[發明專利]一種同步測量呼吸氣體流量和成分的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710003931.0
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN108267183A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 黃勇;張玉謙;傅佳萍;龍峰;邊宏亮;舒文秀;馬紹嘉;簡越
• 申請（專利權）人: 沈陽新松醫療科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66;G01N21/3504
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種同步測量呼吸氣體流量和成分的裝置，其特征在于，包括：

超聲流量傳感器單元，連接驅動控制與信號處理單元，用于測量順流傳播時間T_f和逆流傳播時間T_b，并輸出給驅動控制與信號處理單元；

中紅外呼吸末二氧化碳傳感器單元，連接驅動控制與信號處理單元，用于實時采集呼吸末二氧化碳紅外輻射強度信號，并輸出給驅動控制與信號處理單元；

環境條件測試單元，連接驅動控制與信號處理單元，用于測量溫度、壓力、濕度信號，并輸出給驅動控制與信號處理單元；

驅動控制與信號處理單元，連接超聲流量傳感器子單元、中紅外呼吸末二氧化碳傳感器子單元、環境條件測試單元、信號傳輸單元，用于驅動和控制上述單元工作、接收上述單元輸出的信號和數據；還用于運用接收的順流傳播時間T_f和逆流傳播時間T_b計算呼吸氣體的流量、以及根據接收的紅外輻射強度信號計算實時二氧化碳的含量C；再將呼吸氣體的流量、以及實時二氧化碳的含量C輸出給信號傳輸單元；

信號傳輸單元，連接驅動控制與信號處理單元，采用時間區交錯編碼打包方法轉發呼吸氣體的流量、以及實時二氧化碳的含量C給肺功能儀主機或因特網數據中心；

電源單元，連接上述單元，用于為上述單元提供工作電源。

2.根據權利要求1所述的一種同步測量呼吸氣體流量和成分的裝置，其特征在于，所述超聲流量傳感器子單元，包括：

被測氣體測量通道，用于引導被測呼吸氣體；

兩個超聲傳感器，斜向置于測量氣流通道的兩端，之間距離為L_u，且超聲傳感器的軸線與被測氣體測量通道的軸線夾角為θ，用于發射超聲波信號、接收超聲波回波信號；所述兩個超聲傳感器交替發射和接收超聲波信號；

功率驅動單元，連接驅動控制與信號處理單元、兩個超聲傳感器、計時單元；用于在驅動控制與信號處理單元的控制下，交替控制兩個超聲傳感器發射或者接收超生波信號，同時輸出脈沖信號驅動計時單元工作；

信號初步調理單元，連接兩個超聲傳感器；對超聲傳感器輸出的超聲信號進行濾波，整形和平均處理，然后輸出給電平甄別單元；

電平甄別單元，連接信號調理單元；對信號調理單元輸出的信號進行域值檢測，當信號達到預設閾值時觸發計時模塊停止計時；

計時單元，連接電平甄別單元；用于記錄超聲脈沖順流傳播時間T_f和逆流傳播時間T_b，并輸出給接口單元；

接口單元，連接驅動控制與信號處理單元、計時單元；用于輸出順流傳播時間T_f和逆流傳播時間T_b給驅動控制與信號處理單元。

3.根據權利要求1所述的一種同步測量呼吸氣體流量和成分的裝置，其特征在于，所述中紅外呼吸末二氧化碳傳感器子單元，包括：

中紅外發射器，開孔安裝固定于被測氣體測量通道外壁，且其發射窗口面暴露在呼吸氣體中；用于向被測氣體發射脈沖調制的紅外輻射信號；

紅外探測器，開孔安裝固定于被測氣體測量通道外壁，且其接收窗口面暴露在呼吸氣體中，并與中紅外發射器相對放置；用于實時采集被測氣體中的紅外輻射強度信號；

功率驅動單元，連接驅動控制與信號處理單元、中紅外發射器、鎖相放大模塊；用于在驅動控制與信號處理單元的控制下，發射脈沖信號驅動中紅外發射器工作，同時輸出同步控制信號給鎖相放大單元；

鎖相放大單元，連接紅外探測器；用于對接收的紅外輻射強度信號進行放大處理；

信號初步調理單元，連接鎖相放大單元；用于對紅外輻射強度放大信號進行積分和平均處理，然后輸出給電平甄別單元；

電平甄別單元，連接信號初步調理單元；用于對接收的信號進行電平檢測，然后定時輸出實時紅外輻射強度信號給接口單元；

接口單元，連接驅動控制與信號處理單元；用于轉發實時紅外輻射強度信號給驅動控制與信號處理單元。

4.根據權利要求1所述的一種同步測量呼吸氣體流量和成分的裝置，其特征在于，所述環境條件測試單元包括：溫度傳感器，壓力傳感器，濕度傳感器；所述每個傳感器內部都有驅動與信號調理單元；用于采集、調理溫度信號、壓力信號、濕度信號并送往驅動控制與信號處理單元中的控制與數字信號中心處理單元，所述調理包括放大、濾波、零點穩定。