用于胸腹带传感器的信号输出单元及呼吸运动监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于胸腹带传感器的信号输出单元及呼吸运动监测系统，前者包括变压器耦合电感三点式振荡电路，该振荡电路的变压器结构包括绕制在同一磁芯上的三个独立线圈，分别为第一、第二和第三线圈，第二线圈与第三线圈间的匝数比大于1；第三线圈的两端与胸腹带的两个接线端对应连接；第一线圈连接在振荡电路的反馈网络中；第二线圈与选频电容并联连接在三极管的集电极与电源的正极之间，与第三线圈和胸腹带一起构成选频网络。本实用新型专利技术电路的振荡频率将基本由胸腹带的电感值决定，进而能够获得对胸腹带的电感变化敏感的效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及胸腹带传感器
，更具体地，本技术涉及一种用于胸腹带传感器的信号输出单元、及通过该信号输出单元获取胸腹带传感器采集到的感应信号的呼吸运动监测系统。
技术介绍
胸腹带传感器是采用系在胸腹部外围的弹性胸腹带来检测呼吸过程中与胸腹周长变化相关信号的感应装置，在此，由于呼吸过程中胸腹周长的变化将引起胸腹带电感值的变化，因此，采用该种胸腹带传感器的呼吸监测系统可以通过获取能够用于确定胸腹带电感值的信号来监测胸腹部的呼吸运动状况，该信号例如是由胸腹带参与选频的振荡信号，但是，由于呼吸运动所引起的胸腹带电感值的变化是微量的，通常小于1μH，而振荡电路又基本是对电容较为敏感而对电感不敏感的，因此，采用振荡电路作为胸腹带传感器的信号输出单元到目前为止均没有获得较高灵敏度的实施，进而限制了该种呼吸监测系统的监测性能的进一步提升。
技术实现思路
本技术实施例解决了在采用振荡电路形成信号输出单元时存在的灵敏度较低的技术问题。基于上述技术问题，本技术提供了一种用于胸腹带传感器的信号输出单元，所述信号输出单元包括变压器耦合电感三点式振荡电路，所述振荡电路包括电源、直流偏置单元、三极管、选频电容和变压器结构，所述变压器结构包括绕制在同一磁芯上的三个独立线圈，分别为第一线圈、第二线圈和第三线圈，所述第二线圈与所述第三线圈之间的线圈匝数比大于1；所述第三线圈的两端与胸腹带的两个接线端对应连接；所述直流偏置单元连接于所述电源的两极之间，且被设置为向所述三极管的基极提供偏置电压；所述第一线圈连接在所述振荡电路的反馈网络中；所述第二线圈与所述选频电容并联连接在所述电源的正极与所述三极管的集电极之间，以与所述第三线圈和所述胸腹带一起构成所述振荡电路的选频网络；所述三极管的发射极经由发射极阻抗与所述电源的负极连接；所述三极管的集电极与所述信号输出单元的信号输出端连接。优选的是，所述发射极阻抗包括直流阻抗和与所述直流阻抗串联的第三电阻，其中，所述直流阻抗包括第四电阻和与所述第四电阻并联的第三电容。优选的是，所述第二线圈的线圈匝数大于或者等于所述第三线圈的线圈匝数的三倍。优选的是，所述第一线圈与所述第二线圈的线圈匝数相等。优选的是，所述第二线圈、所述第三线圈和所述胸腹带与所述选频电容一起构成所述振荡电路的选频网络，所述选频网络被设置为使得所述振荡电路的振荡频率大于或者等于100KHz，小于或者等于1000KHz。优选的是，所述磁芯为铁硅铝磁环。优选的是，所述第一线圈的第一端与所述直流偏置单元的电压偏置点连接、第二端与所述三极管的基极连接，且所述第一线圈的第二端与所述第二线圈的、连接至所述电源的正极的一端为同名端。优选的是，所述直流偏置单元包括隔直电容，所述隔直电容连接在所述电压偏置点与所述电源的负极之间。优选的是，所述信号输出单元还包括用于将所述振荡电路输出的正弦波整形为方波的波形整形电路，所述三极管的集电极经由所述波形整形电路与所述信号输出单元的信号输出端连接。基于上述技术问题，本技术还提供了一种呼吸运动监测系统，其包括信号处理装置和胸腹带传感器，所述胸腹带传感器经由上述信号输出单元向所述信号处理装置输出呼吸感应信号，其中，所述信号输出单元的信号输出端与所述信号处理装置的信号输入端连接。本技术的一个有益效果在于，本技术信号输出单元被设置为由选频电容、第二线圈、第三线圈和胸腹带构成选频网络，这样，由于选频电容的电容值、及第二线圈和第三线圈的电感值均为固定值，因此，信号输出单元的振荡频率将基本由胸腹带的电感值决定，这使得本技术信号输出单元能够获得对胸腹带的电感变化敏感的效果。通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。图1为根据本技术信号输出单元中振荡电路的一种实施方式的电路原理图；图2为根据本技术信号输出单元中振荡电路的另一种实施方式的电路原理图；图3为图1所示振荡电路输出的振荡波形，其中，纵轴代表电压，单位为V，横轴代表时间，单位为μs；图4为对应图1所示振荡电路的胸腹带电流随时间变化的波形，其中，纵轴代表电流，单位为mA，横轴代表时间，单位为μs；图5为对应图1所示振荡电路的电源电流随时间变化的波形，其中，纵轴代表电流，单位为mA，横轴代表时间，单位为μs；图6为对应图1所示振荡电路在不同温度下的振荡波形，其中，纵轴代表电压，单位为V，横轴代表时间，单位为μs；图7为图1所示振荡电路输出的对应胸腹带的不同电感值的振荡波形，其中，纵轴代表电压，单位为V，横轴代表时间，单位为μs；图8为根据本技术信号输出单元的另一种实施方式的电路原理图；图9为根据本技术呼吸运动监测系统的一种实施方式的电路原理图。