[发明专利]一种呼吸装置

权利要求书

1.一种呼吸装置，包括：呼吸模块，控制模块，中央处理器，启动模块，以及电源管理模块，传感器模块，传感器信号处理模块，报警模块；

传感器模块位于患者鼻腔附近，其采集患者呼吸气流信号并将该信号转换成电信号，该电信号被传送给传感器信号处理模块，经过传感器信号处理模块的滤波、放大、模数转换、逻辑运算之后进入报警模块，报警模块判断患者呼吸状况，并且根据呼吸异常和呼吸恢复正常两种状态下分别使用不同信号触发启动模块，启动模块将呼吸状态信息传给中央处理器，中央处理器根据与存储的映射表确定执行命令，并将该命令发送给控制模块，控制模块根据该命令控制呼吸模块的开启或关闭状态；电源管理模块为传感器模块、传感器信号处理模块、报警模块、启动模块、中央处理器、控制模块和呼吸模块供电；

其中传感器信号处理模块包括放大器，该放大器进一步包括电压转换电路和放大电路，其中该放大电路连接包括：输入信号Oi-连接晶体管Q1的基极，晶体管Q1的发射极连接晶体管Q2的基极，晶体管Q2的发射极连接晶体管Q3的发射极和电流调节器CR1的一端，晶体管Q3的基极连接晶体管Q4的发射极，晶体管Q4的基极连接输入信号Oi；晶体管Q8的基极和其集电极以及晶体管Q2的集电极、晶体管Q9的基极相连，晶体管Q9的集电极与晶体管Q3的集电极、电容CC1、晶体管Q10的基极相连；电流调节器CR1的另一端、电流调节器CR2的一端、晶体管Q11的集电极、电流调节器CR3的一端、晶体管Q5的集电极、晶体管Q6的集电极与电源电压相连；晶体管Q5的基极与电流调节器CR3的另一端、晶体管Q7的集电极、电容CC1的另一端、晶体管Q12的集电极、晶体管Q13的基极相连，晶体管Q5的发射极与晶体管Q6的基极相连，晶体管Q6的发射极与电阻R1的一端、晶体管Q7的基极相连，晶体管Q7的发射极与电流调节器CR4的一端、电阻R1的另一端、放大电路的输出端OUi相连；晶体管Q11的发射极与晶体管Q12的基极、电阻R2的一端相连，电流调节器CR4、电阻R2的另一端接地；晶体管Q1和晶体管Q4的集电极接地，晶体管Q8、Q9、Q12的发射极接地；电流调节器CR2的另一端连接晶体管Q10的发射极和晶体管Q11的基极，晶体管Q7的发射极与电流调节器CR4的一端、电阻R1的另一端、放大电路的输出端OUi和晶体管Q13的发射极相连；

其中电压转换电路包括：振荡器，降频电路，电压电平转换电路，电压调节电路，晶体管T1、T2、T3、T4，电容CT1，逻辑网络电路；其中振荡器与降频电路连接；信号Oi输入后送入电压电平转换电路，同时电压电平转换电路接收降频电路输入的信号，电压电平转换电路经过电压电平的转换之后，将一路输出送往晶体管T4的栅极，以控制作为传输门的晶体管T4的导通，将另一路输入送往晶体管T1和T2的栅极，其中晶体管T1的源极连接电源，晶体管T1的漏极与晶体管T2的漏极相连，晶体管T2的源极接地；晶体管T1的漏极与电容CT1的一端以及晶体管T3的栅极相连，晶体管T3的漏极与电容CT1的另一端以及晶体管T4的漏极连接，晶体管T3的源极接地；晶体管T4的源极接输出Oi-和逻辑网络电路的一端，逻辑网络电路的另一端接地；其中振荡器和降频电路受电压调节电路的控制，逻辑网络电路负责存储电压转换电路的输出，Oi-为信号Oi的相反极性的电压信号；降频电路经降频处理后，频率降为原来1/2；

该呼吸装置能够智能调节呼吸装置的开启和关闭的切换，降低患者对呼吸设备的依赖，维护其呼吸系统功能，利于患者的康复；降低患者鼻腔的不适感和异物感；避免唤醒而让患者的心脏额外疲劳并破坏其睡眠持续性，利于患者的深度睡眠，提高电力使用效率；提高患者呼吸异常的监测的传感器精度和佩戴舒适度，促进数据处理电路的精确、及时、完整地处理数据信号；促进患者睡眠地点和睡眠时间选择的灵活性，降低电量不足给患者带来的生命安全隐患；

传感器模块采集患者呼吸气流信号并将该信号转换成电信号，该电信号被传送给传感器信号处理模块，该电信号因为涉及两个鼻腔，所以生成两个子电信号IN1和IN2，该传感器信号处理模块针对两个子电信号IN1和IN2而包括两路信号处理电路，其中IN1所在支路的连接中包括：第一低通滤波器、第一放大器、第一模数转换器、逻辑电路以及该支路的连接中的各个电路的电源子模块；其中IN2所在支路的连接中包括：第二低通滤波器、第二放大器、第二模数转换器、逻辑电路以及该支路的连接中各个电路的电源子模块；其中IN1/2信号因为带有噪音，所以经过第一/二低通滤波器进行滤波，进而分别经过第一/二放大器进行信号放大，以便于后续数据处理，进而分别送入第一/二模数转换器中，进行数字信号的生成，其结果作为输入送入逻辑电路中，经过逻辑运算生成传感器信号处理模块的输出OUT送给报警模块；

