專利名稱：胸腹部呼吸運動波形傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是ー種利用非晶絲巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)研制的測量人體胸腹部呼吸運動波形的傳感器。屬于醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和社會的進步，對人體胸腹部呼吸運動的監(jiān)測儀器的使用也不斷的增多。目前用于胸腹部呼吸運動監(jiān)護的傳感器主要有三類第一類采用電極探測呼吸過程中胸腔阻抗變化，取得相關(guān)電信號。第二類采用系在胸腹部外圍的彈性電感帶，檢測呼吸過程中胸腹周長變化相關(guān)的位移信號。第三類采用系在胸腹部外圍的彈性電阻帶，取得與呼吸過程相關(guān)的電阻值變化信號。在實際應(yīng)用中，上述方式都存在不足之處。在第一類裝置無法識別由于上呼吸道阻塞造成的無效呼吸。第二類裝置容易受到環(huán)境的電磁干擾，同時對有效信號檢測靈敏度偏低。第三類裝置是目前應(yīng)用較為廣泛的ー種方式，靈敏度較高。 但是，由于其采用的應(yīng)變電阻應(yīng)變系數(shù)有限，為了提高傳感器的靈敏度，需要増大應(yīng)變梁的長度，這樣探頭的體積就難以做??；另一方面，為了減小體積，靈敏度就會降低。這樣體積小和靈敏度高很難同時達到。我們急需一種體積小的，性能穩(wěn)定，靈敏度高，成本低廉的新型胸腹部呼吸運動波形傳感器。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體積小的，性能穩(wěn)定，靈敏度高，成本低廉的新型胸腹部呼吸運動波形傳感器。本發(fā)明利用了非晶絲的巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)(GSI)，通過測量胸腹部呼吸運動作用在探頭的應(yīng)力的變化測量胸腹部呼吸運動的波形。所謂的巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)是指當非晶材料(非晶絲)的軸向應(yīng)力發(fā)生變化時非晶絲的阻抗也會明顯的變化。在監(jiān)測人體胸腹部呼吸運動的過程中，傳感器由其專配的胸腹帶系于胸腹部待測部位，人體由于呼吸運動導(dǎo)致胸腹部周長發(fā)生變化，該變化通過胸腹帯使傳感器探頭上的應(yīng)變梁受カ發(fā)生變化，應(yīng)變梁發(fā)生微小形變，進而使應(yīng)變梁上的非晶絲受力發(fā)生變化，從而所述的非晶絲的阻抗會發(fā)生變化。將阻抗的變化通過信號提取電路轉(zhuǎn)化成電壓信號的變化，再傳送給電壓放大電路，經(jīng)過帶通濾波電路，得到人體呼吸運動頻率范圍內(nèi)的信號，從而得到人體胸腹部呼吸運動的波形。為此，本實用新型的技術(shù)方案是ー種胸腹部呼吸運動波形傳感器，它由非晶絲傳感器探頭、信號提取電路、電壓放大電路、帶通濾波電路組成，其特征是所述非晶絲傳感器探頭是由其中穿有主要成分為CoFeNbSiB,直徑30至40微米，外面包覆有5微米玻璃，且具有巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)的非晶絲和其依附的應(yīng)變梁及其包裹的PU材料組成；傳感器由其專配的胸腹帶系于胸腹部待測部位，人體由于呼吸運動導(dǎo)致胸腹部周長發(fā)生變化，該變化通過胸腹帯使傳感器探頭上的應(yīng)變梁受カ發(fā)生變化，應(yīng)變梁發(fā)生微小形變，進而使應(yīng)變梁上的非晶絲受力發(fā)生變化，從而所述的非晶絲的阻抗會發(fā)生變化；信號提取電路將非晶絲的阻抗的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量；所述電壓變化量是ー種微弱信號，該信號送入所述電壓放大電路進行放大，將放大的信號送入所述帶通濾波電路進行去噪，帶通濾波電路帶寬是0. 2HZ至0. 5HZ，這樣輸出的信號就可反應(yīng)出胸腹部呼吸運動的情況。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著特點和積極效果1、本胸腹部呼吸運動波形傳感器的力敏感材料非晶絲具有巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)(GSI)，其應(yīng)變系數(shù)比傳統(tǒng)應(yīng)變電阻要高I到2個數(shù)量級，因此靈敏度更高，體積更小，成本更低。

附圖I是本實用新型的電路組成圖。
具體實施方式
