一种检测人或动物呼吸的方法，其特征在于，采用一种光学方法检测沉积在传感器上水分的呼吸传感器被置于呼吸气流中，并检测依赖于沉积水分的透射和／或反射光信号的变化。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种检测人或动物呼吸的方法、实施该方法的一种呼吸传感器以及一种检测人或动物呼吸的装置。本文件中，术语“检测呼吸”主要用来指在相当程度上呼吸气流后获得的某一信号。许多情形下需要检测人或动物的呼吸。许多疾病情况、重病看护、体格检查和睡眠状态下的呼吸监测需要测量呼吸速率和呼吸的最后中断，或研究与某一呼吸对应的波形。已尝试采用许多种不同方法来检测呼吸。例如，根据可影响膜的呼吸气流中的压力变化，通过用一种应变片式传感器或另一种方法来探测压力变化曲线。另一种方法是通过呼吸气流使一热敏电阻冷却，并测量该热敏电阻两端电压。再一种方法是检测气流中小球的运动。本专利技术的目的在于提供一种检测呼吸的方法和装置以及可灵活应用于检测呼吸的新型、简单和可靠的呼吸传感器。本专利技术的目的还在于提供一种便于病人携带且无需在人体附近连接电缆线的呼吸传感器。本专利技术的另一个目的在于当需要无菌操作时提供一种清洁卫生的呼吸传感器，由于这种呼吸传感器价格低廉，如有需要，可作一次性产品使用。本专利技术的其他目的在下文中作更详细的描述。按照本专利技术的检测呼吸的方法和装置以及呼吸传感器是基于这样的事实，即，吸气与呼气之间，呼吸气流的湿度发生强烈的变化。吸气时，鼻腔或口腔处呼吸气流的相对湿度近似与周围空气的湿度相同，即通常远低于100％，而在呼气时，呼吸气流基本上被水蒸气所饱和，即相对湿度为100％。如果人们让呼吸气流通过一个温度低于37℃的表面，那么当呼出的空气通过时水就会凝结在该表面上。在表面上生成汽雾。例如，如果所述的表面是某一光纤的一个端面，那么就可以采用下述方法来研究这一水的凝结过程。光束或其他电磁射束借助于一光纤从某一射束源被引导到该光纤内，这里，射束源可以是一个激光器、激光二极管、发光二极管或某种灯泡。到达光纤远端的光束，其一部分将被反射回来，一部分将被泄漏出去。如果光纤的这一端上覆盖有汽雾，则这一关系将会改变，从而光线被反射回来的部分在光纤是湿润的情况下比在干燥的情况下小。这是因为组成汽雾的小水滴形成一个个小透镜，而由这些小透镜泄漏的辐射的角度要比干燥情况下的辐射角度多。然后，可以通过下文中描述的任何一种恰当的方法来检测由于呼吸而形成的反射光的强度变化。还可以检测透射射束的强度变化，来根据这一强度变化检测呼吸。例如，可以通过一光电探测器或另一光纤端来实施，该光纤端俘获在光纤第一端附近的一部分透射辐射。也可以以另一种方式来应用本专利技术的原理。比如，可以采用一个环形光纤，传感器表面由一任意形状的窗口构成，由该窗口泄漏出一部分光纤内传播的辐射，并将其余部分传送到光纤的另一端。以基本设计中相同的方式，该窗口上的水分将影响通过该窗口辐射的射束强度，由此也影响进一步在光纤内传播的射束的强度。还可以无需使用光导体或光纤来应用本专利技术。如果有一个完全反射或部分反射或透射之元件被置于呼吸气流之中，并被暴露在一光信号下，则可以检测该透射信号或反射信号，并根据其变化来判定该呼吸。光信号可被直接传导到该反射元件或透射元件之类的传感器上，光信号源或传感器或这二者都可以包括构成某一传感器表面的反射元件或透射元件。由塑料光纤得到的反射射束进行的实验表明，射束强度与呼吸气流的改变良好地一致，并且无需为将热从该光纤引出而采取特别行动。下面结合附图更加详细地描述本专利技术，其中附图说明图1是描述本专利技术装置的示意图，图2和图3描述的是本专利技术的呼吸传感器的不同实施例，图4描述了一例可被用于本专利技术装置的电路图，图5和图6描述的是本专利技术呼吸传感器的进一步实施例，以及图5b描绘的是一光纤支架和一氧气导管。