專利名稱：基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體呼吸相關(guān)的流量和呼吸力學(xué)參數(shù)的測(cè)量，特別涉及利用壓差式傳感器對(duì)流量的測(cè)量，尤其涉及基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)相關(guān)參數(shù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
人體的自主呼吸節(jié)律或機(jī)械呼吸是平緩的，正常節(jié)律一般是每分鐘10-30次(Resp/Min)，一般的設(shè)計(jì)要求呼吸力學(xué)監(jiān)測(cè)的壓力放大電路的頻率范圍為8-120Resp/Min，相當(dāng)于呼吸壓力波信號(hào)的放大電路的通頻帶在0.125-4Hz的范圍內(nèi)，因此上述呼吸力學(xué)監(jiān)測(cè)電路的通頻帶一般要求是0.12-5Hz，而氣道內(nèi)的壓力變化范圍為-20～+100cmH2O。
由于呼吸力學(xué)的監(jiān)測(cè)將分成自主呼吸和機(jī)械呼吸，其中自主呼吸時(shí)氣道內(nèi)的壓力變化較小，而在機(jī)械呼吸時(shí)是依靠氣道內(nèi)的壓力強(qiáng)迫人體胸腔產(chǎn)生收縮和舒張，氣道內(nèi)壓力變化較大，可以通過(guò)氣路內(nèi)壓力變化范圍的大小和氣道流速方向來(lái)實(shí)現(xiàn)自主呼吸和機(jī)械通氣的識(shí)別。
現(xiàn)有技術(shù)的缺陷有以下幾點(diǎn)1.呼吸力學(xué)測(cè)量和控制電路復(fù)雜。
2.由于監(jiān)測(cè)呼吸通路壓力的壓差傳感器和信號(hào)放大電路都可能存在零點(diǎn)偏移，呼吸力學(xué)的壓力測(cè)量電路需要精確的校零操作，否則將影響氣路內(nèi)壓力的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，從而影響呼吸力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算。
3.由于流速壓差傳感器以及電路的增益都存在一定的離散性，從而產(chǎn)生流速與壓差對(duì)應(yīng)關(guān)系的誤差，根據(jù)測(cè)量出壓差值來(lái)推算流速將出現(xiàn)偏差，氣道壓力監(jiān)測(cè)也存在類似的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法和裝置。本發(fā)明設(shè)置了串接在人體呼吸通路中的壓差傳感器，感應(yīng)因氣路中流體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓差和氣路中壓力變化，得到上述壓差/氣道壓力以及時(shí)間等直接測(cè)量參數(shù)，并通過(guò)軟件和相關(guān)的算法來(lái)計(jì)算出相關(guān)的呼吸力學(xué)相關(guān)的間接參數(shù)，如潮氣量/容積/呼吸率/氣道順應(yīng)性/吸入呼出比/呼吸環(huán)等，可以向醫(yī)護(hù)人員提供實(shí)時(shí)呼吸波形和相應(yīng)的診斷數(shù)據(jù)，為評(píng)價(jià)病人的呼吸狀態(tài)和呼吸機(jī)的工作狀態(tài)提供客觀參考依據(jù)。
本發(fā)明通過(guò)采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法，基于微處理器和A/D轉(zhuǎn)換器，并在微處理器中固化監(jiān)控程序；所述方法包括步驟a.設(shè)置與呼吸通道連通的第1三通閥、第2三通閥、第一壓差傳感器、第二壓差傳感器、第1放大電路和第2放大電路，并將第1三通閥的長(zhǎng)通口連接第一壓差傳感器的第1口，將壓差傳感器的輸出信號(hào)接第1放大電路的輸入；還將第2三通閥的長(zhǎng)通口連接第二壓差傳感器和第一壓差傳感器的第2口，將第二壓差傳感器的輸出信號(hào)接第2放大電路的輸入；b.將第1放大電路和第2放大電路的輸出接入A/D轉(zhuǎn)換器，將A/D轉(zhuǎn)換器的輸出及控制端連接微處理器的I/O端口；c.通電運(yùn)行后，微處理器控制第1三通閥和第2三通閥的長(zhǎng)通口與大氣口接通，使第一壓差傳感器和第二壓差傳感器感應(yīng)大氣壓力，使第1放大電路和第2放大電路得到穩(wěn)定的系統(tǒng)偏差輸出；并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器將上述系統(tǒng)偏差數(shù)據(jù)暫存，作為后續(xù)壓差值和氣道內(nèi)壓力計(jì)算的零點(diǎn)校準(zhǔn)值。
