The invention discloses a head type indirect energy test method and device, which can be used for simple and accurate measurement of energy metabolism rate of human body. In the invention, the negative pressure head cover is used to collect and analyze the human exhaled gas, which makes the calculation of the energy metabolism rate without considering the correction of the mask and the physiological dead cavity error, without considering the delay between the velocity and the concentration, simplifies the complexity of the analysis and calculation of the test data, and improves the accuracy of the measurement. The adaptive gas velocity adjustment algorithm should be used to reduce the concentration dilution ratio; at the same time, a kind of pressure relief device is adopted to balance the calibration gas and measure the pressure difference between the gas and improve the accuracy of the measurement results. The invention can be used for measuring the resting energy consumption of the human body, and has the advantages of comfort, safety and high measuring accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种头罩式间接能量测试方法及装置
本专利技术涉及气体样本采集分析领域,具体涉及一种头罩式间接能量测试方法及装置。
技术介绍
气体代谢分析仪器通过测试一定时间内氧消耗量、二氧化碳产生量计算出人体的能量消耗,以及三大营养物质(碳水化合物、脂肪和蛋白质)在能量消耗中的构成,用于营养代谢评估。另外该装置还可与跑步机、功率车等负载设备配合,测试人体在不同运动负荷下的摄氧量、二氧化碳排出量,用于评估人体心肺耐力测试与心肺循环系统疾病无创诊断。因此气体代谢测试在营养膳食指导、疾病诊断与康复领域具有重要的应用价值。早期的气体代谢测试比较简单,一般采用道格拉斯气袋法。测试过程中将所有呼出气体全部收集到气袋中,整个测试过程需要几十个气袋。测试完成后,先测量呼出气体的体积,再使用化学分析方法分析气袋中氧气和二氧化碳的浓度,整个过程缓慢而且繁琐。由于道格拉斯气袋法不能做到数据的实时分析,同时设备庞大,通气管路是封闭式的,呼气阻力很大。微型混合室方法采集微量人体呼出气体进行分析,微型混合室与道格拉斯气袋法相比,其最大的优点是可以在开放式呼吸模式下进行测量,但受采样误差和呼吸死腔影响,其准确度仍有待提高。头罩式间接能量测试方法是一种开放式能量代谢测试方法,相对于闭合式能量代谢测试,测试过程受试者可以自由呼吸环境空气,没有管道阻力,因此测试过程更加舒适,更加人性化;头罩式能量代谢测试采样负压头罩收集人体呼出气体,利用氮气平衡分析计算,不需要相关通气死腔的误差修正,另外与人体呼出气体流速实时变化不同,头罩抽气速度恒定,头罩中的气体浓度分析不需要与流速关联,即不需要修正流速、浓度传感器的反 ...
【技术保护点】
1.一种头罩式间接能量测试装置,其特征在于:该装置由头罩(18)、流量传感器(17)、阻尼器(15)、第一抽气泵(14)组成的气体采集混合部分实现了人体呼出气体和空气组成混合气体的采集与混合,其中第一抽气泵(14)、阻尼器(15)、流量传感器(17)、头罩(18)抽气口依此通过气管连接,第一抽气泵(14)经该通路抽取头罩中人体呼出气体,最后排除到空气中,阻尼器(15)用于稳定抽气气流,流量传感器(17)用于抽气流速测量;由第一气瓶(1)、第二气瓶(2)、四通阀(9)、氧传感器(10)、二氧化碳传感器(11)、第二抽气泵(13)组成的气体浓度分析部分实现了气体浓度分析,其中四通阀(9)B端连接阻尼器(15)与流量传感器(17)间的气管,用于抽取气管中的气体,四通阀(9)A端连通环境空气,用于抽取环境气体,第一气瓶(1)中高浓度标定气由导管依此经第一双级减压阀(3)、第一电磁阀(5)连接到溢出接口(7),第二气瓶(2)中低浓度标定气由导管依此经第二双级减压阀(4)、第二电磁阀(6)连接到溢出接口(7)一端,溢出口另一端经稳压阀(8)连接到四通阀(9)D端,四通阀(9)可选择打开A‑C、B‑ ...
