麻醉气体识别及测量的装置和方法制造方法及图纸

为了提供一种麻醉气体识别及测量装置和方法，本申请所述麻醉气体识别及测量装置包括发出红外光的红外光源，通入麻醉气体的气室，检测红外光信号强度的红外探测器及微控制器，所述红外探测器至少包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道、第二通道以及第三通道前端分别安装有第一红外滤光片、第二红外滤光片以及第三红外滤光片，所述微控制器根据红外探测器测得的红外光的信号强度和存储单元中存储的信息判断待测麻醉气体种类并计算待测麻醉气体浓度的计算单元及显示待测麻醉气体种类和浓度的显示装置。本申请麻醉气体的识别及测量方法简单，易于实现，且利于麻醉气体识别及测量装置的小型化。

Devices and methods for identification and measurement of anesthetic gases

【技术实现步骤摘要】
麻醉气体识别及测量的装置和方法
本专利技术涉及麻醉气体的识别及测量，尤其涉及一种麻醉气体识别及测量的装置和方法。
技术介绍
现用于医疗领域的麻醉气体浓度检测仪的测量原理一般基于非色散红外光谱技术，即根据被测气体对某一波段红外光的特征吸收，该波段的红外光通过气体样本，红外光的衰减量与被测气体的浓度近似符合比尔-朗博定律。能够使用非色散红外光谱技术检测的气体有CO2，N2O，麻醉气体等。临床上常用的五种麻醉气体(氟烷，七氟烷，恩氟烷，异氟烷，地氟烷)的吸收波段主要集中在8um-10um的范围内，并且相互重叠如图1所示，导致无法只使用某一波段的红外光实现麻醉气体种类的识别和测量麻醉气体的浓度。中国专利CN1760664B公开了一种麻醉气体测量的方法和装置，该方法描述的实现方式是使用电机带动一个切光轮，切光轮上安装至少四片滤光片；中国专利CN1877304B中提到的麻醉气体测量的方法也是使用电机驱动切光轮，切光轮上安装至少两片滤光片实现单种麻醉气体的自动识别。由于电机和切光轮的存在，导致麻醉气体识别和测量装置难以小型化，并且抗震性差，而小型化和抗跌落正是主流式麻醉气体检测装置需要的。因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
为了利于麻醉气体识别及测量装置的小型化，同时提供一种单种麻醉气体的识别及测量方法，本专利技术的一个方面提供一种麻醉气体识别及测量装置，包括发出红外光的红外光源，通入麻醉气体的气室，检测红外光信号强度的红外探测器及微控制器，所述红外探测器至少包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道、第二通道以及第三通道前端分别安装有第一红外滤光片、第二红外滤光片以及第三红外滤光片，所述第一红外滤光片中心波长对应波段的红外光无法被CO2，N2O和各种麻醉气体吸收，所述第二红外滤光片中心波长对应的波段红外光能够被各种麻醉气体吸收，所述第三红外滤光片中心波长对应波段的红外光被各种麻醉气体有差异的吸收，所述微控制器包括存储单元、根据红外探测器测量的信号强度和存储单元中存储的信息判断待测麻醉气体种类并计算待测麻醉气体浓度的计算单元及显示待测麻醉气体种类和浓度的显示装置，存储单元存储的信息包括多个已知的单种麻醉气体特征系数和已知的单种麻醉气体的标定曲线。通过对红外探测器设置多个通道，并在每个通道前端设置不同中心波长的红外滤光片，根据麻醉气体对不同波段的红外光吸光度不一致的特性，测量出红外光被麻醉气体吸收后通过红外滤光片被测得的信号强度，根据不同通道的信号强度计算出该麻醉气体的特征系数，从而与存储单元中的信息进行比较及计算，以确定该单种麻醉气体的种类与浓度。本申请麻醉气体识别及测量装置的结构简单，利于麻醉气体识别及测量装置的小型化。进一步的，所述第一红外滤光片与第一通道的位置固定，第二红外滤光片与第二通道的位置固定，第三红外滤光片与第三通道的位置固定。作为一种优选地，各红外滤光片封装于各通道的前端。为了使经过气室被麻醉气体吸收的红外光，透过红外滤光片，同时到达红外探测器的多个通道。进一步的，所述第一通道、第二通道和第三通道排列于同一平面，且第一红外滤光片、第二红外滤光片及第三红外滤光片至红外光源的距离均相等。通过选择合适中心波长的红外滤光片使得各麻醉气体的特征系数均无交集，从而便于将计算出的待测麻醉气体的特征系数与存储单元中存储的已知的麻醉气体的特征系数相比较，以识别该待测麻醉气体的种类。因为中心波长为4.75um的红外光无法被CO2，N2O和各种麻醉气体吸收，中心波长为8.9um的红外光能够被各种麻醉气体较强吸收，中心波长为8.25um的红外光能够被各种麻醉气体有较大差异的吸收。