專利名稱：：針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于測量呼吸的裝置，特別涉及一種針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
：目前，呼吸檢測主要有壓力傳感器法、電感體積描記法、熱敏電阻法、通過心電信息獲取和阻抗呼吸描記五種方法。壓力傳感器法對傳感器的放置位置要求很高，并且需要將壓力傳感器固定在人體上，給受測者帶來不適感，已很少用于動態(tài)監(jiān)護的領(lǐng)域；電感體積描記法需要將背心式的傳感裝置置于胸肋部和腹部，會使受試者有束縛感；熱敏電阻法由于熱敏電阻的響應(yīng)時間較長，檢測有一定滯后，從而限制了它的應(yīng)用；通過心電信息獲取呼吸信號是一種新的呼吸信號檢測技術(shù)，而目前尚無該方法在實際應(yīng)用中的報道；阻抗測量技術(shù)最初主要是用于測量血流變化的，并在心、腦、肝等血管功能狀態(tài)的測量和研究方面，取得了一系列成果，而后，國外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)胸阻抗與呼吸活動有直接關(guān)系，阻抗法進行呼吸檢測無創(chuàng)、安全、簡單、廉價且不會給病人帶來任何副作用，并且可以同時獲取心電和呼吸信號，是目前呼吸檢測設(shè)備中普遍采用的方法。但實踐中也暴露出其抗干擾能力差的缺點，特別是受身體運動產(chǎn)生的偽差的影響尤為顯著。公開號為CN101212930，其公開日為2008年7月2日的中國發(fā)明專利申請公開了一種《呼吸檢測裝置》，所述裝置包括一帶裝置和一結(jié)構(gòu)，其中該帶裝置在施加位置圍繞軀干區(qū)域，該區(qū)域在當(dāng)待檢査人員呼吸時變寬或變窄，該結(jié)構(gòu)包括在所述帶裝置中，并根據(jù)軀干區(qū)域的變窄或變寬而加載，其中，所述結(jié)構(gòu)配置以使得其導(dǎo)致取決于張力的測量空間裝置的體積變化。這樣，可有利地以無電的方式檢測或測量作用在帶裝置上的力，基于該檢測或測量，得到有關(guān)軀干變寬或變窄的結(jié)論。公告號為CN2865564，其公告日為2007年2月7日的中國實用新型專利同時公開了一種呼吸檢測探頭和一種呼吸檢測裝置，其中呼吸檢測探頭包括外殼、兩端與外殼頂部或側(cè)壁連接的彈簧片和電容器結(jié)構(gòu)的信號采集器件，信號采集器件的上端與彈簧片連接，下端為自由端。電容器結(jié)構(gòu)的信號采集器件由形成電容器正極的金屬片、形成電容器負(fù)極的振動感應(yīng)片、絕緣套和環(huán)形絕緣墊片構(gòu)成，形成電容器正極的金屬片裝于絕緣套內(nèi)，絕緣墊片位于絕緣套與形成電容器負(fù)極的振動感應(yīng)片之間，絕緣套、環(huán)形絕緣墊片和振動感應(yīng)片連接成一體。呼吸檢測裝置由上述探頭、信號拾取電路、帶通濾波電路、信號傳輸器件、音頻放大電路、喇叭或/和A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器組成。通過探頭輸出的電容值的變化，實現(xiàn)呼吸狀況的檢測。上述兩項呼吸檢測裝置的發(fā)明創(chuàng)造雖能表征人體的呼吸特征，但測試部分與人體接觸舒適性不好、透氣性差，如長期使用容易造成測試部位皮膚的不良反應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，實用、方便，通過人體腹部起伏的變化，可以準(zhǔn)確地監(jiān)測到人體的呼吸狀況，諸如呼吸頻率、呼吸均勻程度和呼吸的深淺，其受眾范圍較為廣泛。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置予以實現(xiàn)的技術(shù)方案是該呼吸檢測裝置包括與監(jiān)測控制單元連接的測試裝置，所述監(jiān)測控制單元具有按鍵輸入、數(shù)據(jù)處理和顯示輸出功能；所述測試裝置包括測試單元、兩個纖維集束部件和兩條彈性松緊帶；所述測試單元包括一拉伸感應(yīng)織物，所述拉伸感應(yīng)織物用導(dǎo)電纖維采用針織結(jié)構(gòu)編織，位于織物縱向兩端的導(dǎo)電纖維采用線圈穿套鎖邊，用以防止織物的線圈脫散；分別設(shè)置在拉伸感應(yīng)織物上、下兩面的隔離襯布，所述隔離襯布由絕緣紗線構(gòu)成，用于隔離所述拉伸感應(yīng)織物與人體及外界實體的接觸，并提供一定的輔助彈性，以限制拉伸感應(yīng)織物的伸縮范圍；所述兩個纖維集束部件分別設(shè)置在拉伸感應(yīng)織物橫向兩側(cè)，每個纖維集束部件的一端與所述拉伸感應(yīng)織物橫向端部的導(dǎo)電纖維連接，所述導(dǎo)線纖維集束后連接到所述監(jiān)測控制單元；每個纖維集束部件的另一端分別與一所述彈性松緊帶的一端連接，所述兩條彈性松緊帶的另一端為自由端，在所述兩條彈性松緊帶的自由端設(shè)置有連接部件。