一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱制造技术

本申请公开了一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱，包括设为基底的芯纱、包缠于芯纱上的设为天线的至少两段导电纤维、与天线连接的RFID标签芯片，所述导电纤维上串联设有热敏单元。通过热敏单元感知呼吸气流改变附近温度产生电阻变化，导致天线整体阻抗变化，从而引起天线和RFID标签芯片的匹配程度变化，使得功率传输系数变化，最终导致读取器上接收信号的强度指示变化，从而读取器上RSSI值的变化可以反映呼吸信息。因此本申请采用RFID无线技术和传感技术结合实现无线无源且可准确长时实时连续的呼吸监测。时实时连续的呼吸监测。时实时连续的呼吸监测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱


[0001]本申请涉及一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱，属于呼吸监测


技术介绍

[0002]呼吸是人体的一项重要生命体征，是身体健康的关键指标之一。在医学上，通常利用呼吸频率以及呼吸深度等指标来判断一个人的身体健康状况，用来诊断或预测各种呼吸系统方面的疾病和其他相关疾病。
[0003]实际应用于呼吸监测的方法包括：肺活量测定法，用于测量呼吸气体体积或速度，评估识别特定条件的呼吸模式。但其局限性在于它高度依赖于患者合作，并且不能以连续的方式使用；护理人员人工计数得出呼吸频率，操作简单，但实际上并不准确(工作人员存在疏忽)，而且比较费时，消耗人力；临床上应用于睡眠呼吸监测的多导睡眠分析仪(PSG)，通过对脑电、眼电和肌电信号的采集，实现对呼吸、动脉血氧饱和度、脑电图、心电图和心率等指标进行连续监测，是诊断睡眠呼吸暂停低通气综合征的金标准，可准确判断睡眠呼吸症状的严重程度。但其需要受试者在专业睡眠室当中进行监测，而且需要许多传感器或电极连接在身体上各个部位来采集信息，这在一定程度上会影响人的自然状态下的呼吸，不能反映一个人真实呼吸情况。另外，此设备复杂，操作要求和成本较高，不利于日常使用。
[0004]因此，具有高度准确、稳定、操作简单、低成本的连续实时呼吸监测系统的研究受到越来越多的关注，需要准确可靠的便捷式自动呼吸监测设备来提高临床呼吸监测水平。近年来，人们提出了许多呼吸自动监测方法。目前大多数呼吸监测方法主要可以分为两类。第一类是通过检测呼出气体中的二氧化碳含量、气体的温度、湿度、气压，还有周期性的声音讯号等信息，包括各种温度、湿度、气体传感器等；第二类是检测呼吸过程中的胸、腹部区域周期性的身体运动来监测呼吸活动，包括拉伸应变、压力、压电、摩擦电传感器等。一般通过气流方式检测的呼吸信号受身体运动干扰小，准确性高，但易受到环境温湿度及气流波动的影响，另外传感器安装位置及其和鼻孔的距离会影响精确性；基于监测身体运动的方法具有更好的舒适性、柔性，具有快速响应恢复时间和宽工作范围，但易受与呼吸无关的身体运动的干扰。不同方法具有不同的优势，在实际呼吸应用时也普遍存在一定的问题：很多传感器需要复杂电路有线连接和笨重、昂贵的设备，操作麻烦、不方便，还会给受试者造成不适；另外，多数传感器需要外接电源或电池供电，导致功耗大、使用寿命短，以及一些传感器存在焦耳热效应或湿度饱和的问题不利于长期实时连续监测，中国专利文献(公开号CN 216535283 U) 《一种呼吸监测口罩》所述，口罩中设置呼吸阀、监测模块、监测处理单元、指示灯、电源电路、蓝牙模块等多个模块，不仅制备麻烦、成本高，而且多个模块分布在口罩上，占据空间面积较多，导致口罩本身透气性下降，造成受试者不适，影响呼吸状况；此外，几乎大多数传感器会受到其他因素的影响，包括动态温湿度环境影响或身体运动干扰，导致呼吸监测的精确性和准确性下降。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是解决现有监测技术中环境或运动干扰、尺寸较大和复杂有线连接造成的不适感等问题，同时实现无线无源、准确实时的连续呼吸监测。
[0006]为了达到上述目的，本申请的技术方案是提供了一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱，包括设为基底的芯纱、包缠于芯纱上的设为天线的至少两段导电纤维、与天线连接的RFID标签芯片，所述导电纤维上串联设有热敏单元。
[0007]优选的，所述天线设为对称分布的两段螺旋偶极子天线。
[0008]优选的，所述热敏单元设为贴片式热敏电阻。
[0009]本申请还提供了一种用于呼吸监测的口罩，口罩本体内设有上述的用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱。
