开源硬件呼吸传感器项目

描述

（2020 年 5 月 3 日发布）

目前市场上有一些胸式或横膈式呼吸传感器，但这些传感器非常昂贵、难以获得并且使用寿命非常有限，或者随着最常用的呼吸测量而恶化和变化。所以我设计了我的第一个功能版本，它可以纠正已经提到的那些问题，它更便宜，传感器电子设备不会随着时间的推移而退化或改变响应，而且相对简单

并且由于 COVID-19 的并发症直接影响呼吸系统，因此呼吸正是您可以研究和分析的地方之一，以了解一个人是否患有或正在演变与 COVID-19 相关的并发症或症状。这是由于当患者的呼吸能力受到影响时，后者会改变其呼吸频率和幅度，通过持续监测和比较呼吸值（频率、幅度、吸气、呼气）可以知道这些变化何时发生

很明显，可以向该传感器添加温度、心率和血氧合其中之一，从而获得一种更好的方法来检测可能与 COVID-19 感染和疾病有关的患者症状。

但是这个项目：呼吸传感器 1，将直接处理这个简单的呼吸传感器（将其与其他设备的耦合留给其他以前的项目）

工程

原理是佩戴能感知呼吸时胸腹部宽度变化的腰带（吸气时周长扩大或增加，呼气时周长收缩或减小）

这是通过使用不可拉伸材料制成的腰带来实现的，除了一小部分由可拉伸材料（弹性纺织弹簧）制成，因为这是唯一可以拉伸的部分，这部分将反映由呼吸引起的膨胀或线性收缩，并测量为线性距离的简单变化

详细照片

 

我选择用一个简单的红外 LED 测量这种距离变化的方法，它向一个半圆柱形的白色反射器发射红外光，该反射器位于发射器几厘米内，旁边是一个红外光光电晶体管检测器朝向反射器，由织物隔开

功能说明图

 

弹簧（传送带上唯一反映由呼吸的膨胀和收缩引起的线性距离变化的区域）发生的情况是，通过改变发射器-接收器和反射器之间的距离，红外光的强度是反射和检测变化，改变光电晶体管的电压输出

传感器电子图

 

1 该传感器带有一个有源滤光片，用于消除红外 LED 发出的外部光线的干扰，由传感器对光电晶体管进行 2 个采样组成：A：在红外 LED 亮的情况下，使光电晶体管捕获光红外发光 LED 在反射器中反射 + 环境中发现的自然光 B：关闭红外 LED，光电晶体管仅捕获环境中的自然光，然后它所做的就是读数 A - B = 的简单减法（来自环境的自然光 + 从红外 LED 在反射器中反射的光） - 来自环境的自然光 = 从红外 LED 在反射器中反射的光

2 但是当环境光太强以至于它使您需要的光电晶体管饱和时：需要一个形状有点像外壳的外壳来保护呼吸传感器免受阳光（红外线源）和其他可能影响测量的强大红外光源的影响。

外部光保护外壳

 

然后将光电晶体管的可变电压输出连接到 stm32f429 Discovery 卡的模拟输入，其中对检测到的患者呼吸的响应图进行处理并实时显示在 LCD 上

正如您在上面的 gif 中看到的那样，通过改变 IR 发射器-反射器和反射器之间的距离，检测和显示的信号会发生变化，从而实时生成响应于呼吸引起的收缩和扩张的波形

正如您在上面的 gid 中看到的那样，放置在患者身上的带式呼吸传感器 1 能够实时检测和绘制患者的呼吸：幅度、呼吸频率、吸气、呼气，并且可以存储这些信息、分析、表征、比较、检测可能与 COVID-19 相关的进化变化和呼吸状况

但这还不是全部我已经有了这个呼吸传感器的下一个也是最好的版本，所以很快：这个故事将继续！...