本發(fā)明針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，其中，所述導(dǎo)電纖維的針織結(jié)構(gòu)為1+1羅紋結(jié)構(gòu)，以建立織物延伸性與導(dǎo)電性之間的關(guān)系。所述導(dǎo)電纖維采用不銹鋼纖維、銅纖維或鍍銀纖維。所述連接部件為尼龍搭扣、鈕扣、掛鉤或拉鏈。所述監(jiān)測控制單元的數(shù)據(jù)處理采用FFT(快速傅葉變換)，以將時域信號變換為頻域信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易；(2)使用舒適性好，測試部分具有針織物柔軟、透氣的特點，適于長期的臨床監(jiān)測或可作為貼身旅裝的一部分用于平時的穿用，以隨時檢測身體的呼吸特征。圖1是本發(fā)明針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置構(gòu)成示意圖2是本發(fā)明針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置中測試單元的結(jié)構(gòu)示意簡圖3是本發(fā)明測試單元結(jié)構(gòu)圖4是1+1羅紋導(dǎo)電針織物線圈幾何循環(huán)單元；圖5是基于平針織物電阻單元模型；圖6是導(dǎo)電針織物電阻隨拉伸應(yīng)變的變化曲線圖7是本發(fā)明實施例中被測試者的呼吸測試結(jié)果曲線圖；圖8是利用FFT系統(tǒng)對圖7所示測試結(jié)果的分析曲線圖。本發(fā)明說明書附圖中主要部件和細(xì)節(jié)對應(yīng)的附圖標(biāo)記的說明1.測試裝置，2.連線，3.監(jiān)測控制單元，11.測試單元，12.纖維集束部件，13.彈性松緊帶，14.連接部分，111.覆蓋織物，112.拉伸感應(yīng)織物，113.底層織物。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)地描述。如圖1所示，本發(fā)明針織結(jié)構(gòu)的呼吸檢測裝置，包括與監(jiān)測控制單元1連接的測試裝置l，所述監(jiān)測控制單元3具有按鍵輸入、數(shù)據(jù)處理和顯示輸出功能。如圖2和圖3所示，所述測試裝置1包括測試單元11、兩個纖維集束部件12和兩條彈性松緊帶13。所述測試單元11設(shè)置有三層，中間一層為一拉伸感應(yīng)織物112，所述拉伸感應(yīng)織物112用導(dǎo)電纖維采用針織結(jié)構(gòu)編織，為了建立織物延伸性與導(dǎo)電性之間的關(guān)系，所述導(dǎo)電纖維的針織結(jié)構(gòu)最好采用1+1羅紋組織結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電纖維可以采用不銹鋼纖維、銅纖維或鍍銀纖維。位于該織物縱向(即編織方向)兩端的導(dǎo)電纖維采用線圈穿套鎖邊，用以防止織物的線圈脫散；該拉伸感應(yīng)織物通過將人體腹部的起伏變化(即人體的呼吸運動)以電信號方式傳遞給監(jiān)測控制單元1;如圖3所示，在拉伸感應(yīng)織物112的上、下兩面分別設(shè)置有一層隔離襯布，所述隔離襯布由絕緣纖維構(gòu)成，例如可采用滌綸或錦綸纖維，最好采用棉纖維編織而成，其中，作為底層織物113的隔離襯布用于隔離導(dǎo)電織物(拉伸感應(yīng)織物112)和肌膚接觸，并且為該拉伸感應(yīng)織物lll在拉伸過程中提供輔助彈性，以避免該拉伸感應(yīng)織物111的過度拉伸；設(shè)置在拉伸感應(yīng)織物111上層的覆蓋織物113用于覆蓋該拉伸感應(yīng)織物111，用以避免該織物中導(dǎo)電纖維與身體的其他部位或外界其他實體的接觸，并且可以為該拉伸感應(yīng)織物111提供一定輔助彈性回復(fù)力。