度傳感器檢測、流量傳感器檢測、阻抗法檢測、電容式傳感器檢測、超聲多普勒呼吸頻率檢測法等。應(yīng)變式傳感器檢測利用人在呼吸過程中由于呼氣和吸氣的交替引起食道和胸腹部會產(chǎn)生周期性的形變，通過應(yīng)變式傳感器可以感受到這種形變從而檢測到呼吸信號。溫度傳感器檢測是利用溫度傳感器采集鼻腔內(nèi)外的呼吸溫度差轉(zhuǎn)化為電量輸出的方法；流量傳感器檢測是通過檢測流過某一固定橫截面積的呼吸的氣體的速度來檢測呼吸；阻抗法檢測是通過測量人體胸部在呼吸過程中阻抗的變化來檢測呼吸；電容式傳感器檢測原理是，當(dāng)面積為A的電容平板靠近人體時，平板與人體間構(gòu)成電容C，人在呼吸過程中引起電容值C的變化，通過對C值的變化進(jìn)行檢測來達(dá)到對呼吸信號的檢測目的。超聲多普勒呼吸頻率檢測，就是利用人體呼吸時的胸廓的運(yùn)動，把超聲波打到運(yùn)動部位產(chǎn)生多普勒現(xiàn)象，通過電路分析，檢測出呼吸頻率，達(dá)到非接觸的檢測目的。但是，傳統(tǒng)的呼吸頻率或幅值檢測裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，微小的位移可能產(chǎn)生錯誤的呼吸計(jì)數(shù)，精度有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)呼吸時胸腹部會周期性變化檢測呼吸頻率或幅值的裝置。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種呼吸檢測腹帶，包括殼體和腹帶，所述殼體的內(nèi)部安裝有霍爾傳感器陣列，所述腹帶穿過殼體，所述腹帶的一側(cè)安裝有永磁體。所述永磁體位于殼體的內(nèi)部，所述永磁體的磁極面向霍爾傳感器陣列。通過拉伸所述腹帶，使得所述永磁體與霍爾傳感器陣列之間發(fā)生相對運(yùn)動。本發(fā)明所公開的裝置，在使用時，將腹帶纏繞使用者的肚子一周。應(yīng)當(dāng)適度調(diào)節(jié)腹帶的松緊，使得安裝有霍爾傳感器陣列的殼體貼在使用者的腹部。由于使用者呼吸時腹部發(fā)生起伏變化，即拉伸或放松所述腹帶必然會帶動永磁體發(fā)生位移。進(jìn)而，穿過霍爾傳感器陣列的磁通密度也隨之改變。霍爾傳感器對磁場敏感，能夠根據(jù)磁通密度的改變而產(chǎn)生不同的信號，從而獲得使用者呼吸頻率的準(zhǔn)確數(shù)值。另外，本發(fā)明的霍爾傳感器陣列可以選用精度高、線性度好的霍爾線性器件。通過檢測永磁鐵的位移方向和長度，霍爾器件產(chǎn)生與之線性相關(guān)的輸出電壓信號，再通過單片機(jī)處理模塊分析得到呼吸頻率和幅值數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的，由于傳感器的輸出只決定于永磁鐵移動的位置和移動到該位置位移的長度，有效的防止了外圍環(huán)境的干擾，能夠準(zhǔn)確的測量呼吸頻率。同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)小巧，重量輕，便于攜帶，功耗小。使用的霍爾位移傳感器線性度好，精確度高，抗干擾能力強(qiáng)，避免了傳統(tǒng)裝置微小的位移產(chǎn)生錯誤的呼吸計(jì)數(shù)。本發(fā)明還可以使用插扣型腹帶，便于調(diào)節(jié)腹帶周長，適合各年齡段使用。



本發(fā)明的裝置可以通過附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明殼體的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明使用狀態(tài)參考 圖4為本發(fā)明系統(tǒng)原理框 圖5為本發(fā)明信號采集處理流程 圖6為本發(fā)明另外一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-腹帶，2-殼體，3-霍爾傳感器陣列，4-永磁體，5-彈簧，6-電路板，7_條形孔，8-線纜，9-固定連接點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，作出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。實(shí)施例1 :
