一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種采用光柵和光電二極管陣列呼吸檢測系統(tǒng)，包括帶有光柵的腹帶、光電二極管陣列、信號處理模塊、比較器、發(fā)光二極管和單片機(jī)。光電二極管陣列上集成4只光電二極管，光柵由相間的明暗條紋構(gòu)成，光柵的周期恰好比光電二極管陣列的總距離L小一點(diǎn)，光柵位于發(fā)光二極管和光電二極管陣列之間。發(fā)光二極管和光電二極管陣列固定在外殼上，腹帶一端通過彈簧固定在外殼的一端上，腹帶穿過外殼另一端的孔，可以相對外殼移動。通過腹帶穿戴在腹部，在呼吸過程中，由于腹部體積的變化能夠引起腹帶中光柵相對于光電二極管的位置發(fā)生變化。通過光電二極管傳感器陣列檢測光柵位置的變化，單片機(jī)判別呼氣和吸氣的過程和時間，由此分析出呼吸的周期和頻率。
【專利說明】一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量呼吸的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種基于呼吸感應(yīng)體積描記技術(shù)的呼吸周期檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]睡眠呼吸暫停低通氣綜合征是一種具有潛在危險的病癥，可能誘發(fā)心肌梗死、腦血管意外等病癥，嚴(yán)重的情況下，甚至發(fā)生睡眠中猝死，危及生命。通過對患者睡眠呼吸情況的實(shí)時監(jiān)控，可以發(fā)現(xiàn)睡眠呼吸暫停綜合癥的長度和頻度，不僅可以幫助患者診治，而且可以極早預(yù)防各種并發(fā)癥的發(fā)生，提高患者的存活率。但現(xiàn)在市場上的設(shè)備價格昂貴、體積龐大，只能在專業(yè)醫(yī)院使用，不利于普及與推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種利用光柵和光電二極管陣列測量呼吸頻率的裝置，包連接在腹帶上的光柵、光電二極管陣列、信號處理模塊、比較器、發(fā)光二極管和單片機(jī)。光柵通過彈性材料固定在腹帶上，并且位于固定連接在腹帶上的發(fā)光二極管和光電二極管陣列之間。在呼吸過程中，由于腹部體積的變化引起腹帶中光柵相對于光電二極管的位置發(fā)生變化。光電二極管陣列檢測光柵的運(yùn)動的變化并轉(zhuǎn)換為電信號，信號處理電路對所述電信號進(jìn)行放大處理，比較器對相鄰的兩個光電二極管采集并放大的電信號進(jìn)行比較，單片機(jī)采集所述比較后的結(jié)果來判別呼氣和吸氣的過程，從而計(jì)算出患者的呼吸率和周期。
[0004]本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的有益改進(jìn)有如下兩個方面。
[0005](1)本設(shè)計(jì)基于光電二極管陣列的呼吸檢測傳裝置，結(jié)構(gòu)簡單，輸出的信號是數(shù)字信號，無需對模擬信號進(jìn)行復(fù)雜的放大濾波等處理，有效地防止了其他信號的干擾。
[0006](2)在數(shù)據(jù)處理方面簡單化，硬件成本低對，可連續(xù)、實(shí)時地檢測患者的呼吸頻率和周期。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0008]附圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
[0009]附圖3為通道X和通道Y波形圖。
[0010]附圖4為本發(fā)明的處理流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖通過實(shí)例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，如圖1所示，腹帶1通過彈簧5固定在外殼6上。光柵3連接在腹帶1上，并且位于發(fā)光二極管2和光電二極管陣列4之間。發(fā)光二極管2和光電二極管陣列4固定在外殼6上。在呼吸過程中，由于腹部體積的變化能夠引起腹帶中光柵相對于光電二極管的位置發(fā)生變化。
[0012]如圖2所示，系統(tǒng)主要包括:由帶光柵3的腹帶1、發(fā)光二極管2、光電二極管陣列
4、信號處理模塊7、比較器8和單片機(jī)9構(gòu)成。所述光電二極管陣列4連接到信號處理模塊7，信號處理模塊7連接到比較器8，比較器8連接到單片機(jī)9。在呼吸過程中，由于腹部體積的變化引起腹帶中光柵相對于光電二極管的位置發(fā)生變化。光電二極管陣列檢測光柵的運(yùn)動的變化并轉(zhuǎn)換為電信號，信號處理電路對信號進(jìn)行處理，單片機(jī)采集信號來判別呼氣和吸氣的過程，計(jì)算出患者的呼吸率和周期。信號處理模塊電路把光電二極管檢測到的光信號轉(zhuǎn)換成電壓，光強(qiáng)則電壓高，光弱則電壓低。圖2所示信號處理模塊的輸出端A、B、C、D分別是光電二極管陣列中四個光電二極管檢測到的光強(qiáng)。光柵是明暗相間的，當(dāng)明條紋在光電二極管前，則輸出電壓高；當(dāng)暗條紋在光電二極管前則輸出低電壓。
[0013]光柵的周期恰好是比四個光電二極管的總距離L小一點(diǎn)。圖3是測量得到的通道X和通道Y的信號，從圖3中可以看到，通道X和通道Y的信號波形是一樣的，只是光柵運(yùn)動的方向不同，決定了通道X和通道Y的邊沿變化的先后順序。若圖2中的光柵向上運(yùn)動，則通道X的上升沿比通道Y的上升沿早，通道X的下降沿也比通道Y的下降沿早。若圖2中的光柵向下運(yùn)動，則通道X的上升沿比通道Y的上升沿早，通道X的下降沿比通道Y的下降沿早。
[0014]圖4是單片機(jī)模塊內(nèi)部運(yùn)行的測量呼吸頻率的軟件流程圖。本系統(tǒng)通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，判斷呼吸的過程中光柵的運(yùn)動方向，通過單片機(jī)對光柵運(yùn)動方向的判斷，從而判斷呼吸的運(yùn)動過程，從而計(jì)算出呼吸的周期和頻率。
[0015]本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
【權(quán)利要求】
1.一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測裝置，其特征在于:由帶光柵的腹帶、發(fā)光二極管、光電二極管陣列、信號處理模塊、比較器和單片機(jī)構(gòu)成，所述光電二極管陣列連接到所述信號處理模塊，所述信號處理模塊連接到所述比較器，所述比較器連接到所述單片機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測裝置，其特征在于:光柵通過彈性材料固定在腹帶上，并且位于固定連接在腹帶上的發(fā)光二極管和光電二極管陣列之間，呼吸過程中，腹部體積的變化會引起光柵相對于光電二極管陣列的移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測裝置，其特征在于: 光電二極管陣列由四個等間距的光電二極管組成，光柵由等寬度的明暗條紋組成，光柵的周期恰好比光電二極管陣列的總長度短一點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光柵和光電二極管陣列的呼吸檢測裝置，其特征在于:光電二極管陣列檢測光柵的運(yùn)動的變化并轉(zhuǎn)換為電信號，信號處理電路對所述電信號進(jìn)行放大處理，比較器對相鄰的兩個光電二極管采集并放大后的電信號進(jìn)行比較，單片機(jī)采集所述比較后的結(jié)果來判別呼氣和吸氣的過程，從而計(jì)算出患者的呼吸率和周期。
【文檔編號】A61B5/08GK104274177SQ201410580662
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉一 申請人:劉一