如圖2所示，所述兩個纖維集束部件12可以用銅片制作，在測試單元ll(實質(zhì)上是在拉伸感應(yīng)織物lll)橫向的兩側(cè)，各設(shè)置一個該纖維集束部件12，用于連接并固定拉伸感應(yīng)織物，即每個纖維集束部件12的一端與所述拉伸感應(yīng)織物橫向端部的導(dǎo)電纖維連接，如圖1所示，所述導(dǎo)線纖維集束后連接到所述監(jiān)測控制單元；并通過該纖維集束部件12與彈性松緊帶13相連，這樣也可以避免拉伸測試單元11時，感應(yīng)拉伸織物112和其上面的覆蓋織物111及其下面的底層織物113的受力不均勻；每個纖維集束部件12的另一端分別與一彈性松緊帶13的一端連接，該兩條彈性松緊帶13為本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置提供輔助彈性，使用過程中，當(dāng)人的呼吸變化范圍超過拉伸感應(yīng)織物中導(dǎo)電纖維的彈性范圍時，該彈性松緊帶可以提供額外的彈性形變，這樣可以避免測試單元的損壞；所述兩條彈性松緊帶13的另一端為自由端，在所述兩條彈性松緊帶的自由端設(shè)置有連接部件14。所述連接部件為尼龍搭扣、鈕扣、掛鉤或拉鏈。例如采用一尼龍搭扣作為連接部件14，該搭扣兩部分可以分別縫制于兩彈性松緊帶的自由端，通常搭扣為粘帶式，并可以設(shè)計一定的長度，從而可以調(diào)節(jié)佩帶裝置時的松緊程度。本發(fā)明針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置的工作原理是首先，假設(shè)導(dǎo)電纖維單位長度電阻恒定，且在一定拉伸范圍內(nèi)不受拉伸變形影響。當(dāng)本發(fā)明監(jiān)測裝置中的拉伸感應(yīng)織物受到橫向拉伸時，織物線圈中的紗線由圈弧部分向圈柱部分轉(zhuǎn)移，在線圈長度不變的前提下，圈弧、圈柱部分的電阻隨其長度的變化而變化，因此整塊織物的網(wǎng)絡(luò)電阻值也相應(yīng)的發(fā)生變化。圖4為1+1羅紋導(dǎo)電針織物線圈幾何循環(huán)單元，圖5為其電阻單元模型，其中Ru、Ru、Ru表示長度電阻，R。表示單元中接觸電阻。本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置的工作過程是通過人體呼吸時，其腹部的起伏變化實現(xiàn)對導(dǎo)電針織物的拉伸，引起電信號變化，以此來反映人體的呼吸狀態(tài)。測試時，將彈性松緊帶圍繞在被測試者的腹部，并調(diào)整測試單元11恰好位于被測試者的腹部，調(diào)節(jié)好搭扣長度使松緊合適。被測試者最好采用坐姿，這樣被測試者的呼吸比較接近正常的呼吸，檢查測試單元是否與檢測控制單元相連，啟動檢測控制單元，采集、記錄、處理、分析監(jiān)測到的信號，屏幕顯示或打印輸出監(jiān)測結(jié)果。實施例選用不銹鋼纖維在STOLLCMS320TC電腦橫機上進行編織，通過測試分析，得到關(guān)于導(dǎo)電針織物(1+1羅紋)電性能與拉伸變形之間的關(guān)系在一定拉伸范圍內(nèi)，隨拉伸應(yīng)變的進行，織物電阻發(fā)生變化，如圖6所示。通過人體呼吸時腹部起伏的變化實現(xiàn)對導(dǎo)電針織物的拉伸，形成織物電信號的變化，并可以通過儀表(例如數(shù)字萬用表)將織物的變形情況記錄。選用銅片制作集束部件，導(dǎo)電纖維由集束部件集束后引出一導(dǎo)線，利用該導(dǎo)線將拉伸感應(yīng)織物與監(jiān)測控制單元連接，利用監(jiān)測控制單元記錄測試單元傳遞過來的模擬信號并將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。選擇10個人，分別對其進行測試，設(shè)置測量時間l分鐘或2分鐘，時間間隔為0.5s。圖7示出了一被測試者的呼吸測試結(jié)果，從而反映出由不銹鋼纖維編織成的拉伸感應(yīng)織物在受到拉伸時的電阻變化情況，由于該拉伸感應(yīng)織物的拉伸是由呼吸引起的，所以，圖7顯示出被測試者的呼吸狀況，包括呼吸頻率、呼吸均勻程度和呼吸的深淺等。圖7的曲線中(1)相鄰波谷或相鄰波峰之間的時間間隔表示的是該被測試者的一次完整呼吸所用的時間；(2)相鄰的波峰與波谷之間的差值能夠反映出該被測試者的呼吸深淺；(3)相鄰波谷或波峰之間的間隔是相對均勻的，即被測試者的呼吸相對是均勻的，初步判定沒有出現(xiàn)呼吸急促或呼吸緩慢的狀況；(4)大多數(shù)的波谷與波峰之間的差值是基本相同的，這說明被測試者的呼吸深淺也是相對穩(wěn)定的。另外，根據(jù)圖7曲線可以直接得到被測試者呼吸頻率大約為16/分鐘。利用FFT(快速傅立葉變換)進行分析得出的測試結(jié)果，如圖8所示。由圖8可以得出該被測試者的呼吸頻率為w=l.58rad/s;通過計算得到其呼吸周期為T=2*n/"=3.97s，其呼吸頻率^=60"=15.l次/分鐘。