【技术实现步骤摘要】
本申请涉及人体呼吸信号测量电路和装置的，尤其涉及基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路、装置和方法。
技术介绍
1、压阻式传感器用于将受到的压力信号转换成电阻信息。柔性压阻式压力传感器通常是基于材料的压力电阻特性，将材料受到的压力转换成材料电阻的大小实现压力的测量。
2、如图1所示，可见柔性压阻式压力传感器的构造特征，图1中标号10为柔性压阻材料，其是一条连续柔性长条用于感受压力，并将压力转化为电阻值。如图2所示，是柔性压阻式压力传感器的输出特性曲线示意图。图2中上方曲线是标称的柔性压阻式压力传感器的输出特性曲线。
3、标称柔性压阻式压力传感器的输出特性曲线是在标准压力测试条件下进行的，即在整个柔性压阻式压力传感器的压力感受表面上均匀受压的情况下获得的，因此整体的线性度较好。即输入的压力和输出的电阻之间基本上呈线性相关，至少在一定的压力范围内线性相关。
4、通常，在现有技术中，人体呼吸的测量方法有多种。睡眠状态中呼吸监测的方法主要包含以下几类：基于呼吸引起的胸阻抗变化来测量呼吸节律和深度，人体呼吸时，胸部扩张收缩时引起胸部阻抗发生变化，经外部激励将胸阻抗信号转化为电压信号从而测量呼吸的节律和深度。即直接将胸阻抗信号作为测量对象，将胸阻抗信号用作呼吸信号的表征。其测量需要在胸部相应位置设置电极来获取信号，通常是借助心电电极来获取信号；这样的测量不仅需要设置与人直接连接的至少两条电缆，还需要外部高频激励电路及检波电路，对于患者具有一定的压迫感、不适感，对于电极导联的连接可靠性要求较高，不适用于长期监测
5、基于呼吸引起呼吸气流的压力变化来测量呼吸节律和深度，通常是基于电阻桥式压力传感器来测量呼吸信号，其通过鼻气流导管或者呼吸面罩，将呼吸气道压力传送至压力传感器的接口，使得压力传感器产生对应电信号输出，从而测量呼吸的节律和深度。其测量需要患者长期佩戴鼻气流导管或面罩，使压力传感器能固定在呼吸气流流经的气路上，就长期使用而言，其舒适度不够，无法做到长期无扰式监测。该方法中将呼吸气流引起的呼吸气路中的压力变化作为测量对象，将呼吸气路中的压力信号用作呼吸信号的表征。
6、通常，在现有技术中，人体呼吸引起的胸腔起伏，也会导致胸腔压力的变化，这样的变化幅度看起来比较剧烈，但是要准确获得也并不容易，因为呼吸引起的压力信号经常容易受到干扰，比如体位变化或咳嗽等情况下都会导致测量的偏差。
7、在睡眠状态下的呼吸检测，无论是采用连接电缆贴合在胸部，还是戴上呼吸面罩，其用户界面都并不友好，很难有舒适性可言，因此给连续检测带来了挑战。在睡眠状态下的呼吸检测场景中，考虑到用户的舒适性，将传感器设置在床垫或床单中，通过床垫或床单与人胸部的接触，通过检测胸部压力变化进行呼吸检测。在这样的检测中，一般采用压电传感器，将压力信号直接转换成电信号是比较常规的一种信号获取方式。然而压电传感器通常只能进行压力变化量的转换，对静态压力无法感知，因此床单或床垫上是否有被测对象存在需要设置另外的传感器如压阻式传感器进行感知；这样测量系统中就需要设置两种传感器，增加了检测成本；若只设置压电传感器，则系统需要一直处在工作状态，不节能。
8、压阻式传感器在卧式呼吸测量中常常用于人体在床的检测，当检测到有人体在床时启动相应的测量装置。压阻式传感器通常作为静态压力感受器使用，在现有技术中，还没有看到将压阻式传感器应用到呼吸测量的。
9、本申请中，基于呼吸引起的胸部压力变化，与胸部直接贴合接触的柔性呼吸监测带其上集成有柔性压阻式压力传感器，基于其压力引起电阻变化的电原理，呼吸时作用于压电传感器的压力引起电阻变化，再经相应放大电路，实现呼吸信号的采集。
10、柔性压阻式压力传感器可以集成在床单或床垫上，无需单独设置其他的贴附于人身体表面的测量探头和装置，具有很好的测量体验。将柔性压阻式压力传感器用于床单或床垫中，在卧位进行呼吸测量时，既能实现静态压力的测量，进行人体在床检测，同时还能进行呼吸检测。
11、名词解释：