[0010]本申请还提供了制备用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一、锡焊连接热敏单元与导电纤维；
[0012]步骤二、通过包缠机在芯纱上包缠热敏单元与导电纤维的连接体，形成天线；
[0013]步骤三、利用各向异性导电胶连接RFID标签芯片与导电纤维形成RFID标签传感纱；
[0014]步骤四、用两根不导电纱包覆所述RFID标签传感纱，作为保护层。
[0015]还包括步骤五、将所述RFID标签传感纱连接在口罩中，形成用于呼吸监测的口罩。
[0016]使用时，上述用于呼吸监测的口罩通过热敏单元感知呼吸引起的温度变化，读取器上RSSI值的变化反应呼吸信息。
[0017]优选的，所述步骤一中，所述热敏单元与导电纤维锡焊连接方式为串联连接，热敏单元与导电纤维一起组成天线，天线结构设为对称分布的两段螺旋偶极子天线。
[0018]优选的，所述RFID标签传感纱轴向直径不超过10cm。
[0019]本申请提供的RFID标签传感纱，通过热敏单元感知呼吸气流改变附近温度产生电阻变化，导致天线整体阻抗变化，从而引起天线和RFID标签芯片的匹配程度变化，使得功率传输系数变化，最终导致读取器上接收信号的强度指示(RSSI 值)变化，从而读取器上RSSI值的变化可以反映呼吸信息。因此本申请采用RFID 无线技术和传感技术结合实现无线无源且可准确长时实时连续的呼吸监测。
[0020]综上，本申请具有以下优点：
[0021]1、所述传感纱所有材料成本低廉，来源广泛易获取，工艺简单。
[0022]2、本申请提供的传感器尺寸小，具有较好的柔性和舒适性，隐匿性好，非常适合用于人体上，其易于集成在口罩中且不影响口罩的透气性。
[0023]3、所述传感器不需要电池供电或外接电源，不需要复杂线路有线连接，具有无源低功耗、使用寿命长且可以无线监测呼吸的优点。
[0024]4、所述传感器具有快速的响应恢复时间，足以用于呼吸监测，并且其不易受到身体运动干扰，准确性高。
附图说明
[0025]图1为本申请实施例中提供的RFID标签传感纱的结构示意图；
[0026]图2为本申请实施例中提供的RFID标签传感纱的制作方法的流程图；
[0027]图3为本申请实施例中提供的RFID标签传感纱应用于普通医用口罩中其位置和状态示意图；
[0028]图4为本申请实施例中提供的RFID标签传感纱应用于N95式口罩中其位置和状态示意图；
[0029]图5为本申请实施例中提供的传感纱集成在普通口罩中，距离读取器2m处检测实际呼吸的测试示意图；
[0030]图6为本申请实施例中提供的传感纱集成在普通口罩中，距离读取器3m处检测实际呼吸的测试示意图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的特征、技术方案更加清楚明白，下文将结合具体实施例对本专利技术进行更加清楚、完整地描述。应理解，这些实施例仅用于解释本专利技术，并非用于限制本专利技术。此外，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动前提下，对本专利技术做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所赋权利要求书所限定的范围。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱，其特征在于，包括设为基底的芯纱(1)、包缠于芯纱(1)上的设为天线的至少两段导电纤维(2)、与天线连接的RFID标签芯片，所述导电纤维上串联设有热敏单元(3)。2.如权利要求1所述的一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱，其特征在于，所述天线设为对称分布的两段螺旋偶极子天线。3.如权利要求1所述的一种用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱，其特征在于，所述热敏单元(3)设为贴片式热敏电阻。4.一种用于呼吸监测的口罩，其特征在于，口罩本体内设有权利要求1
‑
3任一项所述的用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱。5.一种制备用于呼吸监测的无线无源RFID标签传感纱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、锡焊连接热敏单元与导电纤维；步骤二、通过包缠机在芯纱上包缠热敏单元与导电纤维的连接体，形成天线；步骤三、利用各向异性导电胶连接RFID标签芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡吉永，童杨，孟粉叶，张勇，杨旭东，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：