附图标记说明：SP-信号处理装置；WP-波形整形电路；J0-信号输出端；V1-电源；R1、R2-偏置电阻；C1-隔直电容；L1-第一线圈；L2-第二线圈；L3-第三线圈；C2-选频电容；Q1-三极管；R3-第三电阻；R4-第四电阻；C3-第三电容；L4-胸腹带等效电感；R11-胸腹带等效电阻；VB1、VB2-直流偏置单元；EZ-发射极阻抗。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。本技术为了解决在采用振荡电路形成信号输出单元时存在的灵敏度较低的问题，提供了一种经改进的用于胸腹带传感器的信号输出单元，如图1所示，该信号输出单元包括变压器耦合电感三点式振荡电路，该振荡电路具体包括电源V1、直流偏置单元VB、三极管Q1、选频电容C2和变压器结构，变压器结构包括绕制在同一磁芯上的三个独立线圈，分别为第一线圈L1、第二线圈L2和第三线圈L3。其中第二线圈L2与第三线圈L3之间的线圈匝数比大于1，进而通过变压器结构的阻抗变换作用，将由电源V1供电的供电回路的电流限制在较低的水平。该磁芯例如为铁硅铝磁环，以提高饱和磁通密度和温度稳定性，并降低磁芯损耗。第三线圈L3的两端与胸腹带的两个接线端对应连接，图1中，等效电感L4与等效电阻R11的串联连接作为胸腹带的等效模型，以将胸腹带接入选频网络；直流偏置单元VB连接于电源V1的两极之间，该直流偏置单元VB被设置为向三极管Q1的基极提供偏置电压，以保证振荡电路在起振前具有合适的静态工作点，在图1所示的实施例中，该直流偏置单元VB包括串联连接的电阻1和电阻R2，二者之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于胸腹带传感器的信号输出单元，其特征在于，所述信号输出单元包括变压器耦合电感三点式振荡电路，所述振荡电路包括电源(V1)、直流偏置单元(VB)、三极管(Q1)、选频电容(C2)和变压器结构，所述变压器结构包括绕制在同一磁芯上的三个独立线圈，分别为第一线圈(L1)、第二线圈(L2)和第三线圈(L3)，所述第二线圈(L2)与所述第三线圈(L3)之间的线圈匝数比大于1；所述第三线圈(L3)的两端与胸腹带的两个接线端对应连接；所述直流偏置单元(VB)连接于所述电源(V1)的两极之间，且被设置为向所述三极管(Q1)的基极提供偏置电压；所述第一线圈(L1)连接在所述振荡电路的反馈网络中；所述第二线圈(L2)与所述选频电容(C2)并联连接在所述电源(V1)的正极与所述三极管(Q1)的集电极之间，以与所述第三线圈(L3)和所述胸腹带一起构成所述振荡电路的选频网络；所述三极管(Q1)的发射极经由发射极阻抗(EZ)与所述电源(V1)的负极连接；所述三极管(Q1)的集电极与所述信号输出单元的信号输出端(J0)连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于胸腹带传感器的信号输出单元，其特征在于，所述信号输出单元包括变压器耦合电感三点式振荡电路，所述振荡电路包括电源(V1)、直流偏置单元(VB)、三极管(Q1)、选频电容(C2)和变压器结构，所述变压器结构包括绕制在同一磁芯上的三个独立线圈，分别为第一线圈(L1)、第二线圈(L2)和第三线圈(L3)，所述第二线圈(L2)与所述第三线圈(L3)之间的线圈匝数比大于1；所述第三线圈(L3)的两端与胸腹带的两个接线端对应连接；所述直流偏置单元(VB)连接于所述电源(V1)的两极之间，且被设置为向所述三极管(Q1)的基极提供偏置电压；所述第一线圈(L1)连接在所述振荡电路的反馈网络中；所述第二线圈(L2)与所述选频电容(C2)并联连接在所述电源(V1)的正极与所述三极管(Q1)的集电极之间，以与所述第三线圈(L3)和所述胸腹带一起构成所述振荡电路的选频网络；所述三极管(Q1)的发射极经由发射极阻抗(EZ)与所述电源(V1)的负极连接；所述三极管(Q1)的集电极与所述信号输出单元的信号输出端(J0)连接。2.根据权利要求1所述的信号输出单元，其特征在于，所述发射极阻抗(EZ)包括直流阻抗和与所述直流阻抗串联的第三电阻(R3)，其中，所述直流阻抗包括第四电阻(R4)和与所述第四电阻(R4)并联的第三电容(C3)。3.根据权利要求1所述的信号输出单元，其特征在于，所述第二线圈(L2)与所述第三线圈(L3)之间的线圈匝数比大于或者等于3。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：易萍虎，庄志，
申请(专利权)人：天津怡和嘉业医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12