本发明专利技术公开了一种主流式人呼吸流量实时监测装置，包括监测模块和上位机两部分，所述监测模块包括呼吸管道和呼吸电路两部分，所述呼吸管道中设有节流装置，节流装置前后的管道上分别设有取压孔，两个取压孔之间连接有差压式压力传感器。本发明专利技术提出的主流式人呼吸流量实时监测装置和方法实现直接在呼吸管道上对病人的呼吸流量实时监测，并能从呼吸流量波形中分析出病人生命体征状况和相关信息，给医生提供准确可靠的信息指导。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学工程领域，具体涉及一种人呼吸流量实时监测装置与方法。
技术介绍
人呼吸流量实时监测在医疗监测中起到了越来越重要的作用。随着医学科技和相关理论的发展，呼吸流量检测技术发展迅速，检测方法也越来越多。呼吸流量的检测方法可以分为间接法和直接法。间接检测法是通过检测呼吸产生的一些附加现象，来提取呼吸流量信号。直接检测法主要包括仿生微机器人法和流量压力传感器法，其中流量压力传感器法由于测量准确且实现较为简单而成为目前研宄的热点。相对于间接法，直接法可以提高检测精度，实现对呼吸流量的实时检测。呼吸流量监测方式可分为主流式和旁流式。相对于旁流式，主流式具有响应速度快、实时监测等优点。目前虽然有少数主流式呼吸监测设备实现了呼吸流量监测，但由于呼吸气流的干扰使监测结果误差较大，而且存在输出信号弱等问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供，克服现有技术中主流式呼吸监测参数比较单一、测量误差大的问题。本专利技术的技术方案是:一种主流式人呼吸流量实时监测装置，包括监测模块和上位机两部分，所述监测模块包括呼吸管道和呼吸电路两部分，所述呼吸管道中设有节流装置，节流装置前后的管道上分别设有取压孔，两个取压孔之间连接有差压式压力传感器。所述呼吸管道分进气口、中间段和出气口三部分，所述进气口和出气口为圆柱形结构，中间段为长方体结构，所述节流装置为长方体结构，设置于中间段管道的上部并与管道为一体结构，节流装置的直角壁为圆倒角。所述上位机为通用计算机或监护仪。所述呼吸电路包括有微控制器电路、放大电路以及串口通信电路。一种主流式人呼吸流量实时监测方法，利用所述主流式人呼吸流量实时监测装置，对呼吸气压进行实时监测，然后根据伯努利定律和连续性定理，利用呼吸气压计算出呼吸流量。本专利技术的有益效果为:本专利技术提出的主流式人呼吸流量实时监测装置和方法实现直接在呼吸管道上对病人的呼吸流量实时监测，并能从呼吸流量波形中分析出病人生命体征状况和相关信息，给医生提供准确可靠的信息指导。【附图说明】图1主流式呼吸流量监测装置呼吸管道结构示意图；图2主流式呼吸流量监测装置呼吸电路示意图；图3本专利技术呼吸流量监测方法流程图；其中:1-取压孔；2-节流装置；3-圆倒角；4_进气口 ；5_出气口。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术进一步详细的说明。本专利技术的主流式呼吸流量监测装置由监测模块和上位机组成。上位机为通用计算机或监护仪。监测模块主要的部分是呼吸管道，如图1所示，呼吸气流从进气口 4进入管道，差压式压力传感器模块置于两个取压孔I之间，当气流遇到节流装置2时，在节流装置的前后会产生一个压差降，可以通过两个取压孔I获得的压力求得，最后气流经过出气口 5流出。根据流体力学原理，当气流遇到直角壁产生涡流的现象，对实验结果有影响，所以为了避免涡流的出现，将节流装置的直角壁改成如图1中3所示圆倒角，使气流能够平稳的过渡。监测模块除了呼吸管道还包括呼吸电路，如图2所示，主要有微控制器电路、放大电路以及串口通信电路。传感器的输出经过带通滤波放大电路滤波放大后进入微控制器电路进行处理，最后通过串口通信电路将处理结果发送到上位机中进行进一步处理。最终在上位机上显示出人呼吸流量波形。其中，管道的进气口和出气口部分是圆柱形结构，而中间部分是长方体结构。节流装置是整个管道设计中的重要部分。在呼吸管道的中间段管道的上部，加入一个能够使节流孔变小的节流装置如图1中2所示，该节流装置和管道是一体的，由于中间段管道是长方体结构，所以该部件设计成为一个长方体结构，同时考虑到人的呼吸受阻情况，如果形成的节流孔过小，人呼吸会变的困难。