12、灵敏度是表示仪表对微弱能量作出反应程度大小的技术指标。若仪表指针较大幅度的偏转或输出而用了较小的能量，它的灵敏度也就较高。
13、压阻灵敏度值sa的含义是，单位面积上承受压力变化引起的电阻变化数值，即dr/df；dr是电阻变化，df是单位面积上承受的压力；压阻灵敏度。
技术实现思路
1、本申请的技术方案克服了现有技术中呼吸信号测量都需要设置特定位置的电信号传感器或压力信号传感器不足之处，提出了一种能在人无感的情况下就能获得呼吸信号的一种柔性压阻式压力传感器的呼吸测量电路和装置。只要人的胸部或背部贴靠在传感器上，或者人在躺下的状态下，人的前后胸部只要有一侧胸部能与传感器贴靠，就能进行呼吸的测量，避免了电缆连接和面罩连接的额外连接方式，大大增强了呼吸测量的用户体验。且该电路和装置只基于一种传感器就能同时实现在床检测和呼吸测量，不必分别设置压阻式传感器进行在床检测，设置压差传感器进行呼吸检测。
2、解决上述技术问题的技术方案是一种基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，包括压阻式传感器，用于将受到的压力信号转换成电阻大小信息；电阻分压网络，进行电阻匹配分压；呼吸信号放大电路；压阻式传感器和电阻分压网络电连接形成分压电阻网络，该分压电阻网络与呼吸信号放大电路的输入端电连接；呼吸信号放大电路用于压阻式传感器上是否存在压力作用的检测；同时呼吸信号放大电路用于放大经恒压源激励后压阻式传感器上压力变化导致的电阻变化而引起电压变化的信号；依据呼吸信号放大电路输出的电压值va判断是否有人体在床；当呼吸信号放大电路输出的电压值va大于或等于设定的电压阈值a，则判定为有压力作用在柔性压阻式压力传感器上，即判断为有人在床；当压阻式传感器贴合于前胸或后背时，将呼吸导致的胸部压力变化量转换成电阻信号变化量并经外部恒压源激励转换为电压信号变化量，并经由呼吸信号放大电路放大后输出，用作呼吸信号。
3、所述电阻分压网络包括可变电阻器，可变电阻器依据外部指令设定自身的电阻值；或所述电阻分压网络包括分压电阻选通电路和至少3个的分压电阻；分压电阻选通电路中的各个通路分别和各一个分压电阻连接；分压电阻选通电路依据外部指令选通相应的分压电阻进入电路网络中。
4、所述电阻分压网络包括多路选通开关；所述多路选通开关包括多个输入连接端子，各一个连接端子分别与一个分压电阻的一端电连接，分压电路的另一端用于同外部的恒压激励源v电连接；所述多路选通开关包括多个控制指令接收端子，多个控制指令接收端子用于从外部获取开关选通指令；所述多路选通开关包括一个输出端子，该输出端子用于和外部的柔性压阻式压力传感器的一个输出端电连接。
5、所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，还包括恒压激励源v，恒压激励源v与电阻分压网络电连接，为电阻分压网络提供恒压激励。
6、所述呼吸信号放大电路包括放大器a、电阻r40、电阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
7.一种基于压阻式传感器的呼吸信号测量装置，其特征在于，
8.一种呼吸信号测量方法，其特征在于，基于权利要求7所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量装置，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的呼吸信号测量方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的呼吸信号测量方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的呼吸信号测量电路，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：叶继伦，刘梓晨，张旭，王凡，郭静，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。