d.進(jìn)行人體呼吸檢測(cè)時(shí)，微處理器控制第1三通閥和第2三通閥的長(zhǎng)通口與呼吸通道口接通，使第一壓差傳感器感應(yīng)呼吸通道內(nèi)氣流的方向和壓差，得到與流量關(guān)聯(lián)的壓差以及與氣流方向關(guān)聯(lián)的呼吸模式，使第二壓差傳感器感應(yīng)呼吸通道內(nèi)相對(duì)大氣壓的壓力，得到氣道內(nèi)壓力；第1放大電路和第2放大電路分別輸出壓差值和氣道壓力值，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換，微處理器獲得這兩個(gè)值的數(shù)據(jù)；e.微處理器將壓差值和氣道壓力值分別與對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)結(jié)合流體、波形識(shí)別方法和呼吸力學(xué)相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行運(yùn)算，得到人體呼吸力學(xué)相關(guān)的參數(shù)，具體參數(shù)包含氣道壓力、流量、潮氣量、容積、呼吸率、吸入/呼吸時(shí)間比、氣道順應(yīng)性、各時(shí)段的壓力等。
所述第1三通閥、第2三通閥的長(zhǎng)通口與大氣口接通或與呼吸通道口的接通是微處理器通過(guò)閥驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案進(jìn)一步得到實(shí)施設(shè)計(jì)制造一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，包括呼吸通道、微處理器、電源和A/D轉(zhuǎn)換器，微處理器中固化有監(jiān)控程序；尤其是還包括第1三通閥、第2三通閥、第一壓差傳感器、第二壓差傳感器、第1放大電路、第2放大電路和閥驅(qū)動(dòng)電路，所述第1三通閥的長(zhǎng)通口連接第一壓差傳感器的第1口，所述第一壓差傳感器的輸出連接第1放大電路的輸入；所述第2三通閥的長(zhǎng)通口連接第二壓差傳感器和第一壓差傳感器的第2口，第二壓差傳感器的輸出連接第2放大電路的輸入；所述閥驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接第1三通閥和第2三通閥，閥驅(qū)動(dòng)電路的輸入連接微處理器的I/O端口。
所述第1放大電路和第2放大電路的輸出接入A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出及控制端連接微處理器的I/O端口。
所述第1放大電路包括運(yùn)算放大器U2-1、U2-2、U3-1和U3-2，所述運(yùn)算放大器U2-1、U2-2接成同相差分輸入形式，運(yùn)算放大器U3-2接成同相跟隨器形式，其輸出通過(guò)一只電阻接在運(yùn)算放大器U2-2的反相輸入端，運(yùn)算放大器U3-2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF2。
所述基準(zhǔn)電壓VREF2為+2.5V。
所述第2放大電路包括運(yùn)算放大器U4-1、U4-2、U5-1和U5-2，所述運(yùn)算放大器U4-1、U4-2接成同相差分輸入形式，運(yùn)算放大器U5-2接成同相跟隨器形式，其輸出通過(guò)電阻R10接在運(yùn)算放大器U4-2的反相輸入端，運(yùn)算放大器U5-2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF3。
