[发明专利]一种呼吸测量绑带装置及其制备方法

说明书

本发明属于医疗器械技术领域，具体为一种呼吸测量绑带装置及其制备方法。包括：信号处理模块和信号发送模块，信号采集模块，绑带模块；绑带模块为环状绑带，固定在试者腹部；信号采集模块由PDMS‑石墨烯混合材料组成的电阻式拉伸传感器，置于绑带内，用于采集呼吸信号；所述信号处理模块与信号发送模块通过导线连接绑带模块。信号处理模块由单片机和相应的外围电子元器件构成，信号发送模块采用双模蓝牙模块，通过数据传输协议发送数据；信号采集模块通过分压电路连接到单片机的AD转换口，其一侧连接到电压源VCC，另一侧连接到信号处理模块中单片机自带的模数转换器，得到呼吸随时间的变化情况。本发明测量正确性高，使用安全方便。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种呼吸测量绑带装置及其制备方法。

背景技术

呼吸监测是评价人类健康状况的重要手段之一。近5%的人口患有呼吸系统疾病，如睡眠呼吸暂停综合征。据报道，在工业化国家，约30%的70岁人口患有呼吸道疾病[1]。睡眠呼吸状况的动态监测对睡眠呼吸暂停、猝死综合征和其他睡眠障碍的诊断和治疗具有重要作用[2]。在过去的十年中，由于医院环境可能会导致心理压力，新的家庭监测呼吸监测设备越来越受欢迎[3]。

目前用于监测呼吸（获得呼吸频率）的技术包括胸部电阻抗、呼吸感应体积描记术（RIP）、三维加速度衍生呼吸速率（ADR）和使用压电传感器记录胸部和腹部体积变化的体积描记术[3]、[4]。胸电阻抗是临床上最常见的呼吸监测方式。然而，这种方法使用皮肤上的电极来获取信号，这些贴片长期附着在皮肤上可能会导致皮肤刺激。此外，也有研究压电传感器或三维加速度计信号[6]，[7]对可穿戴式呼吸监测系统的可行性。然而，由压电传感器或三维加速度传感器采集的呼吸信号中含有大量的运动伪影，影响呼吸速率测量的准确性。T.Chadha等人[7]提出了呼吸体积描记方法（RIP）。该方法包括一个感应带，连接到腹部或胸部。感应带的电容随拉伸而变化。由于呼吸过程中胸/腹围发生变化，基于RIP的呼吸监测是一种有效的呼吸监测方法。D. C. Mack等人提出了一种基于RIP的可穿戴式呼吸监测装置，用于呼吸生物反馈训练。然而，该器件的感应带制作方法复杂，难以嵌入到可其他穿戴设备中。目前临床使用呼吸测量方法，长时间使用将带来下列问题 ：（1）胸电阻抗中由于电极材料不具备透气透湿性，长时间使用将引起皮肤的不适反应 ；（2）三维加速度计和压电传感器容易受到运动尾迹影响；（3）现有呼吸绑带制作方法复杂，难以嵌入到其他可穿戴设备中。因此开发一款适用于生活状态中长时间检测的呼吸检测装置变的尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正确性高、使用安全方便的呼吸测量绑带装置及其制备方法。

本发明提供的呼吸测量绑带装置，其结构如图1所示，包括：信号处理模块和信号发送模块，信号采集模块、绑带模块。其中，所述绑带模块为一个环状绑带，用于固定在试者腹部，所述信号采集模块由PDMS-石墨烯混合材料组成的电阻式复合拉伸传感器，置于绑带内，用于采集呼吸信号；所述信号处理模块与信号发送模块通过导线连接绑带模块。

所述信号处理模块主要由单片机和相应的外围电子元器件构成。主要用于转化信号采集模块的数据，打包数据并送至信号发送模块。

所述信号发送模块主要采用双模蓝牙模块，通过数据传输协议发送数据，数据以数据包的形式从串口发送。

所述信号采集模块由PDMS-石墨烯混合材料通过分压电路连接到单片机的AD转换口；所述信号采集模块的一侧连接到电压源VCC，另一侧连接到信号处理模块中单片机自带的模数转换器（ADC），偏移电阻R0接地，通过单片机自带的模数转换器得到呼吸随时间的变化情况。

本发明中，电阻式复合拉伸传感器很方便与衣服结合，容易做成可穿戴式呼吸监测装置。

本发明提供的上述呼吸测量绑带装置的制备方法，包括信号处理模块和信号发送模块的配置，信号采集模块即PDMS-石墨烯混合材料组成的电阻式复合拉伸传感器的制备，以及绑带模块的配置。其中：