[發明專利]主流式多種呼吸氣體濃度實時監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201510589432.5
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105232048A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 楊嘉琛;陳波波;周建雄
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B5/091;A61B5/087;A61B5/083;G01N21/3504
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 宋潔瑾

技術領域

本發明屬于生物醫學工程領域，涉及一種主流式多種呼吸氣體濃度實時監測裝置及方法。

背景技術

臨床監測過程中對人呼吸二氧化碳濃度實時監測可以準確掌握人體新陳代謝情況，另外在手術過程中，對一氧化二氮和醚氛類麻醉氣體等麻醉氣體濃度實時監測可以為醫生施加麻醉提供重要信息指導。目前，由于傳感器的限制，少數能夠實現多種呼吸氣體濃度實時監測的設備主要通過抽取呼吸氣體到旁流式監測模塊中進行，因而存在延時和波形失真。另外在濃度測量過程中，旁流式監測利用電動機帶動濾光輪旋轉，使單通道傳感器在不同時間接收不同波長的紅外信號。由于該種監測方法存在機械振動，因而測量精度差且難以小型化。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種主流式多種呼吸氣體濃度實時監測裝置及方法，克服現有技術中旁流式多種呼吸氣體濃度監測方法中存在延時失真，并且測量精度差且難以小型化的問題。

本發明的技術方案是：一種主流式呼吸多種氣體濃度實時監測裝置，由上位機、呼吸管道和監測模塊組成，所述上位機為通用計算機或監護儀，呼吸氣流從進氣口進入管道，經過出氣口流出，氣體通過監測窗口組成的氣室，所述監測模塊包括紅外光源和四通道熱釋電傳感器，分別置于監測窗口上，紅外光經過氣室被呼吸氣體吸收，并最終被四通道熱釋電傳感器監測，四通道熱釋電傳感器的四個通道分別為參考通道、二氧化碳通道、一氧化二氮通道、醚氛類麻醉氣體通道，分別對無氣體吸收的3.95um，被二氧化碳吸收的4.26um，被一氧化二氮吸收的4.5um和被醚氛類麻醉氣體吸收的8.3um波段的紅外光強度進行測量；傳感器的輸出信號經過濾波放大電路濾波放大后送入數據采集電路中進行數據采集，并通過串口電路將采集數據發送到上位機中進行處理，在上位機上顯示出多種氣體濃度的波形。

一種主流式呼吸多種氣體濃度實時監測方法，包括如下步驟：

(1)首先對整個系統進行一個上電預熱過程，預熱時間1分鐘；

(2)利用脈沖信號控制紅外光源亮滅，使四通道熱釋電傳感器輸出周期固定的調制信號；

(3)對各個通道的波峰電壓或波谷電壓進行采集；

(4)利用各個通道的波峰和波谷電壓差值獲取各個通道的交流分量，得到參考通道交流分量V_ar、二氧化碳通道交流分量V_ac、一氧化二氮通道交流分量V_an、醚氛類麻醉氣體通道交流分量V_am；

(5)利用校正方程對三個測量通道的測量數據進行調整，得到二氧化碳通道調整后的數值D_c＝a₁₁·V_ar+a₁₂·V_ac+a₁₃·V_an+a₁₄·V_am；一氧化二氮通道調整后的數值D_n＝a₂₁·V_ar+a₂₂·V_ac+a₂₃·V_an+a₂₄·V_am；醚氛類麻醉氣體通道調整后的數值D_m＝a₃₁·V_ar+a₃₂·V_ac+a₃₃·V_an+a₃₄·V_am，其中a_ij為通過標定實驗確定的系數；