所述基準(zhǔn)電壓VREF3為+1.25V。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的測(cè)量方法借助于串接在人體呼吸氣路中的壓差流量傳感器，感應(yīng)呼吸氣路中因流體運(yùn)動(dòng)在這個(gè)壓差流量傳感器上所產(chǎn)生的壓力差以及氣路內(nèi)相對(duì)外界的壓力變化，通過(guò)第一、第二壓差傳感器將上述的壓力差和相對(duì)大氣壓的壓力變化傳送給后續(xù)的壓力放大電路，并通過(guò)濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等獲得上述監(jiān)測(cè)量的數(shù)字值，再通過(guò)相關(guān)的算法，包含波形識(shí)別方法、流體和呼吸力學(xué)的計(jì)算方法，進(jìn)一步得到實(shí)時(shí)呼吸波形和相關(guān)的呼吸力學(xué)相關(guān)的參數(shù)，包含呼吸率/潮氣量/容積/吸入呼出比/氣道順應(yīng)性/壓力-容積環(huán)/流量-容積環(huán)等，大大提高了檢測(cè)精度。實(shí)施本發(fā)明，可以降低呼吸力學(xué)測(cè)量電路的復(fù)雜性，并提高可靠性，還消除了器件本身存在的零點(diǎn)偏移的影響和流速壓差傳感器、壓力傳感器以及電路增益的離散性。


圖1是本發(fā)明基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法和裝置構(gòu)成方框圖；圖2是本發(fā)明所述裝置中微處理器的工作流程圖；圖3是本發(fā)明所述裝置中放大電路的電原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳盡的描述。
如圖1所示實(shí)施一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法，基于微處理器100和A/D轉(zhuǎn)換器130，并在微處理器100中固化監(jiān)控程序；所述方法包括步驟a.設(shè)置與呼吸通道1連通的第1三通閥60、第2三通閥70、第一壓差傳感器90、第二壓差傳感器80、第1放大電路10和第2放大電路20，并將第1三通閥60的長(zhǎng)通口62連接第一壓差傳感器90的第1口91，將第一壓差傳感器90的輸出信號(hào)接第1放大電路10的輸入；還將第2三通閥70的長(zhǎng)通口72連接第二壓差傳感器80和第一壓差傳感器90的第2口92，將第二壓傳感器80的輸出信號(hào)接第2放大電路20的輸入；b.將第1放大電路10和第2放大電路20的輸出接入A/D轉(zhuǎn)換器130，將A/D轉(zhuǎn)換器130的輸出及控制端連接微處理器100的I/O端口；c.通電運(yùn)行后，微處理器100控制第1三通閥60和第2三通閥70的長(zhǎng)通口62、72與大氣口63、73接通，使第一壓差傳感器90和第二壓差傳感器80感應(yīng)大氣壓力，使得第1放大電路10和第2放大電路20得到穩(wěn)定的系統(tǒng)偏差；通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器130的轉(zhuǎn)換，微處理器100將上述的系統(tǒng)偏差作為零點(diǎn)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)暫存；d.進(jìn)行人體呼吸力學(xué)參數(shù)的檢測(cè)時(shí)，微處理器100控制第1三通閥60和第2三通閥70的長(zhǎng)通口62、72與呼吸通道口61、71接通，使第一壓差傳感器90感應(yīng)呼吸通道內(nèi)氣流的方向和壓差，使第二壓差傳感器80感應(yīng)呼吸通道內(nèi)相對(duì)大氣壓的壓力；第1放大電路10和第2放大電路20分別輸出壓差值和氣道壓力值，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器130的轉(zhuǎn)換，微處理器100輸入這兩個(gè)值的數(shù)據(jù)；
e.微處理器100將壓差值和氣道壓力值分別與對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)結(jié)合流體、波形識(shí)別方法和呼吸力學(xué)相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行運(yùn)算，得到人體呼吸力學(xué)相關(guān)的參數(shù)，具體參數(shù)包含氣道壓力、流量、潮氣量、容積、呼吸率、吸入/呼吸時(shí)間比、氣道順應(yīng)性、各時(shí)段的壓力等。
