专利名称：肺功能综合测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及医疗家庭保健设备技术领域。
背景技术：
肺功能的检查是人体心肺机能检查的一项重要指标，肺功能数值的大小及分析是判断心肺疾病的依据。我国肺活量的测定通常采用机械式测量仪，不能动态的反映肺部呼吸的状况和存在的问题，而对于数字式测量仪器，通常采用进口日本的肺活量仪，价格比较昂贵，而且测量装置的精度和线性化也不是很好，日本的肺活量仪也没有一套适合中国人肺功能评价标准的评价体系。开发和研究适合中国人体的肺活量仪具有广阔的前景和现实意义。肺功能测定属无损伤测定，主要用于人体健康检查、研究环境对人体的影响、职业卫生调查、劳动能力的鉴定、在临床上作为诊断肺部疾病、检查治疗肺部疾病药物的作用的辅助手段。肺功能测定项目很多，通过传感器就可以对人体呼吸流量的测定以及对所测数据的处理。现有呼吸流量计常用的有几种，这分别是筒式、热线式、差压式(又可分为层流型、空板式和文丘利管式)。筒式仪器测量过程很直观，容易使人信赖，但阻力较大，携带使用和数据分析很不方便。差压式中的层流型仪器响应速度块，有好的线性，可以双向测量，缺点是阻力和量程不好兼顾，高质量的微压差传感器价格十分昂贵。热线式仪器阻力小、响应速度快，但线性差，易受温度影响，测量精度不高。从背景情况可知我国现有的肺活量测试仪不能满足测试的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种肺功能综合测试仪，它能有效地测量呼和吸两个方向的流量，从而满足建立肺功能评价标准的需要。本发明的目的可以由以下技术方案来实现肺功能测试仪包括流量传感器、放大电路、频率采集卡和微机系统。流量传感器中气流整流装置的整流孔几何易散型设计，气流整流装置由网格和横条组成，壳体中部设有网格，起均流作用；横条起分流作用，使气流不直接冲击旋涡发生器，产生的涡街性能稳定。旋涡发生体为梯形柱，起产生涡街旋涡的作用。旋涡检测柱为中间带间隙孔的圆柱体，上面缠绕着热敏性极好的泊丝，可以检测产生涡街旋涡的频率。使通过整流孔的旋涡气体呈均匀性；涡街发生器梯形过度角最大化横向矢量设计，保证通过发生器的气流呈卡门涡街；旋涡频率转向孔的最大感应设计，旋涡检测柱的间隙孔开口与壳体内壁呈45度方向，能产生最大感应；传感器系统技术结构优化设计，整个结构轻巧简便；旋涡信号检测电路简化设计，电路简单实用；低流量传感器是肺功能测试的核心技术，但在技术上一般的涡街流量传感器不能测量小流量，因为在低流速下，管子中间的流速明显大于周围流速，不能形成均匀的流速场。本发明基于卡门涡街原理，制作出低雷诺数涡街流量传感器，该流量传感器可以测量雷诺数低于2000的流量，而且具有稳定性好、线性化完全、精度高等特点，大大提高了最小流量测量的准确度。壳体内有气流整流装置，旋涡发生器和旋涡检测器，气流方向检测器。一般的涡街流量传感器只能单方向测量，本发明采用对接低雷诺数涡街流量传感器的方法成功地解决了这个问题，可以测量呼和吸两个方向的流量。由旋涡检测柱输入的信号经放大整流电路后接入微处理器进行分析处理，并对处理结果与处理器数据库标准范围数据比较，作出正确适当的评价。流量传感器的信号输出端与放大电路连接，经频率采集卡输入微机系统，流量传感器的，网格的两侧各设一个旋涡检测柱，在旋涡检测柱远离网格一侧，设有旋涡发生体和横条。旋涡检测柱是中间设有间隙孔的圆柱体，圆柱体上绕有泊丝。旋涡发生体为梯形柱，梯形柱的顶正对网格。流量传感器的信号输出端6a接放大电路，信号输出端6b接地。放大电路的三极管发射极接电源，集电极接频率采集卡，频率采集卡型号为PCLD-782B。本发明测试程序处理步骤为步骤1初始化微机串口；步骤2侦听信息码；步骤3接收控制码并进行分析判断吸气过程还是呼气过程；步骤4分别对吸气量和呼气量进行拟合；步骤5拟合整个肺活量；步骤6数据与标准数据库比较分析；步骤7侦听到结束码结束，否则重复2—6步。
本发明与现有技术相比所具有的效果优点在于本发明以流体本身为振动体，结构上无可动件、性能稳定、且有直接数字输出的特点，并可以双向测量、采用铂电阻丝响应速度快、线性非常好、测量精度高。设备软件部分是根据中国的人体特性调查和肺功能测试建立的模型，建立不同年龄段的肺功能评价体系。并对不同危害因素(如吸烟、灰尘、化学为因素等)危害程度进行评价，其评价体系完全符合中国人的评价体系。该设备的硬件部分是由均流器、分流器、梯形柱、传感器、数字化处理器构成。该流量传感器是直接数字化，采用RP技术结构，大大提高了最小流量精度，还可微机通讯。下面将本发明的主要指标比较与国外同类产品进行比较本发明的传感器与国外同类产品进行比较表1
本发明总体与国外同类产品比较表2