因此，作为一种优选地，本申请中选择的第一红外滤光片P1的中心波长为4.75um，第二红外滤光片P2的中心波长为8.9um，第三红外滤光片P3的中心波长为8.25um。进一步的，本申请麻醉气体识别及测量装置还提供了CO2气体浓度的测量。具体地，所述麻醉气体识别及测量装置还包括用于测量CO2气体浓度的第四通道，所述第四通道的前端安装有与第四通道位置固定的第四红外滤光片。因为中心波长为4.26um的红外光能够被CO2气体较强的吸收，所以选用中心波长为4.26um的外滤光片作为第四红外滤光片。进一步的，所述红外光源为黑体光源，黑体光源经调制后发出红外光。考虑到外界环境，比较气压、温度等会对麻醉气体的浓度测量产生影响，为了提供较为准确的麻醉气体浓度测量值，所述麻醉气体识别及测量装置还包括提供气压以及温度补偿数据以对麻醉气体浓度进行修正的大气压传感器和温度传感器。为了利于麻醉气体识别及测量装置的小型化，同时提供一种单种麻醉气体的识别及测量方法，本专利技术的另一个方面提供一种麻醉气体识别及测量的方法，所述麻醉气体识别及测量的方法包括以下步骤：步骤一，使存储单元存储多个已知的单种麻醉气体的特征系数及标定曲线；步骤二，向气室通入一种待测麻醉气体，使用红外探测器的第一通道、第二通道和第三通道分别测量红外光源发射的红外光被该待测麻醉气体吸收后通过第一红外滤光片、第二红外滤光片和第三红外滤光片的信号强度；步骤三，将红外探测器检测到的信号强度传输至计算单元，计算单元根据该红外探测器检测到的信号强度和存储单元中存储的信息得到该麻醉气体的种类和浓度；步骤四，显示装置显示该待测麻醉气体的种类和浓度。通过以上步骤识别及测量麻醉气体，方法简单，易于实现。在步骤一中，存储单元存储多个已知的单种麻醉气体的特征系数及标定曲线的具体方法如下：首先，向气室中通入一个已知的单种麻醉气体；其次，分别用红外探测器的第一通道、第二通道和第三通道测量出红外光被该已知的单种麻醉气体吸收后通过第一红外滤光片、第二红外滤光片和第三红外滤光片的信号强度，计算单元根据该信号强度由下列式一计算该已知的单种麻醉气体的吸光度，n＝1代表第二通道，n＝2代表第三通道；τn为麻醉气体对第二红外滤光片和第三红外滤光片中心波长对应波段的红外光的吸光度；I0Tn为第二通道和第三通道在无气体吸收时检测到的信号强度；I0ref为第一通道在无气体吸收时检测到的信号强度；ISTn为气室(20)中充入麻醉气体之后第二通道和第三通道检测到的信号强度；ISref为气室(20)通入麻醉气体之后第一通道检测到的信号强度；αn为麻醉气体对第二红外滤光片(P2)和第三红外滤光片(P3)中心波长对应的波段红外光的吸收系数；C为待测麻醉气体浓度；L为红外光在气室(30)中的吸收光程；然后，计算单元根据该已知的单种麻醉气体对第二红外滤光片和第三红外滤光片中心波长对应波段的红外光的吸光度由下列式二和式三分别计算该已知的单种麻醉气体的特征系数以及标定曲线；C＝F(τ)＝F(αCL)………………………(式三)向气室中依次通入多个已知的单种麻醉气体，重复以上步骤，得到多个已知的单种麻醉气体的特征系数以及标定曲线；最后，将多个已知的单种麻醉气体的特征系数以及标定曲线存储在存储单元中。在步骤三中，识别待测麻醉气体的种类和浓度测量具体方法如下：首先，计算单元根据第一通道、第二通道和第三通道测量出的红外光被该待测麻醉气体吸收后的信号强度得到该待测检麻醉气体的特征系数；其次，将该待测麻醉气体的特征系数与存储单元中存储的多个已知的单种麻醉气体的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：包括发出红外光的红外光源(10)，通入麻醉气体的气室(20)，检测红外光信号强度的红外探测器(30)及微控制器(50)，所述红外探测器(30)至少包括第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)，所述第一通道(CH1)、第二通道(CH2)以及第三通道(CH3)前端分别安装有第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)以及第三红外滤光片(P3)，所述第一红外滤光片(P1)中心波长对应波段的红外光无法被CO2，N2O和各种麻醉气体吸收，所述第二红外滤光片(P2)中心波长对应的波段红外光能够被各种麻醉气体吸收，所述第三红外滤光片(P3)中心波长对应波段的红外光被各种麻醉气体有差异的吸收，所述微控制器(50)包括存储单元(501)、根据红外探测器(30)测量的信号强度和存储单元(501)中存储的信息判断待测麻醉气体种类并计算待测麻醉气体浓度的计算单元(502)及显示待测麻醉气体种类和浓度的显示装置(60)，存储单元(501)存储的信息包括多个已知的单种麻醉气体特征系数和各已知的单种麻醉气体的标定曲线。