所述第1三通閥60、第2三通閥70的長(zhǎng)通口62、72與大氣口63、73接通或與呼吸通道口61、71的接通是微處理器100通過(guò)閥驅(qū)動(dòng)電路120的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案進(jìn)一步得到實(shí)施如圖1、3所示設(shè)計(jì)制造一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，包括呼吸通道1、微處理器100、電源150和A/D轉(zhuǎn)換器130，微處理器(100)中固化有監(jiān)控程序；尤其是還包括第1三通閥60、第2三通閥70、第一壓差傳感器90、第二壓差傳感器80、第1放大電路10、第2放大電路20和閥驅(qū)動(dòng)電路120，所述第1三通閥60的長(zhǎng)通口62連接第一壓差傳感器90的第1口91，所述第一壓差傳感器90的輸出連接第1放大電路10的輸入；所述第2三通閥70的長(zhǎng)通口72連接第二壓差傳感器80和第一壓差傳感器90的第2口92，第二壓差傳感器80的輸出連接第2放大電路20的輸入；所述閥驅(qū)動(dòng)電路120的輸出連接第1三通閥60和第2三通閥70，閥驅(qū)動(dòng)電路120的輸入連接微處理器100的I/O端口。
所述第1放大電路10和第2放大電路20的輸出接入A/D轉(zhuǎn)換器130，A/D轉(zhuǎn)換器130的輸出及控制端連接微處理器100的I/O端口。
如圖3所示所述第1放大電路10包括運(yùn)算放大器U2-1、U2-2、U3-1和U3-2，所述運(yùn)算放大器U2-1、U2-2接成同相差分輸入形式，運(yùn)算放大器U3-2接成同相跟隨器形式，其輸出通過(guò)電阻R4接在運(yùn)算放大器U2-2的反相輸入端，運(yùn)算放大器U3-2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF2。
在最佳實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)電壓VREF2為+2.5V。在其他實(shí)施例中，可以選擇不同的基準(zhǔn)電壓。
所述第2放大電路20包括運(yùn)算放大器U4-1、U4-2、U5-1和U5-2，所述運(yùn)算放大器U4-1、U4-2也接成同相差分輸入形式，運(yùn)算放大器U5-2也接成同相跟隨器形式，其輸出通過(guò)電阻R10接在運(yùn)算放大器U4-2的反相輸入端，運(yùn)算放大器U5-2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF3。
在最佳實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)電壓VREF3為+1.25V。在其他實(shí)施例中，可以選擇不同的基準(zhǔn)電壓。
如圖2所示，微處理器100的工作流程為系統(tǒng)上電自檢后～先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，看有無(wú)異常情況～如果有，就將故障情況傳輸給上位機(jī)，并終止系統(tǒng)運(yùn)行～如果沒(méi)有，就進(jìn)入檢測(cè)模式設(shè)置～這時(shí)可以進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，并將零點(diǎn)數(shù)據(jù)暫存～進(jìn)行正式的人體呼吸檢測(cè)，取回檢測(cè)數(shù)據(jù)～進(jìn)行波形識(shí)別和參數(shù)計(jì)算～轉(zhuǎn)換成通訊數(shù)據(jù)～將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。
本發(fā)明對(duì)兩路壓力信號(hào)進(jìn)行放大一路是對(duì)限流式流量壓差傳感器90傳遞來(lái)的壓差信號(hào)進(jìn)行放大，以實(shí)現(xiàn)-120～120L/Min不同流向的流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；另一路是對(duì)氣路內(nèi)傳遞來(lái)的相對(duì)大氣的壓力信號(hào)進(jìn)行放大，這個(gè)傳感器的測(cè)量范圍是-40～+100cmH2O，用于氣路內(nèi)相對(duì)大氣的壓力監(jiān)測(cè)；對(duì)上述二個(gè)壓力放大電路，采用了雙運(yùn)放組成的同相差分輸入的放大電路形式，并在同相輸入端的原本接地端分別與一個(gè)具有一定電位的同相跟隨器輸出相連以實(shí)現(xiàn)一個(gè)正向電位輸入(前者大約為2.5V的直流電壓輸入，后者大約為1.25V的直流電壓輸入)，使得在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