[发明专利]一种超轻便可穿戴呼吸监测仪器及其监测方法

说明书

本发明公开了一种超轻便可穿戴呼吸监测仪器及其监测方法，该仪器包括一个可穿戴装置，所述的可穿戴装置上设有呼吸探测器和感测电路；所述的呼吸探测器是由具有链状结构的弹性导电胶体和柔性高分子聚合物制得的弹性体，所述的感测电路用于提供电源并输出信号。本发明通过监测呼吸产生的湿度变化对呼吸进行探测，可用于监测呼吸的频率、强度、呼气与吸气的时间比等相关体征数据，从而判断呼吸是否异常，可以用于监测多种呼吸类疾病。

技术领域

本发明属于传感器领域，尤其涉及一种超轻便可穿戴呼吸监测仪器及其监测方法。

背景技术

呼吸是一项重要的生命体征，有助于了解一个人的整体健康状况和睡眠品质。呼吸率和呼吸方式也被认为是反映个人基础健康状况的指标。作为生理参数的一种，呼吸频率是急性呼吸功能障碍的敏感指标，不论是医生还是护理人员都把它作为生命指征之一。因此呼吸频率传感器就尤为重要，呼吸频率传感器能够实时地反映呼吸状况，记录呼吸单位时间内的呼吸次数并且能够显示当前的呼吸频率，这能够帮助医生和研究人员实时掌握病人的情况，并及时地做出有效的治疗以挽救病人的生命。因此，在日常生活中对人的呼吸频率等相关参数进行检测显得越来越重要。

目前常见的用于监测呼吸的方式有以下几种：

1.压电式呼吸传感器

压电式呼吸传感器通过测量呼吸肌肉运动或胸腔运动引起的压电效应制成的传感器。当呼吸时，肌肉运动或胸腔运动导致压电材料受力，材料表面受力后产生电荷，通过感应表面电荷的变化，并将其信号输出到测量电路，根据表面电荷变化量，通过模拟对呼吸进行监测。由于呼吸肌肉或胸腔运动甚至在病人遭受呼吸暂停时仍可能发生，这些间接测量并不可靠。同时，此类装置进行测量时易被翻身、侧卧等运动假象和其它躯体活动扰动。

2.热敏式呼吸传感器

热敏电阻是一种阻值随温度变化而变化的电子器件。通过恒流源供电，根据U＝IR，在一定时间内电阻阻值的变化次数和电压大小的变化次数相同，而电阻R阻值的变化是由外界温度的变化所引起的，而电阻外界小范围的温度变化是由人体所呼出气体和外界空气的温度差异所引起的，因此只需记录电压的变化次数就可得到呼吸次数。对信号进行滤波放大得到所要的电压波形，再通过AD转换将模拟信号转换成为数字信号，实现对呼吸的监测。大部分装置中，热敏电阻处于悬浮状态，并且与流过热敏电阻的扰动空气直接联系，因此易被外界因素影响。热敏电阻可能直接接触到病人的皮肤，当病人的身体的因疾病导致温度升高时，这种装置会遭受信号扰动，或信号灵敏性降低。

3.气流式呼吸传感器

气流式呼吸传感器主要是通过对气体的流量进行测量，以此判断使用者呼吸频率。基于感应呼吸气体流动或者压力的装置对机械运动和振动以及周围流过的空气特别敏感，会导致扰动和假象。其中有些装置对皮肤接触特别敏感，因此降低了灵敏性或者甚至会破坏测量。

4.血氧饱和度(SpO₂)

通过监测血氧饱和度，判断使用者呼吸功能是否正常。通过血氧仪监测呼吸功能响应速度慢，往往呼吸停止后一段时间，血氧饱和度才开始逐渐下降。

5.呼吸传感器

美国专利《DETECTION GASES AND RESPIRATION BY THE CONDUCTIVITY OF WATERWITHIN A POROUS SUBSTRATE SENSOR》(专利号：US 2017/0356899 A1)中的呼吸传感器通过多孔层材料在不同湿度中的电导率变化，对呼吸进行监测。该专利仅可通过响应值的大小判断呼吸是否停止、呼吸深浅、呼吸不齐，未对呼气与吸气的时间比进行监测，该多孔湿度感应材料在低湿度条件下响应电流大在为纳安级，电流过小，不易监测，同时易被其他外界因素干扰。