[发明专利]一种便携式无线肺量计及测量方法

说明书

本发明公开了一种便携式无线肺量计及测量方法，包括用于呼入人体气流的圆柱形的导气管，导气管中设有检测气流的自驱动传感器，导气管与壳体上部一体成型，在壳体对应位置设有气流出口便于气流贯通；壳体下部为手持部并且内设有控制电路，控制电路用于处理传感器输出的信号，并将信号通过无线模块发送至信号接收的移动终端。本发明基于自驱动传感器和蓝牙模块组成的无线肺量计，利用自驱动传感器对流量和流速进行测试，实现了对人体气流的流量和流速进行无线传感，且传感器部分无须外接电源；无线肺量计集成度高，易于携带，电路简单实用，提供了在不同环境下对肺功能的实时检测，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及肺功能检测装置，尤其涉及一种便携式无线肺量计及测量方法。

背景技术

2019冠状病毒病作为一种严重急性呼吸道综合征感染，在全球迅速蔓延。这种疾病存活下来的患者可能面临呼吸功能障碍和残疾的高风险。因此，有必要在治疗过程中及出院后对其呼吸功能进行长期随访，以密切评估肺康复情况。研制便携式肺功能检测肺活量计对方便家庭监测具有重要意义，也能有效减少医院的交叉感染，大大缓解医疗供应紧张的压力。目前市面上的便携式肺功能检测肺活量计，采用传统电源供电的传感器，这样传感器的功耗无法降低，并且整个肺量计的成本较高；除此之外，均采用有线的数据传输方式，如果不能及时获取数据线，也就无法查看数据了，因此现有的肺量计不具备便携性。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种便携式无线肺量计，解决传感器功耗的问题，实现肺量计的便携化。

技术方案：本发明公开了一种便携式无线肺量计，包括用于呼入人体气流的圆柱形的导气管，导气管中设有检测气流的自驱动传感器，导气管与壳体上部一体成型，在壳体对应位置设有气流出口便于气流贯通；壳体下部为手持部并且内设有控制电路，控制电路用于处理传感器输出的信号，并将信号通过无线模块发送至信号接收的移动终端。

进一步地，传感器采用基于摩擦纳米发电机的自驱动式传感器。自驱动式传感器包括支撑框架、设于支撑框架内的两个金属板以及设于两个金属板之间的聚合物薄膜；当对着导气管进行吹气时，气流被呼入测试管道内并经过聚合物薄膜时，驱动薄膜周期性地颤动。经过接触和分离后，由于摩擦电效应，薄膜的两面都带负电，金属板带正电。当薄膜接近右侧金属，右电极的电位由于静电感应而变得低于左电极的电位，从而导致电流从左向右流过外部电阻，反之电流从右向左流过外部电阻，因此，产生了一组交变信号。

进一步地，无线传输模块采用低功耗蓝牙模块，其中，蓝牙芯片BLE可采用HC-05芯片，蓝牙模块的第一引脚和第二引脚分别与微控芯片的RXD和TXD引脚连接，微控芯片对信号处理后输入至蓝牙模块，经蓝牙模块无线发送，同时，低功耗的蓝牙模块有利用肺量计的长时间便携使用。

控制电路包括信号依次连接的整流桥芯片和微控芯片，其中，整流桥芯片可采用DB207S，微控芯片可采用arduino，51或stm32系列等，微控芯片对信号处理后经过无线模块传输发送。控制芯片内嵌的ADC模数转换芯片，将采集到的模拟信号转换成数字信号用于数据处理。

移动终端用于接收信号并做分析处理，输出分析报告。

一种根据上述的便携式无线肺量计的测量法法，包括如下步骤：

(1)气流被呼入导气管内并经过聚合物薄膜时，在薄膜的末端左右交替产生涡流；涡流在薄膜两侧产生交替的低压区，驱动薄膜周期性地颤动；在不同风速情况下，产生了一组包含不同讯息的交变信号；

(2)交变信号两端接入整流桥芯片后，负向信号转化为正向信号的的直流信号，即仅存在正向输出的信号；

(3)正向信号输入至微控芯片，微控芯片对信号数据进行提取；

(4)微控芯片将处理后的数据输入至蓝牙芯片，蓝牙芯片以无线传输的方式将数据传输到移动终端；