【技术特征摘要】
1.一种麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：包括发出红外光的红外光源(10)，通入麻醉气体的气室(20)，检测红外光信号强度的红外探测器(30)及微控制器(50)，所述红外探测器(30)至少包括第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)，所述第一通道(CH1)、第二通道(CH2)以及第三通道(CH3)前端分别安装有第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)以及第三红外滤光片(P3)，所述第一红外滤光片(P1)中心波长对应波段的红外光无法被CO2，N2O和各种麻醉气体吸收，所述第二红外滤光片(P2)中心波长对应的波段红外光能够被各种麻醉气体吸收，所述第三红外滤光片(P3)中心波长对应波段的红外光被各种麻醉气体有差异的吸收，所述微控制器(50)包括存储单元(501)、根据红外探测器(30)测量的信号强度和存储单元(501)中存储的信息判断待测麻醉气体种类并计算待测麻醉气体浓度的计算单元(502)及显示待测麻醉气体种类和浓度的显示装置(60)，存储单元(501)存储的信息包括多个已知的单种麻醉气体特征系数和各已知的单种麻醉气体的标定曲线。2.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述第一红外滤光片(P1)与第一通道(CH1)的位置固定，第二红外滤光片(P2)与第二通道(CH2)的位置固定，第三红外滤光片(P3)与第三通道(CH3)的位置固定。3.根据权利要求2所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)排列于同一平面，且第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)及第三红外滤光片(P3)至红外光源(10)的距离均相等。4.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述第一通道(CH1)前端的第一红外滤光片(P1)的中心波长为4.75um，第二通道(CH2)前端的第二红外滤光片(P2)的中心波长为8.9um，所述第三通道(CH3)前端的第三红外滤光片(P3)的中心波长为8.25um。5.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述麻醉气体识别及测量装置还包括用于测量CO2气体浓度的第四通道(CH4)，所述第四通道(CH4)的前端安装有与第四通道位置固定的第四红外滤光片(P4)，所述第四红外滤光片(P4)的中心波长为4.26um。6.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述红外光源(10)为黑体光源。7.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述麻醉气体识别及测量装置还包括提供气压以及温度补偿数据以对麻醉气体浓度进行修正的大气压传感器(80)和温度传感器(90)。8.一种麻醉气体识别及测量的方法，包括使用如权利要求1至7中任一项所述的麻醉气体识别及测量装置的方法，其特征在于：所述麻醉气体识别及测量的方法包括以下步骤：步骤一，使存储单元(501)存储多个已知的单种麻醉气体的特征系数及标定曲线；步骤二，向气室(20)通入一种待测麻醉气体，使用红外探测器(30)的第一通道(CH1)、第二通...

【专利技术属性】
技术研发人员：董树怀，费成振，池泽松，曹新祥，
申请(专利权)人：江苏万联达医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32