一种基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的方法和装置，所述方法包括步骤：设置与呼吸通道（１）连通的第１三通阀（６０）、第２三通阀（７０）、第一压差传感器（９０）、第二压差传感器（８０）、第１放大电路（１０）和第２放大电路（２０），并由微处理器（１００）将压差值和气道压力值分别与对应的零点数据进行比较，同时结合流体、波形识别方法和呼吸力学相关计算方法进行运算，得到人体呼吸力学相关的参数；实施本发明专利技术，可以降低呼吸力学测量电路的复杂性，并提高可靠性，还消除了器件本身存在的零点偏移的影响和流速压差传感器、压力传感器以及电路增益的离散性，大大提高了检测精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人体呼吸相关的流量和呼吸力学参数的测量，特别涉及利用压差式传感器对流量的测量，尤其涉及基于压差流量传感器监测人体呼吸力学相关参数的方法和装置。
技术介绍
人体的自主呼吸节律或机械呼吸是平缓的，正常节律一般是每分钟10-30次(Resp/Min)，一般的设计要求呼吸力学监测的压力放大电路的频率范围为8-120Resp/Min，相当于呼吸压力波信号的放大电路的通频带在0.125-4Hz的范围内，因此上述呼吸力学监测电路的通频带一般要求是0.12-5Hz，而气道内的压力变化范围为-20～+100cmH2O。由于呼吸力学的监测将分成自主呼吸和机械呼吸，其中自主呼吸时气道内的压力变化较小，而在机械呼吸时是依靠气道内的压力强迫人体胸腔产生收缩和舒张，气道内压力变化较大，可以通过气路内压力变化范围的大小和气道流速方向来实现自主呼吸和机械通气的识别。现有技术的缺陷有以下几点1.呼吸力学测量和控制电路复杂。2.由于监测呼吸通路压力的压差传感器和信号放大电路都可能存在零点偏移，呼吸力学的压力测量电路需要精确的校零操作，否则将影响气路内压力的准确监测，从而影响呼吸力学参数的准确计算。3.由于流速压差传感器以及电路的增益都存在一定的离散性，从而产生流速与压差对应关系的误差，根据测量出压差值来推算流速将出现偏差，气道压力监测也存在类似的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是避免上述现有技术的不足之处而提出一种基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的方法和装置。本专利技术设置了串接在人体呼吸通路中的压差传感器，感应因气路中流体运动所产生的压差和气路中压力变化，得到上述压差/气道压力以及时间等直接测量参数，并通过软件和相关的算法来计算出相关的呼吸力学相关的间接参数，如潮气量/容积/呼吸率/气道顺应性/吸入呼出比/呼吸环等，可以向医护人员提供实时呼吸波形和相应的诊断数据，为评价病人的呼吸状态和呼吸机的工作状态提供客观参考依据。本专利技术通过采用以下的技术方案来实现实施一种基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的方法，基于微处理器和A/D转换器，并在微处理器中固化监控程序；所述方法包括步骤a.设置与呼吸通道连通的第1三通阀、第2三通阀、第一压差传感器、第二压差传感器、第1放大电路和第2放大电路，并将第1三通阀的长通口连接第一压差传感器的第1口，将压差传感器的输出信号接第1放大电路的输入；还将第2三通阀的长通口连接第二压差传感器和第一压差传感器的第2口，将第二压差传感器的输出信号接第2放大电路的输入；b.将第1放大电路和第2放大电路的输出接入A/D转换器，将A/D转换器的输出及控制端连接微处理器的I/O端口；c.通电运行后，微处理器控制第1三通阀和第2三通阀的长通口与大气口接通，使第一压差传感器和第二压差传感器感应大气压力，使第1放大电路和第2放大电路得到稳定的系统偏差输出；并通过A/D转换器和微处理器将上述系统偏差数据暂存，作为后续压差值和气道内压力计算的零点校准值。d.进行人体呼吸检测时，微处理器控制第1三通阀和第2三通阀的长通口与呼吸通道口接通，使第一压差传感器感应呼吸通道内气流的方向和压差，得到与流量关联的压差以及与气流方向关联的呼吸模式，使第二压差传感器感应呼吸通道内相对大气压的压力，得到气道内压力；第1放大电路和第2放大电路分别输出压差值和气道压力值，通过A/D转换器的转换，微处理器获得这两个值的数据；e.微处理器将压差值和气道压力值分别与对应的零点数据进行比较，同时结合流体、波形识别方法和呼吸力学相关计算方法进行运算，得到人体呼吸力学相关的参数，具体参数包含气道压力、流量、潮气量、容积、呼吸率、吸入/呼吸时间比、气道顺应性、各时段的压力等。所述第1三通阀、第2三通阀的长通口与大气口接通或与呼吸通道口的接通是微处理器通过阀驱动电路的驱动来实现的。本专利技术还可以通过以下的技术方案进一步得到实施设计制造一种基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的装置，包括呼吸通道、微处理器、电源和A/D转换器，微处理器中固化有监控程序；尤其是还包括第1三通阀、第2三通阀、第一压差传感器、第二压差传感器、第1放大电路、第2放大电路和阀驱动电路，所述第1三通阀的长通口连接第一压差传感器的第1口，所述第一压差传感器的输出连接第1放大电路的输入；所述第2三通阀的长通口连接第二压差传感器和第一压差传感器的第2口，第二压差传感器的输出连接第2放大电路的输入；所述阀驱动电路的输出连接第1三通阀和第2三通阀，阀驱动电路的输入连接微处理器的I/O端口。