一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器及探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器及探测装置，其探测器包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板。封装管壳包括管帽和底座，滤光片F镶嵌设置在管帽上表面开设的窗口内，管帽焊接在底座上，并与底座形成内部中空的密封结构，线路板设置在底座上；线路板上设有电流式单元电路，且电流式单元电路位于滤光片F的正下方，电流式单元电路的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。本实用新型专利技术抗温度骤变能力强，降低了引入热补偿芯片的成本和复杂性，同时降低了热释电探测器的响应时间，响应速率大大提高，并获得了更加平坦的频率响应。

【技术实现步骤摘要】
一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器及探测装置
本技术涉及红外探测
，尤其涉及一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器及探测装置。
技术介绍
呼气末二氧化碳(PETCO2)监测作为一种较新的无创伤监测技术，已越来越多地应用于手术麻醉的监护中，它具有高度的灵敏性，不仅可以监测通气也能反映循环功能和肺血流情况，同时也是具有极高价值的报警系统，临床麻醉涉及面广，病情复杂，合并症多，借以能及时，准确地发现一些意外及严重并发症，从而避免严重缺氧性损害的发生，能极大地提高手术麻醉的安全性，使患者受益，同时也保护了工作人员自身的医疗安全，PETCO2监测技术将渗透到各个学科，在临床医学中具有重要的应用价值和意义。组织细胞代谢产生二氧化碳，经毛细血管和静脉运输到肺，在呼气时排出体外，体内二氧化碳产量(VCO2)和肺通气量(VA)决定肺泡内二氧化碳分压(PETCO2)。CO2弥散能力很强，极易从肺毛细血管进入肺泡内。肺泡和动脉CO2完全平衡，最后呼出的气体应为肺泡气，正常人PETCO2与病理状态下PETCO2是不同的。呼气末二氧化碳的测定有红外线法，质谱仪法和比色法三种，临床常用的红外线法又根据气体采样的方式分为旁流型和主流型两类，主要是采用的热释电探测器。但是，在传统应用中，如气体分析和火焰探测等，主要以电压式热释电探测器为主，电压模式热释电探测器结构较简单。而医疗呼气末CO2及麻醉气体监测系统的应用频率较高，大概在20Hz-100Hz之间，远高于传统气体分析和火焰探测应用范围。而且为了保证监测系统的稳定采样，现有的压电式热释电探测器在该频率范围的响应速率慢、衰减严重，并且现有的压电式热释电探测器多采用更高阻值门电阻或反馈电阻(100GΩ)以保证高探测率，高阻值电阻的应用有诸多缺点，首先成本提高；其次会成倍增大电响应时间，降低响应速率；再次对温度骤变敏感，造成电压偏移，往往需额外增加热补偿芯片，又增加了探测器的复杂性和成本。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器及探测装置。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板。所述封装管壳包括管帽和底座，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽上表面开设的窗口内，所述管帽焊接在所述底座上，并与所述底座形成内部中空的密封结构，所述线路板设置在所述底座上并位于所述密封结构内；所述线路板上设有电流式单元电路；且所述电流式单元电路位于所述滤光片F的正下方，所述电流式单元电路的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，所述电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。本技术的有益效果是：本技术的医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，摒弃了现有技术中的热补偿电路，仍然可获得优异的温度稳定性，抗温度骤变能力强，降低了引入热补偿芯片的成本和复杂性，同时减小了反馈组件中电阻的参数，进一步降低了热释电探测器的响应时间，响应速率大大提高，并获得了更加平坦的频率响应。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进：进一步：所述管帽表面镀有镍层，所述底座表面镀有金层。上述进一步方案的有益效果是：通过镀镍可以提高表面抗腐蚀性和抗氧化性，通过在所述底座上镀金可以提高底座的稳定性和抗氧化性。进一步：所述电流式单元电路包括热释电感应电路和放大反馈电路，所述热释电感应电路电连接在所述放大反馈电路的两个输入端之间，所述放大反馈电路的输出端对外输出探测信号。上述进一步方案的有益效果是：通过所述热释电感应电路可以针对穿过所述滤光片F的红外线产生感应电流，并输出至所述放大反馈电路进行放大处理，提高抗外界噪声干扰能力，并通过调节反馈组件的参数值以提高探测器的响应时间、开机预热时间和信号稳定时间。进一步：所述热释电感应电路采用弛豫铁电单晶PIMNT热释电芯片U。上述进一步方案的有益效果是：弛豫铁电单晶PIMNT具有较高的热释电性能，能够提高探测的精度。进一步：所述放大反馈电路包括运算放大器A、反馈电阻Rf、反馈电容Cf钳位电阻Ra和Rb，所述运算放大器A的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，所述热释电感应电路连接在所述运算放大器A的同相输入端和反相输入端之间，所述反馈电阻Rf和反馈电容Cf并联在所述运算放大器A的反相输入端和输出端之间，所述钳位电阻Ra和Rb串联在外部电源正极V+与地之间，且二者的公共端与所述运算放大器A的同相输入端电连接，所述运算放大器A的输出端对外输出探测信号。上述进一步方案的有益效果是：通过所述运算放大器A可以有效避免寄生电容导致的电磁兼容性降低，结型场效应管的栅-源极夹断电压导致的永久热释电芯片电压偏移，以及电流噪声对温度的依赖性，且由于运算放大器A本身具有较大的放大倍数，后端应用的二级放大电路可在一定程度上省略或降低要求。