一種呼吸檢測腹帶，包括殼體2和腹帶1，所述殼體2的內(nèi)部安裝有霍爾傳感器陣列3，所述腹帶I穿過殼體2,所述腹帶I的一側(cè)安裝有永磁體4。所述永磁體4位于殼體2的內(nèi)部，所述永磁體4的磁極面向霍爾傳感器陣列3。通過拉伸所述腹帶1，使得所述永磁體4與霍爾傳感器陣列3之間發(fā)生相對運(yùn)動。在使用時，將本實(shí)施例的呼吸檢測腹帶拴在使用者的腹部。調(diào)整腹帶I的松緊度，使得不管使用者呼氣還是吸氣，殼體2都能夠貼在使用者的腹部。當(dāng)使用者吸氣時，腹腔擴(kuò)張，相當(dāng)于拉伸了腹帶I ;當(dāng)使用者吸氣時，腹腔收縮，之前被拉伸的腹帶I恢復(fù)原來的狀態(tài)。由于本裝置的結(jié)構(gòu)，在使用者呼吸之間，腹帶I必然會帶動永磁體4作周期性的往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)致穿過所述霍爾傳感器陣列3的磁場發(fā)生變化。通過對磁場變化敏感的霍爾傳感器陣列3，能夠獲得永磁體4運(yùn)動的頻率和幅度,進(jìn)而獲得使用者呼吸頻率和強(qiáng)度。進(jìn)一步地，為了增加所述永磁體4與霍爾傳感器陣列3之間發(fā)生相對運(yùn)動的位移幅度，所述腹帶I通過固定連接點(diǎn)9與殼體2固定連接，所述固定連接點(diǎn)9位于所述永磁體4的一側(cè)。本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述腹帶I具有彈性，所述腹帶I僅僅在固定連接點(diǎn)9處與殼體2連接，其余部分的腹帶I可以自由伸縮。實(shí)施例2:
出于提高本裝置靈敏度的目的，應(yīng)該使得腹帶I在相同的外力的拉伸作用下，永磁體4左右兩端的單位伸長量不同。本實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，只是針對上述目的提供了兩種實(shí)現(xiàn)方式。其一是參見圖6，位于所述殼體2內(nèi)部、且位于所述固定連接點(diǎn)9與永磁體4之間的一段腹帶I具有彈性，其余部分的腹帶I不具有彈性或彈性較小。在這種情況下，當(dāng)使用者腹部隨著呼吸而起伏時，由于合力的作用，永磁體4會右左往復(fù)運(yùn)動。如圖中的固定連接點(diǎn)9在永磁體4的左側(cè)，即永磁體4左側(cè)一段腹帶I是具有彈性的，而永磁體4右側(cè)一段腹帶I是不具有彈性的。所述永磁體4初始在殼體2正中。以永磁體4為參考點(diǎn)，當(dāng)吸氣時，腹帶I向右拉伸，所述永磁體4向右移動。而當(dāng)呼氣的時候正好相反，腹帶I向左收縮，永磁體4從右向左移動，直到回復(fù)到初始位置，或比初始位置更為靠左的位置。在上述過程中，永磁體4往復(fù)運(yùn)動一次表征了呼吸一次，永磁體4往復(fù)運(yùn)動的幅度表征了呼吸的強(qiáng)弱，這些均被對磁場極為敏感的霍爾傳感器所記錄下來，以便作進(jìn)一步分析。其二是所述腹帶I通過位于所述殼體2內(nèi)部的彈簧5與殼體2彈性連接。所述彈簧5為螺旋彈簧，其一端與所述腹帶I連接，另一端與所述殼體2連接，通過彈簧5導(dǎo)致永磁體4兩側(cè)的單位伸長量不同。更為具體的是，彈簧與腹帶固定式連接，參見圖1，所述彈簧5并不是安裝在永磁體4的正下方的，而是安裝在永磁體4的左側(cè)或右側(cè)，所述左或右是在腹帶I伸縮方向上的左或右。在這種情況下，當(dāng)使用者腹部起伏時，由于合力的作用，永磁體4會右左往復(fù)運(yùn)動。如圖中的固定連接點(diǎn)9與彈簧5均在永磁體4的左側(cè)，腹帶I不具有彈性，或者具有的彈性較小 ，主要靠彈簧5的彈性形變來導(dǎo)致永磁鐵4的位置變化。同本實(shí)施例第一種方式一樣，上述過程中，永磁體4往復(fù)運(yùn)動一次表征了呼吸一次，永磁體4往復(fù)運(yùn)動的幅度表征了呼吸的強(qiáng)弱。本實(shí)施例所使用的霍爾傳感器陣列3安裝在電路板6上，信號可以由線纜8或無線傳輸技術(shù)導(dǎo)出。這種傳感器是依據(jù)霍爾效應(yīng)制作的磁場傳感器，可以根據(jù)永磁鐵的位置和位移大小不同，產(chǎn)生不同的信號。本發(fā)明用到了傳感器微位移測量原理，傳感器輸出的電壓和永磁體位移具有很精確的線性關(guān)系。參見圖4，本發(fā)明一個實(shí)施例的信號采集和處理部分主要包括霍爾傳感陣列、單片機(jī)控制采集模塊、無線發(fā)送和接收模塊，PC顯示存儲模塊、flash存儲模塊。霍爾傳感器采用Allegro公司的A3423芯片，單片機(jī)采用LPCl114芯片控制，系統(tǒng)的工作原理主要是通過霍爾傳感器陣列3將永磁體4向左或向右的位移變化轉(zhuǎn)換為電信號。