图1为本发明的外观结构2为本发明的流量传感器正视剖视3为本发明的流量传感器俯视剖视4为本发明的网格平面5为本发明的放大电路6为本发明的技术路线7为本发明的程序流程图具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述肺功能测试仪包括流量传感器1、放大电路7、频率采集卡和微机系统8组成。传感器1中气流整流装置的整流孔几何易散型设计，气流整流装置网格5和横条2组成，壳体中部设有网格5，起均流作用；横条2起分流作用，使气流不直接冲击旋涡发生器，产生的涡街性能稳定。旋涡发生体3为梯形柱，起产生涡街旋涡的作用。旋涡检测柱4为中间带间隙孔的圆柱体，上面缠绕着热敏性极好的泊丝，可以检测产生涡街旋涡的频率。使通过整流孔的旋涡气体呈均匀性；涡街发生器梯形过度角最大化横向矢量设计，保证通过发生器的气流呈卡门涡街；旋涡频率转向孔的最大感应设计，旋涡检测柱4的间隙孔9开口与壳体内壁呈45度方向，能产生最大感应；传感器系统技术结构优化设计，整个结构轻巧简便；旋涡信号检测电路简化设计，电路简单实用；流量传感器1是肺功能测试的核心技术。但在技术上一般的涡街流量传感器不能测量小流量，因为在低流速下，管子中间的流速明显大于周围流速，不能形成均匀的流速场。本发明基于卡门涡街原理，制作出低雷诺数涡街流量传感器1，该流量传感器1可以测量雷诺数低于2000的流量，而且具有稳定性好、线性化完全、精度高等特点，大大提高了最小流量测量的准确度。涡街流量传感器1由壳体和放大器7组成，壳体内有气流整流装置网格5，旋涡发生体3和旋涡检测柱4，气流方向检测器。一般的涡街流量传感器只能单方向测量，本发明采用对接低雷诺数涡街流量传感器的方法成功地解决了这个问题，可以测量呼和吸两个方向的流量。由旋涡检测柱4输入的信号经放大整流电路后接入微处理器进行分析处理，并对处理结果与处理器数据库标准范围数据比较，作出正确适当的评价。流量传感器的信号输出端6a、6b与放大电路连接，经频率采集卡输入微机系统，流量传感器1的网格5的两侧各设一个旋涡检测柱4，在旋涡检测柱4远离网格5一侧，设有旋涡发生体3和横条2。旋涡检测柱4是中间设有间隙孔9的圆柱体，圆柱体上绕有泊丝。旋涡发生体3为梯形柱，梯形柱的顶正对网格5。流量传感器的信号输出端6a接放大电路7，信号输出端6b接地。放大电路7的三极管发射极接电源，集电极接频率采集卡，频率采集卡型号为PCLD-782B。程序处理步骤为步骤1初始化微机串口步骤2侦听信息码步骤3接收控制码并进行分析判断吸气过程还是呼气过程步骤4分别对吸气量和呼气量进行拟合步骤5拟合整个肺活量步骤6数据与标准数据库比较分析步骤7侦听到结束码结束，否则重复2—6步。
权利要求
1.一种肺功能综合测试仪，包括流量传感器(1)及其放大电路(7)和计算机系统(8)，流量传感器(1)的信号输出端与放大电路(7)连接，其特征在于流量传感器(1)的壳体内部设有网格(5)，网格(5)的两侧各设一个旋涡检测柱(4)，在旋涡检测柱(4)远离网格(5)一侧，设有旋涡发生体(3)和横条(2)。
2.根据权利要求1所述的肺功能综合测试仪，其特征于所述旋涡检测柱(4)是中间设有间隙孔(9)的圆柱体，圆柱体上绕有泊丝。
3.根据权利要求1所述的肺功能综合测试仪，其特征于所述旋涡发生体(3)为梯形柱，梯形柱的顶正对网格(5)。
4.根据权利要求1所述的肺功能综合测试仪，其特征于所述流量传感器(1)的信号输出端(6a)接放大电路正极，信号输出端(6b)接地。
5.根据权利要求1所述的肺功能综合测试仪，其特征于所述放大电路(7)的三极管发射集接电源，集电极与设在计算机系统(8)内的频率采集卡接口相连。
6.根据权利要求2所述的肺功能综合测试仪，其特征于所述旋涡检测柱(4)的间隙孔(9)开口与壳体内壁呈45度方向。
7.一种肺功能综合测试仪，其特征在于测试程序处理步骤为步骤1初始化微机串口；步骤2侦听信息码；步骤3接收控制码并进行分析判断吸气过程还是呼气过程；步骤4分别对吸气量和呼气量进行拟合；步骤5拟合整个肺活量；步骤6数据与标准数据库比较分析；步骤7侦听到结束码结束，否则重复2—6步。
全文摘要
本发明提供了一种肺功能综合测试仪,包括流量传感器及其放大电路和计算机系统,流量传感器的信号输出端与放大电路连接,其特征在于流量传感器的壳体内部设有网格,网格的两侧各设一个旋涡检测柱,在旋涡检测柱远离网格一侧,设有旋涡发生体和横条。本发明以流体本身为振动体,结构上无可动件、性能稳定、且有直接数字输出的特点,并可以双向测量、采用铂电阻丝响应速度快、线性非常好、测量精度高。主要用于肺功能综合测试。
文档编号A61B5/08GK1329876SQ01108620
公开日2002年1月9日 申请日期2001年7月11日 优先权日2001年7月11日
发明者张殿业 申请人:西南交通大学