所述第1放大电路和第2放大电路的输出接入A/D转换器，A/D转换器的输出及控制端连接微处理器的I/O端口。所述第1放大电路包括运算放大器U2-1、U2-2、U3-1和U3-2，所述运算放大器U2-1、U2-2接成同相差分输入形式，运算放大器U3-2接成同相跟随器形式，其输出通过一只电阻接在运算放大器U2-2的反相输入端，运算放大器U3-2的同相输入端接基准电压VREF2。所述基准电压VREF2为+2.5V。所述第2放大电路包括运算放大器U4-1、U4-2、U5-1和U5-2，所述运算放大器U4-1、U4-2接成同相差分输入形式，运算放大器U5-2接成同相跟随器形式，其输出通过电阻R10接在运算放大器U4-2的反相输入端，运算放大器U5-2的同相输入端接基准电压VREF3。所述基准电压VREF3为+1.25V。与现有技术相比较，本专利技术的测量方法借助于串接在人体呼吸气路中的压差流量传感器，感应呼吸气路中因流体运动在这个压差流量传感器上所产生的压力差以及气路内相对外界的压力变化，通过第一、第二压差传感器将上述的压力差和相对大气压的压力变化传送给后续的压力放大电路，并通过滤波、模数转换等获得上述监测量的数字值，再通过相关的算法，包含波形识别方法、流体和呼吸力学的计算方法，进一步得到实时呼吸波形和相关的呼吸力学相关的参数，包含呼吸率/潮气量/容积/吸入呼出比/气道顺应性/压力-容积环/流量-容积环等，大大提高了检测精度。实施本专利技术，可以降低呼吸力学测量电路的复杂性，并提高可靠性，还消除了器件本身存在的零点偏移的影响和流速压差传感器、压力传感器以及电路增益的离散性。附图说明图1是本专利技术基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的方法和装置构成方框图；图2是本专利技术所述装置中微处理器的工作流程图；图3是本专利技术所述装置中放大电路的电原理图。具体实施例方式下面结合附图及最佳实施例对本专利技术作进一步详尽的描述。如图1所示实施一种基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的方法，基于微处理器100和A/D转换器130，并在微处理器100中固化监控程序；所述方法包括步骤a.设置与呼吸通道1连通的第1三通阀60、第2三通阀70、第一压差传感器90、第二压差传感器80、第1放大电路10和第2放大电路20，并将第1三通阀60的长通口62连接第一压差传感器90的第1口91，将第一压差传感器90的输出信号接第1放大电路10的输入；还将第2三通阀70的长通口72连接第二压差传感器80和第一压差传感器90的第2口92，将第二压传感器80的输出信号接第2放大电路20的输入；b.将第1放大电路10和第2放大电路20的输出接入A/D转换器130，将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压差流量传感器监测人体呼吸力学参数的方法，所述方法基于微处理器（１００）和Ａ／Ｄ转换器（１３０），并在微处理器（１００）中固化监控程序；其特征在于，所述方法包括步骤：ａ．设置与呼吸通道（１）连通的第１三通阀（６０）、第２三通 阀（７０）、第一压差传感器（９０）、第二压差传感器（８０）、第１放大电路（１０）和第２放大电路（２０），并将第１三通阀（６０）的长通口（６２）连接第一压差传感器（９０）的第１口（９１），将压差传感器（９０）的输出信号接第１放大电路（１０）的输入；还将第２三通阀（７０）的长通口（７２）连接第二压差传感器（８０）和第一压差传感器（９０）的第２口（９２），将第二压差传感器（８０）的输出信号接第２放大电路（２０）的输入；ｂ．将第１放大电路（１０）和第２放大电路（２０）的输出接 入Ａ／Ｄ转换器（１３０），将Ａ／Ｄ转换器（１３０）的输出及控制端连接微处理器（１００）的Ｉ／Ｏ端口；ｃ．通电运行后，微处理器（１００）控制第１三通阀（６０）和第２三通阀（７０）的长通口（６２）、（７２）与大气口（６３）、（７３）接通 ，使第一压差传感器（９０）和第二压差传感器（８０）感应大气压力，使得第１放大电路（１０）和第２放大电路（２０）得到稳定的系统偏差输出；通过Ａ／Ｄ转换器（１３０）的转换，微处理器（１００）将上述系统偏差数据暂存，作为后续计算的零点校准值； ｄ．进行人体呼吸检测时，微处理器（１００）控制第１三通阀（６０）和第２三通阀（７０）的长通口（６２）、（７２）与呼吸通道口（６１）、（７１）接通，使第一压差传感器（９０）感应呼吸通道内气流的方向和压差，使第二压差传感器（８０）感应呼吸通 道内相对大气压的压力；第１放大电路（１０）和第２放大电路（２０）分别输出压差值和气道压力值，通过Ａ／Ｄ转换器（１３０）的转换，微处理器（１００）输入这两个值的数据；ｅ．微处理器（１００）将压差值和气道压力值分别与对应的零点数据进行比 较，同时结合流体、波形识别方法和呼吸力学相关计算方法进行运算，得到人体呼吸力学相关的参数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶继伦，伍晓宇，李得旺，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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