第一低通滤波器和第二滤波器都具有如下结构：第i路输入中，其中i=1或2，输入信号INi连接开关S01的一端，开关S01的另一端连接开关S02的一端和电容C02的一端，电容C02的另一端接地，开关S02的另一端连接电容C01的一端和开关S03的一端，开关S03的另一端连接开关S04的一端和电容C03的一端，电容C03的另一端接地，开关S04的另一端连接放大器Amp01的正输入端和电容C04的一端，电容C04的另一端接地，电容C01的另一端连接放大器Amp01的负输入端和Amp01的输出端以及开关S05的一端，开关S05的另一端连接电容C05的一端和开关S06的一端，电容C05的另一端接地，开关S06的另一端连接电容C06的一端和放大器Amp02的正输入端，电容C06的另一端接地，放大器Amp02的负输入端与其输出端短接，并生成输出Oi；其中开关S01、开关S03和开关S05受时钟信号CK1的控制，开关S02、开关S04和开关S06受时钟信号CK2的控制；时钟信号CK1和时钟信号CK2异相，电容C01-C06采用相同的容值或者采用彼此成整数倍数的容值，并采用相同的工艺制作；

在呼吸异常情况未发生之前，电源管理模块采取以下两种模式之一：暂停向控制模块和呼吸模块供电的暂停供电模式，或者以低功率向控制模块和呼吸模块供电的低功率模式；在启动模块分析呼吸状态异常而将呼吸状态信息传给中央处理器的同时，启动模块根据呼吸状态信息的异常而将异常信息发送给电源管理模块，从而电源管理模块开启对控制模块和呼吸模块供电，从而及时而有效地启动呼吸辅助操作；

在呼吸异常情况解除之后，启动模块分析呼吸状态恢复正常而将呼吸状态信息传给中央处理器的同时，启动模块根据呼吸状态信息的恢复正常而将异常情况解除信息——即恢复正常信息——发送给电源管理模块，从而电源管理模块采取以下两种模式之一：暂停向控制模块和呼吸模块供电的暂停供电模式，或者以低功率向控制模块和呼吸模块供电的低功率模式；

位于患者鼻腔附近的传感器模块分为左边的单个传感器和右边的单个传感器，该传感器模块的结构和制造工艺为：采用半导体单质，形成700微米厚的晶圆，并且采用研磨抛光工艺，通过氧化工艺形成氧化膜，之后在其上光刻出开口，并蚀刻出“弓”形的电阻结构，并且在其上采用化学气相沉积形成薄膜，进而生成电阻性元件；取单个区域中的2*2个“弓”形电阻结构作为单个传感器的传感元件，其中的2个“弓”形电阻结构被指定为参考电阻，而另外2个“弓”形电阻结构被指定为被测电阻；患者正常呼吸时，鼻腔呼出的气体加热被测电阻，导致其产生电信号变化，从而将变化的信号和参考信号传递给传感器信号处理模块；

电源管理模块包括无线发射电路和无线接收电路，无线发射电路包括AC输入端、AC适配器、桥接电路、发射控制器和发射线圈，无线接收电路包括：接收线圈、整流电路、变压电路、接收控制器、充电管理电路和电池；其中AC输入端将AC输入信号送入AC适配器，其输出信号送入桥接电路，桥接电路受发射控制器的控制而经由发射线圈发送功率信号；接收线圈接收该功率信号并送入整流电路，整流电路将该信号整流输出给变压电路，变压电路在接收控制器的控制下将信号送给充电管理电路；充电管理电路负责电池的过压、过温、过流保护；

变压电路的连接为：

整流信号Vrecf连接电容C21和晶体管Q21的发射极，晶体管Q21的基极连接误差放大器A21的输出，晶体管Q21的集电极连接变压电路的输出端Vsply、电阻R21的一端、电阻R23的一端、电容C22的一端；电阻R21的另一端连接电阻R22的一端、误差放大器A21的正输入端、电势差Vb的电池的负极，误差放大器A21的负输入端与检测比较器A22的负输入端都连接到电势差Vref的电池的正极，检测比较器A22的正输入端连接到电势差Vb的电池的正极；电阻R23的另一端连接检测比较器A22的输出；电容C21的另一端、电阻R22的另一端、电容C22的另一端、电势差Vref的电池的负极都连接到地；

控制模块CT包括：①磁致伸缩部件，或者②旋转电机；

其中针对①，控制模块CT包括的磁致伸缩部件，用于呼吸的医疗设备根据该命令控制呼吸模块的开启或关闭状态，该磁致伸缩部件在需要控制呼吸模块的开启时，通过对磁致伸缩部件进行电信号控制，使其伸长而将呼吸模块Br探入左右鼻腔，而在需要控制呼吸模块的关闭时，通过对磁致伸缩部件进行电信号控制，使其收缩而将呼吸模块Br从左右鼻腔抽出；

其中针对②，控制模块CT包括的旋转电机，用于呼吸的医疗设备根据该命令控制呼吸模块的开启或关闭状态，该旋转电机在需要控制呼吸模块的开启时，通过旋转电机的一个方向的旋转而进行电信号控制，使其旋转而将呼吸模块Br探入左右鼻腔，而在需要控制呼吸模块的关闭时，通过旋转电机的另一个方向的逆向旋转而进行电信号控制，使其旋转而将呼吸模块Br从左右鼻腔抽出。