本发明专利技术公开了一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置及方法，可广泛应用于生物工程医学领域。检测装置包括：流体通道，所述流体通道包括入口段、检测段和出口段，所述入口段用于连接呼吸面罩，所述出口段用于连接呼气管道，所述检测段上设有第一光学检测窗口和第二光学检测窗口，所述检测段内设有涡轮转子；流量传感单元，所述流量传感单元设置于所述第一光学检测窗口；二氧化碳传感单元，所述二氧化碳传感单元设置于所述第二光学检测窗口；处理单元，所述处理单元分别与所述流量传感单元和所述二氧化碳传感单元连接。本发明专利技术能提高检测过程的同步性，避免发生旁流式采样方式带来的信号延迟和监测曲线畸变问题。式带来的信号延迟和监测曲线畸变问题。式带来的信号延迟和监测曲线畸变问题。
【技术实现步骤摘要】
主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及生物工程医学领域，尤其是一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置及方法。
技术介绍
[0002]从人体生理学角度分析，人体的组织细胞在新陈代谢的过程中产生二氧化碳，经由人体的体循环静脉血流经肺动脉经过气体交换弥散到肺气泡，之后通过人体的呼气排出体外，CO2的流经方向就是其气体分压从高到低的一个扩散过程。人体呼出气体中CO2的含量可以一定程度上反映其心排量和动脉血流量，同时体内的CO2水平也一定程度反映人体的生理状态。人体呼气二氧化碳浓度曲线具有明显的呼吸节律特征，目前已经是临床应用中第六个基本生命体征，连续无创呼气二氧化碳浓度监测已经广泛应用于临床。呼气流量也是非常直观的肺功能评价指标，直接反应对象的肺功能水平。在康复医学和心肺功能评测等应用中，呼气二氧化碳及呼气流量也是主要的监测指标。相关技术中，现有医疗设备在进行上述指标监测的时候，通常采用独立的二氧化碳传感器和流量传感器进行监测，在采样方式上也存在主流采样和旁流采样的差异。这就导致监测到的二氧化碳浓度和呼气流量之间存在不确定的延时以及监测曲线畸变。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置及方法，能够有效的避免发生旁流式采样方式带来的信号延迟和监测曲线畸变问题，提高信号检测的同步性。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，包括：
[0005]流体通道，所述流体通道包括入口段、检测段和出口段，所述入口段用于连接呼吸面罩，所述出口段用于连接呼气管道，所述检测段上设有第一光学检测窗口和第二光学检测窗口，所述检测段内设有涡轮转子；
[0006]流量传感单元，所述流量传感单元设置于所述第一光学检测窗口；
[0007]二氧化碳传感单元，所述二氧化碳传感单元设置于所述第二光学检测窗口；
[0008]处理单元，所述处理单元分别与所述流量传感单元和所述二氧化碳传感单元连接；
[0009]其中，当所述检测段内进入呼气气体，所述涡轮转子在所述呼气气体的作用下旋转，所述流量传感单元根据所述涡轮转子的旋转速度生成对应的第一子检测信号和第二子检测信号；所述二氧化碳传感单元根据所述呼气气体生成第三子检测信号；所述处理单元根据所述第一子检测信号和所述第二子检测信号确定所述呼气气体的流量，并根据所述第三子检测信号确定所述呼气气体内的二氧化碳浓度。
[0010]在一些可选的实施例中，所述流量传感单元包括第一红外光源发射模块、第二红
外光源发射模块、第一红外探测器和第二红外探测器；所述第一红外探测器位于所述第一红外光源发射模块的光轴上，且所述第一红外探测器的探测口指向所述第一红外光源发射模块的发射口；所述第二红外探测器位于所述第二红外光源发射模块的光轴上，且所述第二红外探测器的探测口指向所述第二红外光源发射模块的发射口；
[0011]其中，当所述检测段内进入呼气气体，所述涡轮转子在所述呼气气体的作用下反复遮挡所述第一红外光源发射模块和所述第二红外光源发射模块发射的红外光；所述第一红外探测器接根据遮挡后的所述第一红外光源发射模块发射的光源生成第一子检测信号；所述第二红外探测器接根据遮挡后的所述第二红外光源发射模块发射的光源生成第二子检测信号；所述处理单元根据所述第一子检测信号和所述第二子检测信号确定所述呼气气体的流量。
[0012]在一些可选的实施例中，所述第一红外光源发射模块的光轴和所述第二红外光源发射模块的光轴形成的内角大于0
°
且小于90
°
。
[0013]在一些可选的实施例中，所述第一红外光源发射模块的光轴和所述第二红外光源发射模块的光轴形成的内角为20
°
。
[0014]在一些可选的实施例中，所述二氧化碳传感单元包括第三红外光源发射模块和双通道红外探测器，所述第三红外光源发射模块和所述双通道红外探测器在所述检测段上对向安装；所述双通道红外探测器包括参考信号通道和检测通道；
[0015]其中，当所述检测段内进入呼气气体，所述双通道红外探测器根据所述参考信号通道检测到的信号和所述检测通道检测到的信号生成第三子检测信号，所述处理单元根据所述第三子检测信号确定所述呼气气体内的二氧化碳浓度。
[0016]在一些可选的实施例中，所述参考信号通道上的窄带滤光片中心波长范围为[3.9μm，4.0μm]；所述检测通道上的带滤光片中心波长包括4.26μm。