再由單片機(jī)根據(jù)霍爾陣列所輸出的信號來判別使用者呼氣或吸氣，并計(jì)算出患者的呼吸頻率。呼吸頻率通過flash存儲，并通過串口或者無線藍(lán)牙發(fā)送到PC機(jī)上面進(jìn)行顯示、分析和存儲。由于本系統(tǒng)功耗比較低，采用3. 6v的紐扣電池，單片機(jī)系統(tǒng)對電池電壓進(jìn)行電源管理。圖5進(jìn)一步說明了本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和處理的流程。單片機(jī)在固定周期時間內(nèi)對霍爾陣列傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，判斷呼吸的過程中永磁體的位置或位移。本實(shí)施例中，采集數(shù)據(jù)的時間間隔為5ms，即采集頻率為200Hz。通過單片機(jī)對永磁體向左或向右的位置變化進(jìn)行判斷，從而判斷呼吸的運(yùn)動過程，即計(jì)算出固定時間(實(shí)施例為30s)內(nèi)呼吸的過程次數(shù)N，進(jìn)而得出一分鐘時間內(nèi)呼吸率。另外傳感器還可以檢測到一次吸氣運(yùn)動向右或向左位移的最終位置或最終位移長度，進(jìn)而判斷出呼吸的強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種呼吸檢測腹帶，其特征在于包括殼體(2)和腹帶(I)，所述殼體(2)的內(nèi)部安裝有霍爾傳感器陣列(3)，所述腹帶(I)穿過殼體(2)，所述腹帶(I)的一側(cè)安裝有永磁體(4);所述永磁體(4)位于殼體(2)的內(nèi)部，所述永磁體(4)的磁極面向霍爾傳感器陣列(3); 通過拉伸所述腹帶(1)，使得所述永磁體(4)與霍爾傳感器陣列(3)之間發(fā)生相對運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的呼吸檢測腹帶，其特征在于所述腹帶(I)通過固定連接點(diǎn) (9)與殼體(2)固定連接,所述固定連接點(diǎn)(9)位于所述永磁體(4)的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的呼吸檢測腹帶，其特征在于所述腹帶(I)具有彈性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的呼吸檢測腹帶，其特征在于位于所述殼體(2)內(nèi)部、且位于所述固定連接點(diǎn)(9)與永磁體(4)之間的一段腹帶(I)具有彈性，其余部分的腹帶(I)不具有彈性。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的呼吸檢測腹帶，其特征在于所述腹帶(I)通過位于所述殼體(2)內(nèi)部的彈簧(5)與殼體(2)彈性連接；所述彈簧(5)為螺旋彈簧，其一端與所述腹帶 (O連接，另一端與所述殼體(2)連接。
6.根據(jù)Γ5任一權(quán)利要求所述的呼吸檢測腹帶，其特征在于所述腹帶(I)為扁平狀， 所述殼體(2)的兩個對稱面分別開有兩個條形孔(7)，所述腹帶(I)穿過兩個所述條形孔 (7)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)呼吸時胸腹部會周期性變化檢測呼吸頻率或幅值的裝置，即一種呼吸檢測腹帶，包括殼體和具有伸縮性的腹帶。所述殼體的內(nèi)部安裝有霍爾傳感器陣列。所述腹帶穿過殼體，并與所述殼體彈性連接。所述腹帶的一側(cè)安裝有永磁體；所述永磁體位于所述殼體的內(nèi)部，其磁極面向所述霍爾傳感器陣列。由于傳感器的輸出只決定于永磁鐵移動的位置和移動到該位置位移的長度，有效的防止了外圍環(huán)境的干擾，能夠準(zhǔn)確的測量呼吸頻率。同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)小巧，重量輕，便于攜帶，功耗小，使用的霍爾位移傳感器線性度好，精確度高，抗干擾能力強(qiáng)。還可以使用插扣型腹帶，便于調(diào)節(jié)腹帶周長，適合各年齡段使用。
文檔編號A61B5/08GK103040469SQ20131001387
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者劉洪英, 高小強(qiáng), 練陽, 皮喜田, 余巧, 趙亞雄 申請人:重慶大學(xué)