一种呼出气成分检测方法及预警装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种呼出气成分检测方法及预警装置，属于生物与新医药技术领域，通过延时恒流模块将呼出气流经气体传感器的时间延长到了30秒以上，提高了检测的成功率，并使经过传感器的气流，不受被测者吹气力度、速度的影响，提高了气体浓度检测的准确性；干燥器去除水汽，避免呼出气湿度对传感器影响，单片机对温度、压力采集数据的校正运算，排除了温度、压力对传感器的影响，最大程度地消除了被测者年龄、体质、疾病状态等个性化因素，解决了呼出气成分检测无法标准化的难题。通过确定被检成分气体作为基准，指数加权运算获得预警指数，显示数据的同时给出明显预警提示，使呼出气检测结果更具参照价值，让该技术获得真正的临床应用前景。应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种呼出气成分检测方法及预警装置


[0001]本专利技术属于生物与新医药
，具体涉及一种呼出气成分检测方法及预警装置。

技术介绍

[0002]呼出气成分检测作为一种无创、快速、灵敏的检测方法，在辅助诊断急慢性肺疾病方面具有良好的应用前景。截止当前，尚没有能够达到临床应用水平的呼出气成分检测装置，其难点在于：一是用来检测气体浓度的MEMS传感器对气体流速、温度、湿度、压力等参数非常敏感，而人体呼出气这些参数受到年龄、体质、疾病状态等个性化因素影响，难以精确检测；二是当前技术下的传感器需要30秒以上的响应时间，而大部分被测者无法完成如此长时间连续呼气，导致检测失败或结果失准；三是缺乏相应的数据处理和对比方法，即便精准检出呼出气成分，也难以给提供有价值的参照或提示。因此，研发人体呼出气稳定采集、精准检测、科学处理、有效提示的辅助装置，对推进呼出气成分检测的应用具有重要意义。
[0003]中国专利CN110146651A公开了一种基于气体传感器的呼出气检测系统，包括：气体检测模块和数据处理模块两大部分，其中气体采集结构加入了加热层和保温层，保证检测气体的温度在40℃左右，消除温度差异对传感器精度的影响；传感器单元包括MEMS氨气传感器和MEMS气体传感器，分开在除湿膜两侧，消除湿度影响，保证传感器检测的灵敏度和准确性。该公开技术部分消除了呼出气个性化因素对检测结果的影响，但并没有考虑吹气压力对传感器精度影响，以及MEMS传感器的响应时间，因此难以实际应用。
[0004]中国专利CN109770905A公开了一种离线呼出气一氧化氮检测装置，包括用于储存FENO(呼出气一氧化氮)的储气袋、用于传送FENO的排气组件和FENO机，并重点描述了储气袋的原料及加工工艺。使用时，哮喘患者向储气袋吹气，然后将储气袋连接排气组件，通过气泵向FENO机传输气体并检测一氧化碳浓度。该公开技术通过气泵从储气袋向检测部件输送呼出气，如果实施得当，可以获得稳定压力的气流，并且气流与传感器的接触时间也能够超过传感器响应时间。但是，该公开技术并没有考虑温度、湿度对检测精度的影响；另外，众所周知呼出气一氧化氮分解速度极快，这种先向储气袋内吹气、再接驳检测的不连续方式，并不能获得准确的结果。
[0005]中国专利CN111374668A公开了一种家用呼出气检测仪，能够测出呼出气一氧化氮数据和肺功能数据，显示在设备本地和或手机客户端供患者查看。该公开技术设计了呼出气压力传感器，但只是用于获得肺功能参数，没有用于对一氧化碳传感器数据的压力补偿调整，因此获得检测结果必然受到呼出气压力影响。该公开技术考虑到湿度对传感器精度的影响，引入了“湿度平衡器”，但并未说明该装置是如何实现到达传感器的呼出气湿度达到“平衡”。此外，该公开技术也没有解决“数据处理和分析对比”的问题，由于呼出气一氧化氮浓度并没有正常值范围，即便精确检测出，也无从判断高低，没有临床应用价值。
[0006]综上，现有技术呼出气检测技术的不足在于：无法完全消除人体呼出气流速、温度、湿度、压力等个性化因素对检测结果的影响、无法确保所有患者吹气时间都能超过传感
器的相应时间、无法给出具有参考价值的结果判断或提示。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种呼出气成分检测方法及预警装置，以解决现有技术中无法完全消除人体呼出气流速、温度、湿度、压力等个性化因素对检测结果的影响、无法确保所有患者吹气时间都能超过传感器的相应时间、无法给出具有参考价值的结果判断或提示的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0009]本专利技术公开了一种呼出气成分检测预警装置，包括：口鼻罩、干燥器、过滤器、延时恒流模块、检测气管、温度传感器、压力传感器、气体传感器组件、单片机、显示屏和十级预警灯；
[0010]口鼻罩、干燥器和过滤器顺次连接，过滤器的出口连接延时恒流模块，延时恒流模块通过检测气管与气体传感器组件连接，气体传感器组件与单片机连接，单片机分别连接显示屏和十级预警灯；检测气管上分别设置有温度传感器和压力传感器，且温度传感器和压力传感器均与单片机连接；
