[发明专利]一种基于热流量测量法的微差压传感式生命体征采集系统

权利要求书

1.一种基于热流量测量法的微差压传感式生命体征采集系统，其特征在于：包括信号采集垫子、挠性连接管和微差压传感器；所述信号采集垫子覆盖在床架的上表面，所述挠性连接管伸展在所述床架与信号采集垫子之间，所述挠性连接管的一端封闭，所述挠性连接管的另一端自由设置，所述挠性连接管的自由端与微差压传感器相连；所述微差压传感器包括控制器、壳体和部分位于所述壳体内部的毛细导管，所述毛细导管的两端接头均伸出所述壳体，且所述毛细导管的一端与所述挠性连接管的自由端连通；所述控制器设置在所述壳体内部，位于所述壳体内部的毛细导管内部设置有加热器和热传感器，所述加热器和所述热传感器均与所述控制器相连；

所述微差压传感器通过热流量法检测受试者的生命体征；所述热流量法具体为，

所述毛细导管内的热气流流量与所述挠性连接管所受的压力成正比；当受试者躺在信号采集垫子上挤压挠性连接管时，受试者的体重向挠性连接管内的空气加压，过渡一段时间后，作用于挠性连接管的内外压力达到平衡，即挠性连接管内外的压力差为零；过渡之后只有受试者的肢体运动通过生命头正振动信号冲击挠性连接管，使挠性连接管在零水平附近产生差压，通过挠性连接管产生的差压即可获取毛细导管内的热气流流量信号。

2.根据权利要求1所述的基于热流量测量法的微差压传感式生命体征采集系统，其特征在于：由于受试者的生命体征振动缓慢，流经毛细导管的热气流缓慢且可被视为层流，因此，可将Hagen–Poiseuille方程应用于流动现象，并可导出流动阻力。

3.根据权利要求2所述的基于热流量测量法的微差压传感式生命体征采集系统，其特征在于：所述毛细导管的流动阻力计算如下，

其中，r_f为毛细导管的流动阻力；r为毛细导管的半径；μ为粘度系数；l为毛细导管的长度；

根据Hagen–Poiseuille方程，得到，

其中，q为通过挠性连接管的流量；p_e为挠性连接管的管内压力；p_o为挠性连接管的管外压力；Δp为挠性连接管的管内外压差；

根据理想气体定律，得出

定义内压下降时间常数如下，

其中，A为挠性连接管的横截面积；L为挠性连接管的长度；AL为挠性连接管的体积；C为1mol空气的体积；T_a为绝对温度；T为内压下降时间常数；R为气体常数；

利用内压下降时间常数即可获取通过挠性连接管的流量q和挠性连接管的管内外压差Δp对挠性连接管的管内压力p_e的传递函数分别为，

其中，s表示信号分离的波形特性指数，s＝i2πf，i为虚数；f为波形频率；

由于挠性连接管的管内外差压Δp是挠性连接管的管内压力p_e的阶梯函数，且内压下降时间常数为T，则

其中，t表示从信号传递函数获得实感响应的时间。