一种非接触式呼吸检测装置的制造方法

文档序号:9570151阅读:252来源:国知局
一种非接触式呼吸检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生理信号检测领域,具体涉及一种非接触式呼吸检测装置。
【背景技术】
[0002] 呼吸是反映人体健康状态的一个重要生理特征。目前有多种检测呼吸的方法和装 置,根据检测时是否与人体接触可分为接触式呼吸检测和非接触式呼吸检测这两类。
[0003] 接触式呼吸检测通过传感器与人体直接接触,检测人体呼吸时引起的某些物理参 数的变化,例如鼻腔内的温度和气流、胸腔和腹部的形变、胸腔的阻抗等的变化。接触式呼 吸检测目前有压电式检测、压阻式检测、热敏电阻法、气体流量式检测、阻抗式检测、电容式 检测等方法。如名称为"一种电容式呼吸波检测装置"(公开号为CN204654937)的专利文 献采用电容式检测方法,使用一个由两块金属片组成的平板电容作为呼吸检测模块,呼吸 使得金属片之间呈现相互远离或相互靠近的动作,通过测量金属片之间的电容量的变化可 实现对呼吸波的检测。名称为"光电式腹式呼吸传感器"(公开号为CN2885122Y)的专利 文献通过检测束在人体腹部上的传感器装置上的栅盘的转动来检测呼吸引起的腹部变化, 从而实现对呼吸的检测。名称为"阻抗式呼吸测量系统"(公开号为CN103300861A)的专 利文献,通过电极检测胸部阻抗的变化,并将其转化为电压信号的变化,从而检测出呼吸信 号。接触式呼吸检测需要将传感器与人体进行接触,往往会给被检测者带来不适。
[0004] 非接触式呼吸检测通过间接检测呼吸引起的身体状态变化来检测呼吸,在检测的 过程中,检测装置无需与人体进行接触。如名称为"一种婴儿呼吸暂停的无线监测装置"(公 开号为CN102499686A)的专利文献,采用微波信号传感器向婴儿的胸壁定向发送微波信 号,并接收含有婴儿呼吸信息的微波反射信号,经过放大和滤波电路得出呼吸信号。名称为 "呼吸运动检测装置"(公开号为CN102869305A)的专利文献,采用照射器向人体胸部照射 图案,并检测、分析该图案随人体呼吸而发生的细微变化,得出呼吸信号。上述两种方法的 优点是检测装置无需和人体直接接触,可以避免接触式呼吸检测给人所带来的不适。方法1 的缺点是发送、接收和处理微波信号的过程中,微波信号易受到其他电信号的干扰,从而影 响检测的准确性。方法2的缺点是照射在人体上的图案随呼吸运动的变化很小,不易被检 测到,且容易受到噪声的干扰。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提出一种非接触式的呼吸检测装置,该装置可用于检测人体的 呼吸信号。
[0006] 本发明提供的一种非接触式的呼吸检测装置,其特征在于,该系统包括光发射模 块、光接收模块、图像采集模块和数据处理器;光发射模块用于发射可聚集的光,照射在人 体的胸部或腹部;光接收模块用于接收光发射模块发射的照射在人体胸部或腹部后反射出 来的光,在其表面形成光点;图像采集模块用于采集光接收模块上显示的光点的图像,并通 过有线或者无线的方式,发送到数据处理器;数据处理器用于对图像处理模块发送过来的 每一帧图像进行处理和分析,得到呼吸信号波形和呼吸频率等呼吸信息,并以图形、数字的 形式显示出来。
[0007] 数据处理器内设置有图像处理模块、呼吸信号生成模块、呼吸频率计算模块和呼 吸信号显示模块;图像处理模块用于对数据处理器接收到的图像进行处理,从中自动检测 出光点,并计算出光点质心的位置,然后将该位置信息发送给呼吸信号生成模块;呼吸信号 生成模块用于接收图像处理模块发送过来的位置信息,将这些位置信息按时间进行排序, 形成光点的位置序列P 1, Ρ2, Λ,pk、x坐标序列Px1, Ρχ2, Λ,Px1^p y坐标序列Py i,Py2, Λ,Pyk, 并根据这些序列信号生成呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk,将呼吸信号序列R1, R2, Λ,&发送给呼 吸频率计算模块和呼吸信号显示模块;呼吸频率计算模块根据呼吸信号生成模块发送过来 的呼吸信号R 1, R2, Λ,Rk自动计算呼吸频率f,并将呼吸频率f发送至呼吸信号显示模块;呼 吸信号显示模块用于接收呼吸信号生成模块发送过来的呼吸信号波形和呼吸频率计算模 块发送过来的呼吸频率,并将其以图形和数字的形式显示出来。
[0008] 呼吸信号生成模块采用以下方法中的一种或其它方法来完成从光点的X坐标序 列Px1, Ρχ2, Λ,PxdP y坐标序列Py Py2, Λ,Pyk生成呼吸信号序列R R2, Λ,Rk;
[0009] 选择x坐标序列Px1, Ρχ2, Λ,Pxk作为呼吸信号序列R R2, Λ,Rk;
[0010] 选择y坐标序列Py1, Py2, Λ,Pyk作为呼吸信号序列R R2, Λ,Rk;
[0011] 将X坐标序列PXl,Px2, A,Pxk进行某种运算(如乘以某个系数),运算的结果作为 呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk;
[0012] 将y坐标序列pyi,py2, A,Pyk进行某种运算(如乘以某个系数),运算的结果作为 呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk;
