[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

说明书

本发明公开了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，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。优点是：微差压传感器通过一种新的无创空气压力生命体征测量方法，检测受试者的心率、呼吸、肢体运动以及咳嗽动作，避免了现有技术中采用高灵敏度传感器导致的饱和恢复时间长、动态范围窄、噪声水平高以及信号噪声比低等问题。

技术领域

本发明涉及生命体征信号采集技术领域，尤其涉及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。

背景技术

2019年至2020年，新型冠状病毒COVID-19的爆发凸显了远程医疗的重要性。 在医疗中心的家庭和酒店等非医疗机构，远程监测卧床患者的心率、呼吸、翻身、 咳嗽等生命体征，方便医疗专业人员找到急诊患者。在这种远程医疗中使用的设 备必须是自动的，患者只需躺在床上。

目前已经提出了有关这种床传感的各种传感方法和系统，包括对呼吸或呼 吸暂停、心率和睡眠阶段的无创监测。加速度计已被用于呼吸暂停的实时检测和 家庭健康监测。纳米纤维应变传感器和织物薄片已被用于心率监测和床上测量 生理和行为信号。使用连续波多普勒雷达评估睡眠阶段。增强了接近生命体征的 敏感性。采用柔性触觉传感器阵列研究胸部和腹部在不同卧位下的呼吸运动，并 报道了用于无干扰睡眠监测的压力传感器阵列智能垫系统。

目前存在一种空气压力检测方法，可以方便测量卧床患者的心率、呼吸、肢 体运动、咳嗽和抓挠等动作。这种方法对电磁学也是无创的。此外，作者还应用 此方法来评估睡眠阶段。该方法采用对电容式麦克风传感器进行改进而研制的 高敏感性压力传感器。该传感器可以测量到2×10^-5Pa到1.0Pa的声压。实际 频率范围为0.024Hz(规范保证频率为0.5Hz)至10kHz。详细研究了作为敏感压 力传感器的传声器和有效操作传感器的前置放大器的结构和特性。

但是，压力传感器的敏感性比麦克风传感器的敏感性弱，但由于麦克风传感 器的改进使用，其敏感性导致存在固有问题。首先，敏感性高，容易饱和，动态 范围窄。其次，电容式麦克风传感器是电容传感器的一种，具有两个实现电容的 电极。其中一个电极是一个永久带电的驻极体薄膜，宽度约为25μm，面临声 压。当一个人坐在空气管或气垫上时，其内部的压力上升到几千帕，推动和弯曲 麦克风电极接触另一个电极。驻极体薄膜具有很小的漏孔，以避免因高压突变而 导致损坏，漏孔的大小决定了截止频率。截止频率与孔的大小成正比。在0.05Hz 时，孔非常小，例如1.88×10^-9m²的横截面积。驻极体薄膜在气管或气垫中 因高压而弯曲，由于空气流过孔板而逐渐恢复形状，使薄膜两侧的压力相等。例 如，当截止频率为0.05Hz时，时间常数约为1/(2π×0.05)＝3.2s，从膜饱和 状态恢复需要很长时间。当压力超过一定值时，传声器会失去大约3.2秒的压 力感应，从而产生不必要的生物测量值。而且，在这种饱和状态下的信号噪声比 比普通声学麦克风中使用的信号噪声比差。

发明内容

本发明的目的在于提供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，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

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，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；