简易呼吸脉搏频率监测及报警装置

1、简易呼吸、脉搏频率监测及报警装置一、摘要 众所周知，呼吸、脉搏状况是生理健康状况的两项重要指标。哮喘病或心脏病患者的呼吸频率较高，而心力衰竭者的呼吸频率则较低。因此，能否及时了解呼吸频率将成为能否在患者病情危机时刻挽救其生命的关键因素。当前，一般医院都有一整套医用设备用以监测病人的心跳和呼吸状况，但那仅适合于住院的重症病人。如果病人住在家中养病，又想要及时了解病人的呼吸状况，这时就需要一种简易但功能完备的呼吸监测器，便于家属实时监测病人呼吸频率，以便在病人病情危急时刻及时采取救护措施。简易呼吸状态监测报警装置就是为解决这个问题而设计的。 该装置不仅适用于病人，正常人亦可使用。当今，在人们温饱问

2、题基本解决、生活水平逐步提高的情况下，健康已成为大部分人关注的首要问题。由于呼吸、脉搏状况关乎健康，所以拥有这样一台装置以监测呼吸、脉搏状况是很必要的。二、作品原理及结构呼吸频率计：依据：根据人体呼气时呼出的气体会对压电陶瓷片产生一定的压力，而呼气时对压电陶瓷片没有产生作用，两个过程使得压电陶瓷片有不同的信号输出。故可以通过测量呼吸时压电陶瓷片的信号输出，来计算人体一次呼吸的时间长度，即周期，再通过计算，从而测出人体一分钟的呼吸频率。测量过程：由压电陶瓷片采集呼吸的信号，人体呼气时，压电陶瓷片感受压力，信号输出，产生一个上升沿脉冲，单片机检测到此脉冲信号，开启定时器中断。而且在呼气的整个过程中

3、，压电陶瓷片都将感受压力，即信号输出维持高电平。当人体吸气时，陶瓷片没有检测到信号，即没有感受压力，则没有输出，即信号变为低电平，并且在整个吸气过程中都维持此状态。在下一个呼吸周期开始时，信号又由低变高，表示一个呼吸过程结束，此时关闭定时器中断，记下此时的定时时间T,即人体一次呼吸的时间为T。然后通过单片机的算法计算，计算出呼吸频率f=60/T。呼吸频率计的结构框图如图1所示。压电陶瓷片单片机液晶屏图1 呼吸频率计的工作框图信号放大整形 脉搏测试仪：依据：根据血管中血液的流量随着心脏的跳动变化，故可将手指放在红外发射二极管和接收二极管之间，即放在光的传递路径中，血管中血液饱和度的变化将引起光的

4、传递强度变化，此变化和心跳的节拍相对应，因此红外接收二极管的电流也跟着心跳的节拍变化，使得红外接收二极管输出与心跳节拍相对应的脉冲信号。故可通过对红外输出信号的采集，经过处理之后得到人体脉搏跳动的次数。传感器采用的是反射式的光电开关，光电开关是一种利用光元件对变化的入射光加以接收，并进行光电转换。传感器采集信号后输出2mv左右的脉冲波，经过RC低通滤波器滤波后，滤掉杂波信号，将信号输入到仪表用放大器进行放大，经放大器放大后输出的信号是CMOS器件可以识别的电平。信号再经过非门（CD4069）整形之后一路输入到单片机的I/O口，单片机对其进行相关的处理，计算出一分钟人体脉搏的跳动次数，并通过LC

5、D显示出来；另一路输入到计时计数模块，进行实时的、直观的显示。脉搏测试仪的结构框图如图2所示。图2 脉搏测试仪工作框图信号采集、放大单片机液晶屏输入模块：本作品的输入模块采用的是2×8键盘，设有0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F共16个按键。输出模块： 本作品的输出模块主要包括两部分，一部分是显示模块，采用的是液晶屏；另一部分是报警模块，采用的是声光报警和无线报警。数据记录：通过串口通信将数据传输到计算机上将监测数据记录起来，同时还可以将数据以波形图的方式显示出来。三、作品特色本作品主要是一个能监测人体呼吸频率和脉搏频率并能报警的装置，分别有多种监测模式可

6、供选择。呼吸频率计所监测的呼吸频率报警阈值可调，如1次/分钟99次/分钟。测得的实际呼吸频率若大于设定的最大值A，比如25次/分钟时，发出声光警报并持续一段时间；实际呼吸频率若小于设定的最小值B，比如15次/分钟时，发出声光警报并持续一段时间。本作品用液晶显示屏显示所监测呼吸频率，并可同时显示当前监测模式、报警阈值、室温、呼吸频率、脉搏频率等具体信息；报警阈值可用按键调整，并通过液晶显示屏显示；报警装置既采用LED和蜂鸣器声光报警，而且可以实现无线报警。本作品还可以测得的数据通过串口通信传输到计算机上，显示波形图的同时，还可以记录数据，以便今后使用。此外该装置成本低廉，目前整块手工成品总花费70元左右，但若对其进行优化改进并采用先进生产工艺及流水线作业，其成本将会大大降低；而且该装置的操作简单易懂，适合更多的低消费群体。四、附录1、未来开发方向 可以在本系统的基础上，完善各种跟健康有关的功能。比如加上心电图显示功能，增加电话自动报警功能，即当发生危急情况时，系统自动拨打电话，通知院方做好准备，还可以加上数据储存