另外通过钳位电阻Ra和Rb可以实现了电流模式探测器的单电源供电，使得电流式探测器的封装管壳规格能够与传统的电压模式探测器兼容，从而可实现在原有电路上的直接替换。进一步：所述运算放大器A采用未封装的运算放大器芯片，所述反馈电阻Rf采用绝缘贴片电阻，所述反馈电容Cf采用NPO陶瓷电容；其中，所述反馈电阻Rf的温度系数小于或等于1000PPM/K，阻值范围为5-10GΩ。上述进一步方案的有益效果是：未封装的运算放大器芯片体积小，便于集成于所述管壳内部，采用高阻值低温漂绝缘贴片电阻，温漂非常小，误差小；采用低温漂NPO陶瓷电容，具有非常高的温度稳定特性，温漂非常小，电容容值极小，远低于热释电芯片电容，以降低探测器的响应时间，提高响应速率。进一步：还包括悬空支撑架，所述悬空支撑架设置在所述底座上并与所述底座形成隔热腔，热释电感应电路通过所述悬空支撑架悬空设置在所述线路板上。上述进一步方案的有益效果是：通过所述悬空支撑架可以起到较好的隔热效果，尽量避免所述电流式单元电路中热释电感应电路产生的热量转移，提高所述热释电感应电路的精度。进一步：所述线路板由氧化铝陶瓷材料制成。上述进一步方案的有益效果是：采用高绝缘陶瓷电路板，排除了由于电路线路板材质差所引入的寄生电容和噪声，提高电子元器件载体的电学稳定性。进一步：所述管帽上表面的窗口、滤光片F和电流式单元电路的数量均为两个及以上，且三者数量相等，所述滤光片F一一对应地镶嵌在所述窗口内，所述电流式单元电路设置在所述线路板上，并位于对应的所述滤光片F正下方。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以形成多个探测通道，同时输出多路探测信号，提高探测效率和探测精确度，增加探测范围。本技术还提供了一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测装置，包括红外光源、CO2气室、信号处理电路和所述的单电源热释电探测器，所述红外光源、CO2气室和单电源热释电探测器均设置在暗室内，所述红外光源设置在所述CO2气室的一端，所述单电源热释电探测器设置在所述CO2气室的另一端，所述红外光源和单电源热释电探测器分别与所述信号处理电路电连接；所述红外光源发出的红外光从所述CO2气室的一端进入所述通道，从另一端出射并穿过对应的所述滤光片F后到达对应的所述电流式单元电路。本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，其特征在于：包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板(103)；所述封装管壳包括管帽(101)和底座(102)，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽(101)上表面开设的窗口内，所述管帽(101)焊接在所述底座(102)上，并与所述底座(102)形成内部中空的密封结构，所述线路板(103)设置在所述底座(102)上并位于所述密封结构内；所述线路板(103)上设有电流式单元电路，且所述电流式单元电路位于所述滤光片F的正下方，所述电流式单元电路的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，所述电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。

【技术特征摘要】
1.一种医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，其特征在于：包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板(103)；所述封装管壳包括管帽(101)和底座(102)，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽(101)上表面开设的窗口内，所述管帽(101)焊接在所述底座(102)上，并与所述底座(102)形成内部中空的密封结构，所述线路板(103)设置在所述底座(102)上并位于所述密封结构内；所述线路板(103)上设有电流式单元电路，且所述电流式单元电路位于所述滤光片F的正下方，所述电流式单元电路的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，所述电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。2.根据权利要求1所述的医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，其特征在于：所述电流式单元电路包括热释电感应电路和放大反馈电路，所述热释电感应电路电连接在所述放大反馈电路的两个输入端之间，所述放大反馈电路的输出端对外输出探测信号。3.根据权利要求2所述的医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，其特征在于：所述热释电感应电路采用弛豫铁电单晶PIMNT热释电芯片U。4.根据权利要求2所述的医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，其特征在于：所述放大反馈电路包括运算放大器A、反馈电阻Rf、反馈电容Cf、钳位电阻Ra和Rb，所述运算放大器A的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，所述热释电感应电路连接在所述运算放大器A的同相输入端和反相输入端之间，所述反馈电阻Rf和反馈电容Cf并联在所述运算放大器A的反相输入端和输出端之间，所述钳位电阻Ra和Rb串联在外部电源正极V+与地之间，且二者的公共端与所述运算放大器A的同相输入端电连接，所述运算放大器A的输出端对外输出探测信号。5.根据权利要求4所述的医疗呼气末CO2用单电源热释电探测器，其特征在于：所述运算放大器A采用未封装的运算放大器芯片，所述反馈电阻Rf采用绝缘贴片电阻，所述反馈电容Cf采用NPO陶瓷电容；其中，所述反馈电阻Rf的温度系数小于或等于1000P...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，李孔玲，
申请(专利权)人：北立传感器技术武汉有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42