【技术特征摘要】
1.一种头罩式间接能量测试装置,其特征在于:该装置由头罩(18)、流量传感器(17)、阻尼器(15)、第一抽气泵(14)组成的气体采集混合部分实现了人体呼出气体和空气组成混合气体的采集与混合,其中第一抽气泵(14)、阻尼器(15)、流量传感器(17)、头罩(18)抽气口依此通过气管连接,第一抽气泵(14)经该通路抽取头罩中人体呼出气体,最后排除到空气中,阻尼器(15)用于稳定抽气气流,流量传感器(17)用于抽气流速测量;由第一气瓶(1)、第二气瓶(2)、四通阀(9)、氧传感器(10)、二氧化碳传感器(11)、第二抽气泵(13)组成的气体浓度分析部分实现了气体浓度分析,其中四通阀(9)B端连接阻尼器(15)与流量传感器(17)间的气管,用于抽取气管中的气体,四通阀(9)A端连通环境空气,用于抽取环境气体,第一气瓶(1)中高浓度标定气由导管依此经第一双级减压阀(3)、第一电磁阀(5)连接到溢出接口(7),第二气瓶(2)中低浓度标定气由导管依此经第二双级减压阀(4)、第二电磁阀(6)连接到溢出接口(7)一端,溢出口另一端经稳压阀(8)连接到四通阀(9)D端,四通阀(9)可选择打开A-C、B-C、D-C任一通路,第二抽气泵(13)连接缓冲装置(12),同时经氧传感器(10)和二氧化碳传感器(11)抽取四通阀(9)C端气体;由控制单元负责检测装置中泵和阀的控制、数据的采集与上传;人机交互设备用于数据处理、分析和显示。2.根据权利要求1所述的一种头罩式间接能量测试装置,其特征在于:通过一个部分开放的透明头罩(18)收集人体呼出气体,该面罩通过包含一个用于密封的软质围边、一个空气进气口和一个抽气口,测试抽气时,头罩内部形成负压,进气口与出气口之间形成对流,将人呼出气体抽入风机管路(16)中。3.根据权利要求1所述的一种头罩式间接能量测试装置,其特征在于:在对氧传感器(10)和二氧化碳传感器(11)进行标定时,先将气瓶中的高压标定气体通过溢出接口进行压力释放,再通过第二抽气泵(13)将标定气体抽入氧传感器(10)和二氧化碳传感器(11)进行浓度标定。4.一种头罩式间接能量测试方法,其特征在于:在测试开始时,分析头罩中二氧化碳的浓度来自适应调整第一抽气泵(14)的抽气速度,第一抽气泵(14)的速度分成若干档位,起始时根据体重预设第一抽气泵(14)的抽气速度档位,其后每隔50秒分析该呼吸周期中头罩(18)内二氧化碳浓度的最小值与最大值,并与预设的阈值比较,调整风机档位,当阈值条件满足后,抽气速度档位保持恒定。5.一种头罩式间接能量测试方法,其特征在于:步骤如下:步骤一:在受试者测试之前打开四通阀(9)D-C方向的阀门,关闭四通阀(9)其余方向的阀门,先进行传感器高浓度部分的标定,打开第一气瓶(1)和第一双级减压阀(3)的阀门,其中第一气瓶(1)为高浓度气瓶,第二抽气泵(13)以恒定的速度抽取气体,...
【专利技术属性】
技术研发人员:王远,汪锡,张弦,高理升,张文杰,何子军,曹庆庆,许金林,孙怡宁,马祖长,陈焱焱,周旭,杨先军,
申请(专利权)人:中国科学院合肥物质科学研究院,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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