在图1所示的本专利技术实施例中，一激光器驱动电路1被耦连至一激光二极管2，其光信号通过第一光导体4、光纤耦合器3和第二光导体5而传导到构成一测试对象的人7的呼吸道附近。光纤耦合器3使得从光导体4得到的光信号主要被传播至光导体5，而在第三光导体6上的输出信号主要由另一光导体5导入光纤耦合器3中的光信号产生，本例中由来自激光二极管2的部分信号产生，该信号被该传感器表面所在的第二光纤5的那一端反射。光纤耦合器3可以由与第二光纤5边对边地连接在一起的第一光纤(4)和第三光纤(6)组成，第二光纤5的直径是另二根光纤直径的两倍。光信号从第三光纤6传送到一光电探测器8。投射到光探测器上的光所产生的输出电信号由两部分组成。即，仅取决于射束源、光纤以及光电探测器特性的直流电平；以及叠加在该直流电平上的电压变化，该电压变化取决于有多大一部分入射光因光纤端传感器表面上的汽雾而从测试对象处的光纤中被耦合出来。该叠加的电压电平具有正弦波的特性。可以采用各种方法来使用并处理从光电探测器8得到的取决于呼吸的输出信号。图1中描述的是一检测电路9，它将光电探测器的信号按照呼吸时间转换成方波脉冲。在时间-频率转换器10中转换成呼吸频率，而在显示器11中显示出来。图2描述的是本专利技术呼吸传感器的较佳实施例。光导体5的端面51形成一通常使一部分提供的光信号泄漏并反射一部分的传感器表面，从而透射与反射之间关系受传感器表面51上呼吸气流71所产生的凝结速率的影响。因此，光导体5中的信号52包括一提供的信号和一反射的信号。具有传感器表面51的光导体5的一端主要由一管状支架20包裹，从而使光导体5和传感器表面51保持在例如鼻孔的呼吸气流中。光导体5可以由市场上出售的塑料光纤构成。传感器表面51最好与气流平行。呼吸传感器的一种变化形式见图3所示。这里，传感器表面53构成从光导体上去掉了包层的一部分光导体，这里光导体形成一环形，从而在传感器表面53处不离开光导体的那部分射束继续向一接由器传播。采用这种传感器，无需光纤耦合器3之类的装置，但是某一端4可以接收提供的光束41，而另一端6发射直接传送到一光电探测器8的输出信号61。图5和图6描述的是两种原理与图2相同的呼吸传感器的设计。其结构是，基本呈管形的支架20a和20b分别具有大体成球形的一端，用来插入到鼻孔内，还可以有一个或多个外槽，并包含一用于呼吸气流的主通道21。在图5所示的实施例中，光纤5与主通道21同轴地固定，从而传感器表面51朝向呼吸气流的方向。光纤5的附件上有多个小孔22，从而呼吸气流可以通过主通道21、传感器表面51和孔22。在一种较佳实施例中，主通道21的直径可达约8mm，其端部是直径约为3.5mm的5个孔22。用作氧气导管的槽23可以配置在支架20a中，氧气导管可以与光纤5一起连接到病人身上。如图5b所示，可以为此采用具有开孔和通道而分别用来连接光纤和氧气导管的支架元件25或25a。在图6所示的第二种实施例中，主通道从中穿过，并且在主通道中经向配置了光纤5，从而呼吸气流可以主要沿平行于传感器表面51的方向扫过。也可以与已描述的实施例不同，沿与呼吸气流成其他角度的方向配置光纤5和传感器表面51。支架20a和20b最好用塑料材料制成，例如聚乙烯材料，并且光纤5可以被支托在支架上，使光纤的外套分别被旋入支架内的螺孔23和24内。正如前文中已提及的那样，尽管可以构思设计其他形式的呼吸传感器，但是专利保护应仅由专利的权利要求的语言来限定。在专利技术构思的范围内，还可以例如用其他合适的装置来取代管形支架20，用来保持呼吸气流中的传感器表面，如一带状物(tape)之类的装置，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·培特松，
申请(专利权)人：奥泼特温公司，
类型：发明
国别省市：
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