肺功能綜合測試儀的製作方法
2023-06-08 19:29:46 1
專利名稱：肺功能綜合測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫療家庭保健設備技術領域。
背景技術：
肺功能的檢查是人體心肺機能檢查的一項重要指標，肺功能數值的大小及分析是判斷心肺疾病的依據。我國肺活量的測定通常採用機械式測量儀，不能動態的反映肺部呼吸的狀況和存在的問題，而對於數字式測量儀器，通常採用進口日本的肺活量儀，價格比較昂貴，而且測量裝置的精度和線性化也不是很好，日本的肺活量儀也沒有一套適合中國人肺功能評價標準的評價體系。開發和研究適合中國人體的肺活量儀具有廣闊的前景和現實意義。肺功能測定屬無損傷測定，主要用於人體健康檢查、研究環境對人體的影響、職業衛生調查、勞動能力的鑑定、在臨床上作為診斷肺部疾病、檢查治療肺部疾病藥物的作用的輔助手段。肺功能測定項目很多，通過傳感器就可以對人體呼吸流量的測定以及對所測數據的處理。現有呼吸流量計常用的有幾種，這分別是筒式、熱線式、差壓式(又可分為層流型、空板式和文丘利管式)。筒式儀器測量過程很直觀，容易使人信賴，但阻力較大，攜帶使用和數據分析很不方便。差壓式中的層流型儀器響應速度塊，有好的線性，可以雙向測量，缺點是阻力和量程不好兼顧，高質量的微壓差傳感器價格十分昂貴。熱線式儀器阻力小、響應速度快，但線性差，易受溫度影響，測量精度不高。從背景情況可知我國現有的肺活量測試儀不能滿足測試的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種肺功能綜合測試儀，它能有效地測量呼和吸兩個方向的流量，從而滿足建立肺功能評價標準的需要。本發明的目的可以由以下技術方案來實現肺功能測試儀包括流量傳感器、放大電路、頻率採集卡和微機系統。流量傳感器中氣流整流裝置的整流孔幾何易散型設計，氣流整流裝置由網格和橫條組成，殼體中部設有網格，起均流作用；橫條起分流作用，使氣流不直接衝擊旋渦發生器，產生的渦街性能穩定。旋渦發生體為梯形柱，起產生渦街旋渦的作用。旋渦檢測柱為中間帶間隙孔的圓柱體，上面纏繞著熱敏性極好的泊絲，可以檢測產生渦街旋渦的頻率。使通過整流孔的旋渦氣體呈均勻性；渦街發生器梯形過度角最大化橫向矢量設計，保證通過發生器的氣流呈卡門渦街；旋渦頻率轉向孔的最大感應設計，旋渦檢測柱的間隙孔開口與殼體內壁呈45度方向，能產生最大感應；傳感器系統技術結構優化設計，整個結構輕巧簡便；旋渦信號檢測電路簡化設計，電路簡單實用；低流量傳感器是肺功能測試的核心技術，但在技術上一般的渦街流量傳感器不能測量小流量，因為在低流速下，管子中間的流速明顯大於周圍流速，不能形成均勻的流速場。本發明基於卡門渦街原理，製作出低雷諾數渦街流量傳感器，該流量傳感器可以測量雷諾數低於2000的流量，而且具有穩定性好、線性化完全、精度高等特點，大大提高了最小流量測量的準確度。殼體內有氣流整流裝置，旋渦發生器和旋渦檢測器，氣流方向檢測器。一般的渦街流量傳感器只能單方向測量，本發明採用對接低雷諾數渦街流量傳感器的方法成功地解決了這個問題，可以測量呼和吸兩個方向的流量。由旋渦檢測柱輸入的信號經放大整流電路後接入微處理器進行分析處理，並對處理結果與處理器資料庫標準範圍數據比較，作出正確適當的評價。流量傳感器的信號輸出端與放大電路連接，經頻率採集卡輸入微機系統，流量傳感器的，網格的兩側各設一個旋渦檢測柱，在旋渦檢測柱遠離網格一側，設有旋渦發生體和橫條。旋渦檢測柱是中間設有間隙孔的圓柱體，圓柱體上繞有泊絲。旋渦發生體為梯形柱，梯形柱的頂正對網格。流量傳感器的信號輸出端6a接放大電路，信號輸出端6b接地。放大電路的三極體發射極接電源，集電極接頻率採集卡，頻率採集卡型號為PCLD-782B。本發明測試程序處理步驟為步驟1初始化微機串口；步驟2偵聽信息碼；步驟3接收控制碼並進行分析判斷吸氣過程還是呼氣過程；步驟4分別對吸氣量和呼氣量進行擬合；步驟5擬合整個肺活量；步驟6數據與標準資料庫比較分析；步驟7偵聽到結束碼結束，否則重複2—6步。
本發明與現有技術相比所具有的效果優點在於本發明以流體本身為振動體，結構上無可動件、性能穩定、且有直接數字輸出的特點，並可以雙向測量、採用鉑電阻絲響應速度快、線性非常好、測量精度高。設備軟體部分是根據中國的人體特性調查和肺功能測試建立的模型，建立不同年齡段的肺功能評價體系。並對不同危害因素(如吸菸、灰塵、化學為因素等)危害程度進行評價，其評價體系完全符合中國人的評價體系。該設備的硬體部分是由均流器、分流器、梯形柱、傳感器、數位化處理器構成。該流量傳感器是直接數位化，採用RP技術結構，大大提高了最小流量精度，還可微機通訊。下面將本發明的主要指標比較與國外同類產品進行比較本發明的傳感器與國外同類產品進行比較表1
本發明總體與國外同類產品比較表2