[0013] 将X坐标序列Px1, Ρχ2, Λ,PxjP y坐标序列Py Py2, Λ,Pyk进行某种运算,运算的 结果作为呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk。
[0014] 本发明所述呼吸频率计算模块根据呼吸信号生成模块发送过来的呼吸信号 R1, R2, Λ,Rk自动计算呼吸频率f的具体过程为:
[0015] 检索由呼吸信号序列R1, R2,八,&所形成的波形中的所有波峰值,得到波峰值的个 数1、第1个波峰值的时刻tmi和最后一个波峰值的时刻据下式计算平均呼吸频率;
[0017] 本发明装置不仅可单独使用,用于检测人体的呼吸信号,还可配合其它装置一起 使用,为其它装置提供实时采集的呼吸信号。该装置通过将光照射在人体的胸部或腹部,并 对反射出来的光的运动轨迹进行检测,从而放大呼吸引起的胸部或腹部运动,提高呼吸检 测的准确性。装置采用非接触的方式,在采集人体的呼吸信号时,无需与人体进行接触,因 此可以避免因接触式呼吸检测给被检测者所带来的不适。同时,该装置成本低,对被检测者 没有特殊的要求,因此具有较好的通用性。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的系统结构图。
[0019] 图2是本发明的一种【具体实施方式】的结构示意图;
[0020] 图3是本发明实例的安装示意图;
[0021] 图4是本发明实例的呼吸状态示意图;
[0022] 附图标记说明:1 一光发射模块;2-光接收模块;3-图像采集模块;4一数据处理 器;5-图像处理模块;6-呼吸信号生成模块;7-呼吸频率计算模块;8-呼吸信号显示模 块;9 一治疗床。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实例对本发明做进一步详细的说明。
[0024] 如图1所示,本发明设计的非接触式呼吸检测装置,包括光发射模块1、光接收模 块2、图像采集模块3和数据处理器4 ;
[0025] 光发射模块1是任何可以产生可聚焦光的装置,该装置用于发射光照射在人体的 胸部或腹部,并反射出来,反射出来的光的方向会随着由呼吸引起的胸部或腹部的运动而 发生改变,其变化的方向间接地反应了人体的呼吸运动。
[0026] 光接收模块2是任何具有一个平面的可以接收光的装置。该装置用于接收光发射 模块1发射出来的照射在人体胸部或腹部并反射出来的光,在其表面形成一个光点,该光 点的运动轨迹是人体胸部或腹部的运动信号的放大。
[0027] 图像采集模块3是任何可以采集到光点图像的采集装置,用于连续采集光接收模 块2上的光点的图像,并通过有线或者无线的方式,发送到数据处理器4。
[0028] 数据处理器4是计算机或者任何一种能够进行计算处理的装置,它用于接收图像 采集模块3发送过来的每一帧图像,对其进行图像处理,从中自动检测出光点的位置,并根 据得到的光点位置序列生成呼吸信号波形,根据呼吸信号波形自动计算出呼吸频率,同时 将呼吸信号波形和呼吸频率以图形的形式显示出来。
[0029] 现举例说明数据处理器4内软件模块的具体设计方式,它包括图像处理模块5、呼 吸信号生成模块6、呼吸频率计算模块7和呼吸信号显示模块8,其结构如图2所示。
[0030] 图像处理模块5用于对数据处理器4接收到的每一幅图像进行处理,从中自动检 测出光点,并计算出光点质心的位置,然后将该位置信息发送给呼吸信号生成模块6。
[0031] 呼吸信号生成模块6用于接收图像处理模块5发送过来的位置信息,将这些位置 信息按时间进行排序,形成光点的位置序列P 1, Ρ2, Λ,pk、x坐标序列Px1, Ρχ2, Λ,PxjP y坐 标序列Py1, Py2, Λ,Pyk,并根据这些序列信号生成呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk,将呼吸信号序 列R1, R2, Λ,Rk发送给呼吸频率计算模块7和呼吸信号显示模块8。根据光点的X坐标序列 Px1, Ρχ2, Λ,PxjP y坐标序列Py Py2, Λ,Pyk生成呼吸信号序列R R2, Λ,Rk,可以采用以下 方法中的一种或其它方法来完成。
[0032] (1)选择X坐标序列Px1, Ρχ2, Λ,Pxk作为呼吸信号序列R R2, Λ,Rk;
[0033] (2)选择y坐标序列Py1, Py2, Λ,Pyk作为呼吸信号序列R R2, Λ,Rk;
[0034] (3)将χ坐标序列PXl,Px2, A,Pxk进行某种运算(如乘以某个系数),运算的结果 作为呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk;
[0035] (4)将y坐标序列Py1, Py2, A,Pyk进行某种运算(如乘以某个系数),运算的结果 作为呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk;
[0036] (5)将x坐标序列Px1, Ρχ2, Λ,PxdP y坐标序列Py Py2, Λ,Pyk进行某种运算,运 算的结果作为呼吸信号序列R1, R2, Λ,Rk。
[0037] 呼吸频
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