一種非接觸式呼吸檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于生理信號檢測領域，具體涉及一種非接觸式呼吸檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 呼吸是反映人體健康狀態的一個重要生理特征。目前有多種檢測呼吸的方法和裝 置，根據檢測時是否與人體接觸可分為接觸式呼吸檢測和非接觸式呼吸檢測這兩類。
[0003] 接觸式呼吸檢測通過傳感器與人體直接接觸，檢測人體呼吸時引起的某些物理參 數的變化，例如鼻腔內的溫度和氣流、胸腔和腹部的形變、胸腔的阻抗等的變化。接觸式呼 吸檢測目前有壓電式檢測、壓阻式檢測、熱敏電阻法、氣體流量式檢測、阻抗式檢測、電容式 檢測等方法。如名稱為"一種電容式呼吸波檢測裝置"（公開號為CN204654937)的專利文 獻采用電容式檢測方法，使用一個由兩塊金屬片組成的平板電容作為呼吸檢測模塊，呼吸 使得金屬片之間呈現相互遠離或相互靠近的動作，通過測量金屬片之間的電容量的變化可 實現對呼吸波的檢測。名稱為"光電式腹式呼吸傳感器"（公開號為CN2885122Y)的專利 文獻通過檢測束在人體腹部上的傳感器裝置上的柵盤的轉動來檢測呼吸引起的腹部變化， 從而實現對呼吸的檢測。名稱為"阻抗式呼吸測量系統"（公開號為CN103300861A)的專 利文獻，通過電極檢測胸部阻抗的變化，并將其轉化為電壓信號的變化，從而檢測出呼吸信 號。接觸式呼吸檢測需要將傳感器與人體進行接觸，往往會給被檢測者帶來不適。
[0004] 非接觸式呼吸檢測通過間接檢測呼吸引起的身體狀態變化來檢測呼吸，在檢測的 過程中，檢測裝置無需與人體進行接觸。如名稱為"一種嬰兒呼吸暫停的無線監測裝置"（公 開號為CN102499686A)的專利文獻，采用微波信號傳感器向嬰兒的胸壁定向發送微波信 號，并接收含有嬰兒呼吸信息的微波反射信號，經過放大和濾波電路得出呼吸信號。名稱為 "呼吸運動檢測裝置"（公開號為CN102869305A)的專利文獻，采用照射器向人體胸部照射 圖案，并檢測、分析該圖案隨人體呼吸而發生的細微變化，得出呼吸信號。上述兩種方法的 優點是檢測裝置無需和人體直接接觸，可以避免接觸式呼吸檢測給人所帶來的不適。方法1 的缺點是發送、接收和處理微波信號的過程中，微波信號易受到其他電信號的干擾，從而影 響檢測的準確性。方法2的缺點是照射在人體上的圖案隨呼吸運動的變化很小，不易被檢 測到，且容易受到噪聲的干擾。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提出一種非接觸式的呼吸檢測裝置，該裝置可用于檢測人體的 呼吸信號。
[0006] 本發明提供的一種非接觸式的呼吸檢測裝置，其特征在于，該系統包括光發射模 塊、光接收模塊、圖像采集模塊和數據處理器；光發射模塊用于發射可聚集的光，照射在人 體的胸部或腹部；光接收模塊用于接收光發射模塊發射的照射在人體胸部或腹部后反射出 來的光，在其表面形成光點；圖像采集模塊用于采集光接收模塊上顯示的光點的圖像，并通 過有線或者無線的方式，發送到數據處理器；數據處理器用于對圖像處理模塊發送過來的 每一幀圖像進行處理和分析，得到呼吸信號波形和呼吸頻率等呼吸信息，并以圖形、數字的 形式顯示出來。
[0007] 數據處理器內設置有圖像處理模塊、呼吸信號生成模塊、呼吸頻率計算模塊和呼 吸信號顯示模塊；圖像處理模塊用于對數據處理器接收到的圖像進行處理，從中自動檢測 出光點，并計算出光點質心的位置，然后將該位置信息發送給呼吸信號生成模塊；呼吸信號 生成模塊用于接收圖像處理模塊發送過來的位置信息，將這些位置信息按時間進行排序， 形成光點的位置序列P 1, Ρ2, Λ，pk、x坐標序列Px1, Ρχ2, Λ，Px1^p y坐標序列Py i，Py2, Λ，Pyk， 并根據這些序列信號生成呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk，將呼吸信號序列R1, R2, Λ，&發送給呼 吸頻率計算模塊和呼吸信號顯示模塊；呼吸頻率計算模塊根據呼吸信號生成模塊發送過來 的呼吸信號R 1, R2, Λ，Rk自動計算呼吸頻率f，并將呼吸頻率f發送至呼吸信號顯示模塊；呼 吸信號顯示模塊用于接收呼吸信號生成模塊發送過來的呼吸信號波形和呼吸頻率計算模 塊發送過來的呼吸頻率，并將其以圖形和數字的形式顯示出來。
[0008] 呼吸信號生成模塊采用以下方法中的一種或其它方法來完成從光點的X坐標序 列Px1, Ρχ2, Λ，PxdP y坐標序列Py Py2, Λ，Pyk生成呼吸信號序列R R2, Λ，Rk;
[0009] 選擇x坐標序列Px1, Ρχ2, Λ，Pxk作為呼吸信號序列R R2, Λ，Rk;
[0010] 選擇y坐標序列Py1, Py2, Λ，Pyk作為呼吸信號序列R R2, Λ，Rk;
[0011] 將X坐標序列PXl，Px2, A，Pxk進行某種運算（如乘以某個系數），運算的結果作為 呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk;
[0012] 將y坐標序列pyi，py2, A，Pyk進行某種運算（如乘以某個系數），運算的結果作為 呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk;