圖1為本發明的外觀結構2為本發明的流量傳感器正視剖視3為本發明的流量傳感器俯視剖視4為本發明的網格平面5為本發明的放大電路6為本發明的技術路線7為本發明的程序流程圖具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述肺功能測試儀包括流量傳感器1、放大電路7、頻率採集卡和微機系統8組成。傳感器1中氣流整流裝置的整流孔幾何易散型設計，氣流整流裝置網格5和橫條2組成，殼體中部設有網格5，起均流作用；橫條2起分流作用，使氣流不直接衝擊旋渦發生器，產生的渦街性能穩定。旋渦發生體3為梯形柱，起產生渦街旋渦的作用。旋渦檢測柱4為中間帶間隙孔的圓柱體，上面纏繞著熱敏性極好的泊絲，可以檢測產生渦街旋渦的頻率。使通過整流孔的旋渦氣體呈均勻性；渦街發生器梯形過度角最大化橫向矢量設計，保證通過發生器的氣流呈卡門渦街；旋渦頻率轉向孔的最大感應設計，旋渦檢測柱4的間隙孔9開口與殼體內壁呈45度方向，能產生最大感應；傳感器系統技術結構優化設計，整個結構輕巧簡便；旋渦信號檢測電路簡化設計，電路簡單實用；流量傳感器1是肺功能測試的核心技術。但在技術上一般的渦街流量傳感器不能測量小流量，因為在低流速下，管子中間的流速明顯大於周圍流速，不能形成均勻的流速場。本發明基於卡門渦街原理，製作出低雷諾數渦街流量傳感器1，該流量傳感器1可以測量雷諾數低於2000的流量，而且具有穩定性好、線性化完全、精度高等特點，大大提高了最小流量測量的準確度。渦街流量傳感器1由殼體和放大器7組成，殼體內有氣流整流裝置網格5，旋渦發生體3和旋渦檢測柱4，氣流方向檢測器。一般的渦街流量傳感器只能單方向測量，本發明採用對接低雷諾數渦街流量傳感器的方法成功地解決了這個問題，可以測量呼和吸兩個方向的流量。由旋渦檢測柱4輸入的信號經放大整流電路後接入微處理器進行分析處理，並對處理結果與處理器資料庫標準範圍數據比較，作出正確適當的評價。流量傳感器的信號輸出端6a、6b與放大電路連接，經頻率採集卡輸入微機系統，流量傳感器1的網格5的兩側各設一個旋渦檢測柱4，在旋渦檢測柱4遠離網格5一側，設有旋渦發生體3和橫條2。旋渦檢測柱4是中間設有間隙孔9的圓柱體，圓柱體上繞有泊絲。旋渦發生體3為梯形柱，梯形柱的頂正對網格5。流量傳感器的信號輸出端6a接放大電路7，信號輸出端6b接地。放大電路7的三極體發射極接電源，集電極接頻率採集卡，頻率採集卡型號為PCLD-782B。程序處理步驟為步驟1初始化微機串口步驟2偵聽信息碼步驟3接收控制碼並進行分析判斷吸氣過程還是呼氣過程步驟4分別對吸氣量和呼氣量進行擬合步驟5擬合整個肺活量步驟6數據與標準資料庫比較分析步驟7偵聽到結束碼結束，否則重複2—6步。
權利要求
1.一種肺功能綜合測試儀，包括流量傳感器(1)及其放大電路(7)和計算機系統(8)，流量傳感器(1)的信號輸出端與放大電路(7)連接，其特徵在於流量傳感器(1)的殼體內部設有網格(5)，網格(5)的兩側各設一個旋渦檢測柱(4)，在旋渦檢測柱(4)遠離網格(5)一側，設有旋渦發生體(3)和橫條(2)。
2.根據權利要求1所述的肺功能綜合測試儀，其特徵於所述旋渦檢測柱(4)是中間設有間隙孔(9)的圓柱體，圓柱體上繞有泊絲。
3.根據權利要求1所述的肺功能綜合測試儀，其特徵於所述旋渦發生體(3)為梯形柱，梯形柱的頂正對網格(5)。
4.根據權利要求1所述的肺功能綜合測試儀，其特徵於所述流量傳感器(1)的信號輸出端(6a)接放大電路正極，信號輸出端(6b)接地。
5.根據權利要求1所述的肺功能綜合測試儀，其特徵於所述放大電路(7)的三極體發射集接電源，集電極與設在計算機系統(8)內的頻率採集卡接口相連。
6.根據權利要求2所述的肺功能綜合測試儀，其特徵於所述旋渦檢測柱(4)的間隙孔(9)開口與殼體內壁呈45度方向。
7.一種肺功能綜合測試儀，其特徵在於測試程序處理步驟為步驟1初始化微機串口；步驟2偵聽信息碼；步驟3接收控制碼並進行分析判斷吸氣過程還是呼氣過程；步驟4分別對吸氣量和呼氣量進行擬合；步驟5擬合整個肺活量；步驟6數據與標準資料庫比較分析；步驟7偵聽到結束碼結束，否則重複2—6步。
全文摘要
本發明提供了一種肺功能綜合測試儀,包括流量傳感器及其放大電路和計算機系統,流量傳感器的信號輸出端與放大電路連接,其特徵在於流量傳感器的殼體內部設有網格,網格的兩側各設一個旋渦檢測柱,在旋渦檢測柱遠離網格一側,設有旋渦發生體和橫條。本發明以流體本身為振動體,結構上無可動件、性能穩定、且有直接數字輸出的特點,並可以雙向測量、採用鉑電阻絲響應速度快、線性非常好、測量精度高。主要用於肺功能綜合測試。
文檔編號A61B5/08GK1329876SQ01108620
公開日2002年1月9日 申請日期2001年7月11日 優先權日2001年7月11日
發明者張殿業 申請人:西南交通大學