[0017]在一些可选的实施例中，所述处理单元包括处理模块、红外光探测器前置处理模块和红外光探测器信号处理模块；所述红外光探测器前置处理模块用于接收所述流量传感单元发送的第一子检测信号和第二子检测信号，对所述第一子检测信号、第二子检测信号和所述第二子检测信号进行整形得到方波信号；所述红外光探测器信号处理模块用于接收所述二氧化碳传感单元发送的第三子检测信号，对所述第三子检测信号进行处理得到待量化信号；所述处理模块根据所述方波信号确定所述呼气气体的流量，并根据所述待量化信号确定所述呼气气体内的二氧化碳浓度。
[0018]在一些可选的实施例中，所述处理单元还包括红外光源恒压驱动模块和红外光源调制驱动模块，所述红外光源恒压驱动模块用于根据所述处理模块的第一控制信号控制所述第一红外光源发射模块和第二红外光源发射模块的工作状态；所述红外光源调制驱动模块用于根据所述处理模块的第二控制信号控制所述第三红外光源发射模块的工作状态。
[0019]在一些可选的实施例中，所述入口段上设有第一机械接口，所述第一机械接口用于连接呼吸面罩；所述出口段上设有第二机械接口，所述第二机械接口用于连接呼气管道。
[0020]第二方面，本专利技术实施例提供了一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测方法，包括以下步骤：
[0021]获取流量传感单元对流体通道内的呼气气体进行检测得到的第一子检测信号和第二子检测信号，所述第一子检测信号和所述第二子检测信号均与流体通道内涡轮转子的
旋转速度相关；
[0022]获取二氧化碳传感单元对流体通道内的呼气气体进行检测得到的第三子检测信号；
[0023]根据所述第一子检测信号和所述第二子检测信号确定所述呼气气体的流量，以及根据所述第三子检测信号确定所述呼气气体内的二氧化碳浓度。
[0024]本专利技术实施例提供的一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，具有如下有益效果：
[0025]本实施例通过在流体通道的检测段上设置第一光学检测窗口和第二光学检测窗口，同时在检测段内设置涡轮转子，并将流量传感单元设置于第一光学检测窗口，将二氧化碳传感单元设置于第二光学检测窗口，使得流体通道内进入呼气气体时，量传感单元根据涡轮转子的旋转速度生成对应的第一子检测信号和第二子检测信号，二氧化碳传感单元根据呼气气体生成第三子检测信号，使得处本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，其特征在于，包括：流体通道，所述流体通道包括入口段、检测段和出口段，所述入口段用于连接呼吸面罩，所述出口段用于连接呼气管道，所述检测段上设有第一光学检测窗口和第二光学检测窗口，所述检测段内设有涡轮转子；流量传感单元，所述流量传感单元设置于所述第一光学检测窗口；二氧化碳传感单元，所述二氧化碳传感单元设置于所述第二光学检测窗口；处理单元，所述处理单元分别与所述流量传感单元和所述二氧化碳传感单元连接；其中，当所述检测段内进入呼气气体，所述涡轮转子在所述呼气气体的作用下旋转，所述流量传感单元根据所述涡轮转子的旋转速度生成对应的第一子检测信号和第二子检测信号；所述二氧化碳传感单元根据所述呼气气体生成第三子检测信号；所述处理单元根据所述第一子检测信号和所述第二子检测信号确定所述呼气气体的流量，并根据所述第三子检测信号确定所述呼气气体内的二氧化碳浓度。2.根据权利要求1所述的一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，其特征在于，所述流量传感单元包括第一红外光源发射模块、第二红外光源发射模块、第一红外探测器和第二红外探测器；所述第一红外探测器位于所述第一红外光源发射模块的光轴上，且所述第一红外探测器的探测口指向所述第一红外光源发射模块的发射口；所述第二红外探测器位于所述第二红外光源发射模块的光轴上，且所述第二红外探测器的探测口指向所述第二红外光源发射模块的发射口；其中，当所述检测段内进入呼气气体，所述涡轮转子在所述呼气气体的作用下反复遮挡所述第一红外光源发射模块和所述第二红外光源发射模块发射的红外光；所述第一红外探测器接根据遮挡后的所述第一红外光源发射模块发射的光源生成第一子检测信号；所述第二红外探测器接根据遮挡后的所述第二红外光源发射模块发射的光源生成第二子检测信号；所述处理单元根据所述第一子检测信号和所述第二子检测信号确定所述呼气气体的流量。3.根据权利要求2所述的一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，其特征在于，所述第一红外光源发射模块的光轴和所述第二红外光源发射模块的光轴形成的内角大于0
°
且小于90
°
。4.根据权利要求3所述的一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，其特征在于，所述第一红外光源发射模块的光轴和所述第二红外光源发射模块的光轴形成的内角为20
°
。5.根据权利要求2所述的一种主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置，其特征在于，所述二氧化碳传感单元包括第...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕研刚，傅志斌，王鹏，
申请(专利权)人：清华珠三角研究院，
类型：发明
国别省市：
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