如附圖I所示，本實用新型由非晶絲傳感器探頭I、信號提取電路2、電壓放大電路3、帶通濾波電路4組成。所述非晶絲傳感器探頭I是由非晶絲和其依附的應(yīng)變梁以及包裹的I3U材料組成。所述非晶絲主要成分為CoFeNbSiB,其直徑30至40微米，在非晶絲的表面 包裹了ー層玻璃，玻璃的厚度為5微米。這種非晶絲對軸向應(yīng)カ變化敏感，當應(yīng)カ變化吋，非晶絲的阻抗會隨之改變，即巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)(GSI)。非晶絲傳感器探頭I中應(yīng)變梁采用PCB電路板，厚度I毫米，外框是正方形，邊長14毫米，內(nèi)孔是圓形，直徑10毫米，正方形與圓形中心重合，正方形邊框上一對對角上各有ー個直徑為2毫米的圓孔，用螺釘穿過圓孔將探頭固定在胸腹帶的兩端，這樣胸腹帶上受到的作用力就可以轉(zhuǎn)換到應(yīng)變梁上，正方形的另ー對對角上各有一個焊盤，用于焊接非晶絲，焊接非晶絲時要有0. 2N的預(yù)緊力，非晶絲焊接完成后，用兩根導(dǎo)線將非晶絲焊盤上的信號引出，然后將探頭放置在探頭模腔內(nèi)用PU材料將其包裹，放入真空干燥箱內(nèi)，溫度設(shè)定為120攝氏度，熟化5個小時，這樣非晶絲探頭制作完成。非晶絲傳感器探頭I通過脈沖電流激勵，使其具有巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)(GSI)，通過信號提取電路2將阻抗的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化。傳感器由其專配的胸腹帶系于胸腹部待測部位，人體由于呼吸運動導(dǎo)致胸腹部周長發(fā)生變化，該變化通過胸腹帶將作用カ傳導(dǎo)到傳感器探頭上的應(yīng)變梁上，人體呼氣時胸腹部周長變長，應(yīng)變梁圓孔處受到的胸腹帯的拉カ變大，整個應(yīng)變梁變得扁平，非晶絲焊盤兩端的距離變短，由于非晶絲焊接時有預(yù)緊カ0. 2N,非晶絲受到的カ減小，阻抗變大，電壓信號變大，同理，人體吸氣時胸腹部周長變短，應(yīng)變梁圓孔處受到的胸腹帯的拉カ變小，整個應(yīng)變梁恢復(fù)到初始狀態(tài)，非晶絲受到的カ變大，阻抗變小，電壓信號變小。由于信號提取電路輸出的電壓數(shù)量級很小，由電壓放大電路3將其放大。放大后的呼吸波形信號中有噪聲，輸入到帶通濾波電路4中，帶通濾波電路的通頻帶是0. 2HZ到0. 5HZ,這個頻率范圍是人體呼吸的頻率范圍，通過帶通濾波器4后，輸出的信號就可反應(yīng)出胸腹部呼吸運動的情況。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，利用新型材料非晶絲的巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)制作成力敏感探頭，在胸腹部呼吸監(jiān)測中，將胸腹部周長的變化產(chǎn)生的作用カ轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號并進行信號處理，得到人體胸腹部呼吸運動的波形。此發(fā)明設(shè)計新穎，技術(shù)含量高，成本低廉，在非晶材料的醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)領(lǐng)域填補了國內(nèi)空白。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施方式，不應(yīng)被視為對本實用新型范圍的限制，而且本實用新型所主張的權(quán)利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領(lǐng)域技藝的人士，依照本實用新型所披露的技術(shù)內(nèi)容 ，可輕易思及的等效變化，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種胸腹部呼吸運動波形傳感器，它由非晶絲傳感器探頭、信號提取電路、電壓放大電路、帶通濾波電路組成，其特征是所述非晶絲傳感器探頭是由其中穿有主要成分為CoFeNbSiB,直徑30至40微米，外面包覆有5微米玻璃，且具有巨應(yīng)カ阻抗效應(yīng)的非晶絲和其依附的應(yīng)變梁及其包裹的PU材料組成；傳感器由其專配的胸腹帶系于胸腹部待測部位，人體由于呼吸運動導(dǎo)致胸腹部周長發(fā)生變化，該變化通過胸腹帯使傳感器探頭上的應(yīng)變梁受カ發(fā)生變化，應(yīng)變梁發(fā)生微小形變，進而使應(yīng)變梁上的非晶絲受力發(fā)生變化，從而所述的非晶絲的阻抗會發(fā)生變化；信號提取電路將非晶絲的阻抗的變化量轉(zhuǎn)換成電壓的變化量；所述電壓變化量是ー種微弱信號，該信號送入所述電壓放大電路進行放大，將放大的信號送入所述帶通濾波電路進行去噪，帶通濾波電路帶寬是O. 2HZ至O. 5HZ，這樣輸出的信號就可反應(yīng)出胸腹部呼吸運動的情況。
專利摘要本實用新型涉及的是一種利用非晶絲巨應(yīng)力阻抗效應(yīng)研制的測量人體胸腹部呼吸運動波形的傳感器。屬于醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)領(lǐng)域。傳感器由其專配的胸腹帶系于胸腹部待測部位，由于呼吸運動導(dǎo)致胸腹部周長發(fā)生變化，該變化通過胸腹帶將作用力傳導(dǎo)到傳感器探頭上，通過信號提取、放大、濾波，得到人體呼吸運動波形。本實用新型具有靈敏度高、體積小、抗干擾性強、功耗低等優(yōu)點，解決了目前呼吸傳感器體積較大、靈敏度不高的缺點。廣泛用于嬰兒呼吸監(jiān)護，睡眠呼吸障礙監(jiān)測，危重病人監(jiān)護，成為應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床和家庭保健的一類新型呼吸傳感器。
文檔編號A61B5/113GK202397473SQ201120507908
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者余勇, 雷衛(wèi)武, 韓猛, 韓躍 申請人:浩華科技實業(yè)有限公司