下確保第一放大電路10的輸出為“2.5V”，保證對(duì)正向和負(fù)向流速的監(jiān)測(cè)，第二放大電路20的輸出為”1.25V”，一則是克服壓力傳感器“零”點(diǎn)電壓的偏離，二則是監(jiān)測(cè)氣路內(nèi)可能出現(xiàn)負(fù)向壓力，三則是通過(guò)基準(zhǔn)參考點(diǎn)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)正負(fù)流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在這個(gè)壓力的監(jiān)測(cè)中需要考慮壓力監(jiān)測(cè)范圍與增益的控制，為了確保在低氣道壓力監(jiān)測(cè)有足夠分辨率，這里在后級(jí)電路中設(shè)置了2倍的增益，同時(shí)考慮了直流偏置的輸入，而在高氣道壓力監(jiān)測(cè)時(shí)，則在后級(jí)設(shè)置1倍增益，確保有足夠壓力監(jiān)測(cè)范圍，上述的過(guò)程需要借助于軟件的方法完成零點(diǎn)壓力校準(zhǔn)和負(fù)向壓力測(cè)量的實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)中與現(xiàn)有技術(shù)相比增加了兩個(gè)微型三通閥和相關(guān)的控制電路，使得限流式壓差傳感器與表壓傳感器間的氣路連接通過(guò)這兩個(gè)微型三通閥的轉(zhuǎn)接來(lái)完成，在正常工作條件下下，上述兩個(gè)傳感器間是通過(guò)三通閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)通的，在最佳實(shí)施方式的一種工作模式中，此時(shí)的微型三通電磁閥沒(méi)有加電，當(dāng)處在零點(diǎn)壓力校準(zhǔn)時(shí)，這兩個(gè)微型三通閥同時(shí)加電，使得這兩個(gè)微型三通閥的長(zhǎng)通端口轉(zhuǎn)向大氣端口，確保兩個(gè)壓力傳感器不再與當(dāng)前的氣路發(fā)生連通，而與外界的大氣直接連通，保證零點(diǎn)壓力校準(zhǔn)值的準(zhǔn)確物理獲取，當(dāng)校準(zhǔn)完成后，再次切斷對(duì)這兩個(gè)微型三通閥的供電，恢復(fù)上述傳感器再次與監(jiān)測(cè)氣路連通，確保氣路參數(shù)的繼續(xù)監(jiān)測(cè)。上述零點(diǎn)壓力校準(zhǔn)工作可以隨時(shí)在呼吸力學(xué)監(jiān)測(cè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程也只需要3-4秒鐘，而不影響當(dāng)前的呼吸力學(xué)參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
完成準(zhǔn)確的零壓力參考點(diǎn)的獲取之后，對(duì)當(dāng)前氣道壓力計(jì)算時(shí)僅需將當(dāng)前的氣道壓力采樣值減去這個(gè)零參壓力參考值即可完成實(shí)際氣道壓力的監(jiān)測(cè)；而對(duì)壓差傳感器的壓差計(jì)算中也只需將當(dāng)前的壓力值減去上述這個(gè)零壓差參考值即可獲得實(shí)際的壓差值。
關(guān)于呼吸模式的自動(dòng)識(shí)別可以依據(jù)下列原則進(jìn)行，根據(jù)壓差式流量傳感器的使用規(guī)定，連接好上述傳感器，即可根據(jù)第二壓差傳感器所監(jiān)測(cè)到氣道內(nèi)的壓力變化來(lái)確認(rèn)當(dāng)前的呼吸模式如氣道內(nèi)壓力一直保持是正向的即為機(jī)械輔助呼吸模式；如氣道內(nèi)出現(xiàn)周期性的交替正向和負(fù)向壓力，則為自主呼吸模式。
由于呼吸力學(xué)的測(cè)量是依賴于壓力傳感器的直接測(cè)量，由于在放大電路中固定了電路的增益，但電路的器件離散性總不能確保電路的增益完全一致，影響氣道壓力和壓差的監(jiān)測(cè)精度，本發(fā)明通過(guò)增加軟件校準(zhǔn)功能來(lái)解決電路的一致性和氣道壓力的校準(zhǔn)問(wèn)題，即通過(guò)恒定流速控制器產(chǎn)生一恒定流量通入壓差式流量傳感器，并串接一個(gè)數(shù)字流量計(jì)得到當(dāng)前的流量，再將這個(gè)流量通過(guò)測(cè)試軟件輸入呼吸力學(xué)模塊的微處理器，并儲(chǔ)存，用于呼吸力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的電路增益的校準(zhǔn)，這樣將增強(qiáng)上述監(jiān)測(cè)參數(shù)的準(zhǔn)確性。