由此，可以得出結(jié)論從圖7直接得出的利用本發(fā)明呼吸監(jiān)測裝置實際觀測的結(jié)果與FFT系統(tǒng)的分析結(jié)果基本符合。為了保證呼吸監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性及客觀性，建議本發(fā)明中的監(jiān)測控制單元的數(shù)據(jù)處理利用FFT進行數(shù)據(jù)分析，從而得出被測試者的呼吸監(jiān)測結(jié)果。利用FFT對所選擇的10名被測試者的分析結(jié)果如表1所示。表1呼吸測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表1中的分析結(jié)果可以得出，本發(fā)明呼吸監(jiān)測系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地得出被測試者的呼吸狀況，即使每個被測試者的身高、體重、身體素質(zhì)及健康狀態(tài)有所差異，也可以保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確、真實和可靠。盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，包括與監(jiān)測控制單元連接的測試裝置，其特征在于所述監(jiān)測控制單元具有按鍵輸入、數(shù)據(jù)處理和顯示輸出功能；所述測試裝置包括測試單元、兩個纖維集束部件和兩條彈性松緊帶；所述測試單元包括一拉伸感應(yīng)織物，所述拉伸感應(yīng)織物用導(dǎo)電纖維采用針織結(jié)構(gòu)編織，位于該織物縱向兩端的導(dǎo)電纖維采用線圈穿套鎖邊，用以防止織物的線圈脫散；分別設(shè)置在拉伸感應(yīng)織物上、下兩面的隔離襯布，所述隔離襯布由絕緣紗線構(gòu)成，用于隔離所述拉伸感應(yīng)織物與人體及外界實體的接觸，并提供一定的輔助彈性，以限制拉伸感應(yīng)織物的伸縮范圍；所述兩個纖維集束部件分別設(shè)置在拉伸感應(yīng)織物橫向兩側(cè)，每個纖維集束部件的一端與所述拉伸感應(yīng)織物橫向端部的導(dǎo)電纖維連接，所述導(dǎo)線纖維集束后連接到所述監(jiān)測控制單元；每個纖維集束部件的另一端分別與一所述彈性松緊帶的一端連接，所述兩條彈性松緊帶的另一端為自由端，在所述兩條彈性松緊帶的自由端設(shè)置有連接部件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，其特征在于所述導(dǎo)電纖維的針織結(jié)構(gòu)為1+1羅紋組織結(jié)構(gòu)，以建立織物延伸性與導(dǎo)電性之間的關(guān)系。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，其特征在于所述導(dǎo)電纖維采用不銹鋼纖維、銅纖維或鍍銀纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，其特征在于所述連接部件為尼龍搭扣、鈕扣、掛鉤或拉鏈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，其特征在于所述監(jiān)測控制單元的數(shù)據(jù)處理采用FFT，以將時域信號變換為頻域信號。全文摘要本發(fā)明公開了一種針織結(jié)構(gòu)的呼吸監(jiān)測裝置，包括與監(jiān)測控制單元連接的測試裝置，監(jiān)測控制單元具有按鍵輸入、數(shù)據(jù)處理和顯示輸出功能；測試裝置包括測試單元、兩個纖維集束部件和兩條彈性松緊帶；測試單元包括一拉伸感應(yīng)織物，拉伸感應(yīng)織物用導(dǎo)電纖維采用針織結(jié)構(gòu)編織，位于織物縱向兩端的導(dǎo)電纖維采用線圈穿套鎖邊；包括有用于隔離拉伸感應(yīng)織物與外界實體接觸及限制拉伸感應(yīng)織物的伸縮范圍的隔離襯布；兩個纖維集束部件分別設(shè)置在拉伸感應(yīng)織物橫向兩側(cè)，纖維集束部件的一端與拉伸感應(yīng)織物橫向端部的導(dǎo)電纖維連接，導(dǎo)線纖維集束后連接到監(jiān)測控制單元；每個纖維集束部件的另一端分別與一彈性松緊帶連接，兩條彈性松緊帶的自由端設(shè)置有連接部件。文檔編號A61B5/08GK101632585SQ20091007013公開日2010年1月27日申請日期2009年8月14日優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日發(fā)明者明劉,宋廣禮,李麗文,昆楊申請人:天津工業(yè)大學(xué)