将该节流装置的前后直角壁设计成圆倒角的形式，使气流能够平稳的过渡。当气流通过该节流装置时，气流流速会减慢，在前后形成一个压差降。呼吸管道模块和呼吸电路模块相结合形成整个呼吸流量监测装置，压力传感器的端口 I和端口 2分别和呼吸管道的两个取压孔I相连。本专利技术按如下过程获取呼吸流量参数:(I)首先对整个系统进行一个上电预热过程，预热时间I分钟，通过微控制器给压力传感器提供一个稳定激励，微控制器能够提供不同的激励，为了寻找最佳的压力传感器激励，可以通过提供不同的激励测实验结果，然后通过比较不同激励的情况下压力传感器的输出采用数学统计的方法来确定最佳激励，选择差异系数CV来确定，CV值越小代表传感器的激励选择越好；(2)然后在不通入气流的情况下采集30秒的输出的电压数据，对这些数据进行求平均值Stl，接着通入某一流速的气流，再采集I分钟的数据S1, S2, S3……Sn，然后通入不同流速的气流，进行同样的实验；(3)将上一步骤采集到的数据进行处理进行二阶多项式拟合，首先计算出ASn=Sn-Stl，计算出不同流速下的差值，然后将这些差值和流速通过最小二乘法进行标定，得到拟合公式AS = aX2+bX+c，其中a, b, c为标定实验所确定的参数，X为流速；(4)使用该平台进行检测人的呼吸，通过采集人呼吸的数据，计算出与不通入气流的情况下采集的数据的差值，然后通过标定的逆过程求得人呼吸流量；(5)根据呼吸结果绘制实时呼吸气压曲线，呼吸流量曲线。【主权项】1.一种主流式人呼吸流量实时监测装置，包括监测模块和上位机两部分，其特征在于，所述监测模块包括呼吸管道和呼吸电路两部分，所述呼吸管道中设有节流装置，节流装置前后的管道上分别设有取压孔，两个取压孔之间连接有差压式压力传感器。2.根据权利要求1所述的主流式人呼吸流量实时监测装置，其特征在于，所述呼吸管道分进气口、中间段和出气口三部分，所述进气口和出气口为圆柱形结构，中间段为长方体结构，所述节流装置为长方体结构，设置于中间段管道的上部并与管道为一体结构，节流装置的直角壁为圆倒角。3.根据权利要求1所述的主流式人呼吸流量实时监测装置，其特征在于，所述上位机为通用计算机或监护仪。4.根据权利要求1所述的主流式人呼吸流量实时监测装置，其特征在于，所述呼吸电路包括有微控制器电路、放大电路以及串口通信电路。5.一种主流式人呼吸流量实时监测方法，其特征在于，利用权利要求1所述主流式人呼吸流量实时监测装置，对呼吸气压进行实时监测，然后根据伯努利定律和连续性定理，利用呼吸气压计算出呼吸流量。【专利摘要】本专利技术公开了一种主流式人呼吸流量实时监测装置，包括监测模块和上位机两部分，所述监测模块包括呼吸管道和呼吸电路两部分，所述呼吸管道中设有节流装置，节流装置前后的管道上分别设有取压孔，两个取压孔之间连接有差压式压力传感器。本专利技术提出的主流式人呼吸流量实时监测装置和方法实现直接在呼吸管道上对病人的呼吸流量实时监测，并能从呼吸流量波形中分析出病人生命体征状况和相关信息，给医生提供准确可靠的信息指导。【IPC分类】A61B5-087【公开号】CN104840201【申请号】CN201510247074【专利技术人】杨嘉琛, 陈波波, 周建雄 【申请人】天津大学【公开日】2015年8月19日【申请日】2015年5月14日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种主流式人呼吸流量实时监测装置，包括监测模块和上位机两部分，其特征在于，所述监测模块包括呼吸管道和呼吸电路两部分，所述呼吸管道中设有节流装置，节流装置前后的管道上分别设有取压孔，两个取压孔之间连接有差压式压力传感器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨嘉琛，陈波波，周建雄，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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