實(shí)踐證明，本發(fā)明的測(cè)量方法借助于串接在人體呼吸氣路中的壓差傳感器，感應(yīng)呼吸氣路中因流體運(yùn)動(dòng)在這個(gè)壓差傳感器上所產(chǎn)生的壓力差以及氣路內(nèi)相對(duì)外界的壓力變化，通過(guò)壓力傳感器將上述的壓力差和相對(duì)壓力變化傳送給后續(xù)的壓力放大電路，并通過(guò)濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等獲得上述監(jiān)測(cè)量的數(shù)字值，再通過(guò)相關(guān)的算法進(jìn)一步得到實(shí)時(shí)呼吸波形和相關(guān)的呼吸環(huán)，包含呼吸率/潮氣量/容積/吸入呼出比/氣道順應(yīng)性/壓力-容積環(huán)/流量-容積環(huán)等，大大提高了檢測(cè)精度。實(shí)施本發(fā)明，可以降低呼吸力學(xué)測(cè)量電路的復(fù)雜性，并提高可靠性，還消除了器件本身存在的零點(diǎn)偏移的影響和流速壓差傳感器、壓力傳感器以及電路增益的離散性。
權(quán)利要求
1.一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法，所述方法基于微處理器(100)和A/D轉(zhuǎn)換器(130)，并在微處理器(100)中固化監(jiān)控程序；其特征在于，所述方法包括步驟a.設(shè)置與呼吸通道(1)連通的第1三通閥(60)、第2三通閥(70)、第一壓差傳感器(90)、第二壓差傳感器(80)、第1放大電路(10)和第2放大電路(20)，并將第1三通閥(60)的長(zhǎng)通口(62)連接第一壓差傳感器(90)的第1口(91)，將壓差傳感器(90)的輸出信號(hào)接第1放大電路(10)的輸入；還將第2三通閥(70)的長(zhǎng)通口(72)連接第二壓差傳感器(80)和第一壓差傳感器(90)的第2口(92)，將第二壓差傳感器(80)的輸出信號(hào)接第2放大電路(20)的輸入；b.將第1放大電路(10)和第2放大電路(20)的輸出接入A/D轉(zhuǎn)換器(130)，將A/D轉(zhuǎn)換器(130)的輸出及控制端連接微處理器(100)的I/O端口；c.通電運(yùn)行后，微處理器(100)控制第1三通閥(60)和第2三通閥(70)的長(zhǎng)通口(62)、(72)與大氣口(63)、(73)接通，使第一壓差傳感器(90)和第二壓差傳感器(80)感應(yīng)大氣壓力，使得第1放大電路(10)和第2放大電路(20)得到穩(wěn)定的系統(tǒng)偏差輸出；通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(130)的轉(zhuǎn)換，微處理器(100)將上述系統(tǒng)偏差數(shù)據(jù)暫存，作為后續(xù)計(jì)算的零點(diǎn)校準(zhǔn)值；d.進(jìn)行人體呼吸檢測(cè)時(shí)，微處理器(100)控制第1三通閥(60)和第2三通閥(70)的長(zhǎng)通口(62)、(72)與呼吸通道口(61)、(71)接通，使第一壓差傳感器(90)感應(yīng)呼吸通道內(nèi)氣流的方向和壓差，使第二壓差傳感器(80)感應(yīng)呼吸通道內(nèi)相對(duì)大氣壓的壓力；第1放大電路(10)和第2放大電路(20)分別輸出壓差值和氣道壓力值，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(130)的轉(zhuǎn)換，微處理器(100)輸入這兩個(gè)值的數(shù)據(jù)；e.微處理器(100)將壓差值和氣道壓力值分別與對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)結(jié)合流體、波形識(shí)別方法和呼吸力學(xué)相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行運(yùn)算，得到人體呼吸力學(xué)相關(guān)的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法，其特征在于所述第1三通閥(60)、第2三通閥(70)的長(zhǎng)通口(62)、(72)與大氣口(63)、(73)接通或與呼吸通道口(61)、(71)的接通是微處理器(100)通過(guò)閥驅(qū)動(dòng)電路(120)的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3.