[0013] 將X坐標序列Px1, Ρχ2, Λ，PxjP y坐標序列Py Py2, Λ，Pyk進行某種運算，運算的 結果作為呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk。
[0014] 本發明所述呼吸頻率計算模塊根據呼吸信號生成模塊發送過來的呼吸信號 R1, R2, Λ，Rk自動計算呼吸頻率f的具體過程為：
[0015] 檢索由呼吸信號序列R1, R2,八，&所形成的波形中的所有波峰值，得到波峰值的個 數1、第1個波峰值的時刻tmi和最后一個波峰值的時刻據下式計算平均呼吸頻率；
[0017] 本發明裝置不僅可單獨使用，用于檢測人體的呼吸信號，還可配合其它裝置一起 使用，為其它裝置提供實時采集的呼吸信號。該裝置通過將光照射在人體的胸部或腹部，并 對反射出來的光的運動軌跡進行檢測，從而放大呼吸引起的胸部或腹部運動，提高呼吸檢 測的準確性。裝置采用非接觸的方式，在采集人體的呼吸信號時，無需與人體進行接觸，因 此可以避免因接觸式呼吸檢測給被檢測者所帶來的不適。同時，該裝置成本低，對被檢測者 沒有特殊的要求，因此具有較好的通用性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的系統結構圖。
[0019] 圖2是本發明的一種【具體實施方式】的結構示意圖；
[0020] 圖3是本發明實例的安裝示意圖；
[0021] 圖4是本發明實例的呼吸狀態示意圖；
[0022] 附圖標記說明：1 一光發射模塊；2-光接收模塊；3-圖像采集模塊；4一數據處理 器；5-圖像處理模塊；6-呼吸信號生成模塊；7-呼吸頻率計算模塊；8-呼吸信號顯示模 塊；9 一治療床。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和實例對本發明做進一步詳細的說明。
[0024] 如圖1所示，本發明設計的非接觸式呼吸檢測裝置，包括光發射模塊1、光接收模 塊2、圖像采集模塊3和數據處理器4 ;
[0025] 光發射模塊1是任何可以產生可聚焦光的裝置，該裝置用于發射光照射在人體的 胸部或腹部，并反射出來，反射出來的光的方向會隨著由呼吸引起的胸部或腹部的運動而 發生改變，其變化的方向間接地反應了人體的呼吸運動。
[0026] 光接收模塊2是任何具有一個平面的可以接收光的裝置。該裝置用于接收光發射 模塊1發射出來的照射在人體胸部或腹部并反射出來的光，在其表面形成一個光點，該光 點的運動軌跡是人體胸部或腹部的運動信號的放大。
[0027] 圖像采集模塊3是任何可以采集到光點圖像的采集裝置，用于連續采集光接收模 塊2上的光點的圖像，并通過有線或者無線的方式，發送到數據處理器4。
[0028] 數據處理器4是計算機或者任何一種能夠進行計算處理的裝置，它用于接收圖像 采集模塊3發送過來的每一幀圖像，對其進行圖像處理，從中自動檢測出光點的位置，并根 據得到的光點位置序列生成呼吸信號波形，根據呼吸信號波形自動計算出呼吸頻率，同時 將呼吸信號波形和呼吸頻率以圖形的形式顯示出來。
[0029] 現舉例說明數據處理器4內軟件模塊的具體設計方式，它包括圖像處理模塊5、呼 吸信號生成模塊6、呼吸頻率計算模塊7和呼吸信號顯示模塊8,其結構如圖2所示。
[0030] 圖像處理模塊5用于對數據處理器4接收到的每一幅圖像進行處理，從中自動檢 測出光點，并計算出光點質心的位置，然后將該位置信息發送給呼吸信號生成模塊6。
[0031] 呼吸信號生成模塊6用于接收圖像處理模塊5發送過來的位置信息，將這些位置 信息按時間進行排序，形成光點的位置序列P 1, Ρ2, Λ，pk、x坐標序列Px1, Ρχ2, Λ，PxjP y坐 標序列Py1, Py2, Λ，Pyk，并根據這些序列信號生成呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk，將呼吸信號序 列R1, R2, Λ，Rk發送給呼吸頻率計算模塊7和呼吸信號顯示模塊8。根據光點的X坐標序列 Px1, Ρχ2, Λ，PxjP y坐標序列Py Py2, Λ，Pyk生成呼吸信號序列R R2, Λ，Rk，可以采用以下 方法中的一種或其它方法來完成。
[0032] (1)選擇X坐標序列Px1, Ρχ2, Λ，Pxk作為呼吸信號序列R R2, Λ，Rk;
[0033] (2)選擇y坐標序列Py1, Py2, Λ，Pyk作為呼吸信號序列R R2, Λ，Rk;
[0034] (3)將χ坐標序列PXl，Px2, A，Pxk進行某種運算（如乘以某個系數），運算的結果 作為呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk;
[0035] (4)將y坐標序列Py1, Py2, A，Pyk進行某種運算（如乘以某個系數），運算的結果 作為呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk;
[0036] (5)將x坐標序列Px1, Ρχ2, Λ，PxdP y坐標序列Py Py2, Λ，Pyk進行某種運算，運 算的結果作為呼吸信號序列R1, R2, Λ，Rk。
[0037] 呼吸頻