一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，包括呼吸通道(1)、微處理器(100)、電源(150)和A/D轉(zhuǎn)換器(130)，微處理器(100)中固化有監(jiān)控程序；其特征在于還包括第1三通閥(60)、第2三通閥(70)、第一壓差傳感器(90)、第二傳感器(80)、第1放大電路(10)、第2放大電路(20)和閥驅(qū)動(dòng)電路(120)，所述第1三通閥(60)的長(zhǎng)通口(62)連接壓差傳感器(90)的第1口(91)，所述第一壓差傳感器(90)的輸出連接第1放大電路(10)的輸入；所述第2三通閥(70)的長(zhǎng)通口(72)連接第二壓差傳感器(80)和第一壓差傳感器(90)的第2口(92)，第二壓差傳感器(80)的輸出連接第2放大電路(20)的輸入；所述閥驅(qū)動(dòng)電路(120)的輸出連接第1三通閥(60)和第2三通閥(70)，閥驅(qū)動(dòng)電路(120)的輸入連接微處理器(100)的I/O端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于所述第1放大電路(10)和第2放大電路(20)的輸出接入A/D轉(zhuǎn)換器(130)，A/D轉(zhuǎn)換器(130)的輸出及控制端連接微處理器(100)的I/O端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于所述第1放大電路(10)包括運(yùn)算放大器U2-1、U2-2、U3-1和U3-2，所述運(yùn)算放大器U2-1、U2-2接成同相差分輸入形式，運(yùn)算放大器U3-2接成同相跟隨器形式，其輸出通過(guò)電阻R4接在運(yùn)算放大器U2-2的反相輸入端，運(yùn)算放大器U3-2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓VREF2為+2.5V。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于所述第2放大電路(20)包括運(yùn)算放大器U4-1、U4-2、U5-1和U5-2，所述運(yùn)算放大器U4-1、U4-2接成同相差分輸入形式，運(yùn)算放大器U5-2接成同相跟隨器形式，其輸出通過(guò)電阻R10接在運(yùn)算放大器U4-2的反相輸入端，運(yùn)算放大器U5-2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的裝置，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓VREF3為+1.25V。
全文摘要
一種基于壓差流量傳感器監(jiān)測(cè)人體呼吸力學(xué)參數(shù)的方法和裝置，所述方法包括步驟設(shè)置與呼吸通道(1)連通的第1三通閥(60)、第2三通閥(70)、第一壓差傳感器(90)、第二壓差傳感器(80)、第1放大電路(10)和第2放大電路(20)，并由微處理器(100)將壓差值和氣道壓力值分別與對(duì)應(yīng)的零點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)結(jié)合流體、波形識(shí)別方法和呼吸力學(xué)相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行運(yùn)算，得到人體呼吸力學(xué)相關(guān)的參數(shù)；實(shí)施本發(fā)明，可以降低呼吸力學(xué)測(cè)量電路的復(fù)雜性，并提高可靠性，還消除了器件本身存在的零點(diǎn)偏移的影響和流速壓差傳感器、壓力傳感器以及電路增益的離散性，大大提高了檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)A61B5/08GK1799501SQ20051003271
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者葉繼倫, 伍曉宇, 李得旺 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司