[0011]所述单片机用于根据温度传感器、压力传感器和气体传感器组件所传输数据，通过指数加权运算获得预警指数，并传输至显示屏和十级预警灯。
[0012]优选地，所述延时恒流模块包括：进气管、注气口、吹气活塞、注气嘴、注气活塞、缓冲罐、缓冲活塞、排气管和排气活塞；进气管连接过滤器，进气管上开设有注气口，进气管在注气口处通过注气嘴连接缓冲罐一端，缓冲罐另一端通过排气管连接检测气管；所述进气管内设置有吹气活塞，注气嘴处设置有注气活塞，缓冲罐中设置有缓冲活塞，排气管内设置有排气活塞。
[0013]优选地，所述气体传感器组件包括：红外氧传感器、红外二氧化碳传感器电化学一氧化碳才传感器、电化学一氧化氮传感器、气室帽和连接管路；所述红外氧传感器、红外二氧化碳传感器电化学一氧化碳才传感器和电化学一氧化氮传感器的传感头上均罩设有气室帽，所述若干个气室帽通过连接管路连通，且连接管路一端连接检测气管，另一端为排气端。
[0014]本专利技术还公开了一种呼出气成分检测方法，包括：
[0015]获取气体浓度参数并转换为气体浓度数字信号，采集气体温度数字信号和压力数字信号；
[0016]对气体浓度数字信号进行温度校正和压力校正；
[0017]将校正后的气体标准浓度数据进行显示；
[0018]将气体标准浓度数据进行指数加权运算得到预警指数
[0019]将预警指数输出显示并进行预警。
[0020]优选地，所述气体包括氧气、二氧化碳、一氧化碳和一氧化氮，且分别通过红外氧传感器、红外二氧化碳传感器电化学一氧化碳才传感器和电化学一氧化氮传感器获取其浓度参数；通过温度传感器采集气体温度数字信号，通过压力传感器采集气体压力数字信号。
[0021]优选地，采用单片机将获取气体浓度参数并转换为气体浓度数字信号，并结合气体温度数字信号和压力数字信号对气体浓度数字信号进行温度校正和压力校正。
[0022]优选地，所述单片机温度校正氧气、二氧化碳的函数为：
[0023]Ch＝C1‑
0.334
·
(T1‑
T
s
)
[0024]其中，Ch为温度校正后的气体浓度百分比值，C1为模数转换为红外氧传感器或红外二氧化碳传感器输出并数模转换后的气体浓度百分比值，T1为温度传感器输出温度摄氏度值，T
s
为定标温度摄氏度值。
[0025]优选地，所述单片机温度校正一氧化碳、一氧化氮的函数为：
[0026]Cd＝C2‑
0.127
·
(T1‑
T
s
)
[0027]其中，Cd为温度校正后的气体浓度ppm值，C2为模数转换为电化学一氧化碳传感器或电化学一氧化氮输出并数模转换后的气体浓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种呼出气成分检测预警装置，其特征在于，包括：口鼻罩(11)、干燥器(12)、过滤器(13)、延时恒流模块(20)、检测气管(31)、温度传感器(32)、压力传感器(33)、气体传感器组件(40)、单片机(51)、显示屏(52)和十级预警灯(53)；口鼻罩(11)、干燥器(12)和过滤器(13)顺次连接，过滤器(13)的出口连接延时恒流模块(20)，延时恒流模块(20)通过检测气管(31)与气体传感器组件(40)连接，气体传感器组件(40)与单片机(51)连接，单片机(51)分别连接显示屏(52)和十级预警灯(53)；检测气管(31)上分别设置有温度传感器(32)和压力传感器(33)，且温度传感器(32)和压力传感器(33)均与单片机(51)连接；所述单片机(51)用于根据温度传感器(32)、压力传感器(33)和气体传感器组件(40)所传输数据，通过指数加权运算获得预警指数，并传输至显示屏(52)和十级预警灯(53)。2.根据权利要求1所述的一种呼出气成分检测预警装置，其特征在于，所述延时恒流模块(20)包括：进气管(21)、注气口(22)、吹气活塞(23)、注气嘴(24)、注气活塞(25)、缓冲罐(27)、缓冲活塞(26)、排气管(28)和排气活塞(29)；进气管(21)连接过滤器(13)，进气管(21)上开设有注气口(22)，进气管(21)在注气口(22)处通过注气嘴(24)连接缓冲罐(27)一端，缓冲罐(27)另一端通过排气管(28)连接检测气管(31)；所述进气管(21)内设置有吹气活塞(23)，注气嘴(24)处设置有注气活塞(25)，缓冲罐(27)中设置有缓冲活塞(26)，排气管(28)内设置有排气活塞(29)。3.根据权利要求1所述的一种呼出气成分检测预警装置，其特征在于，所述气体传感器组件(40)包括：红外氧传感器(44)、红外二氧化碳传感器(45)电化学一氧化碳才传感器(46)、电化学一氧化氮传感器(47)、气室帽(42)和连接管路；所述红外氧传感器(44)、红外二氧化碳传感器(45)电化学一氧化碳才传感器(46)和电化学一氧化氮传感器(47)的传感头上均罩设有气室帽(42)，所述若干个气室帽(42)通过连接管路连通，且连接管路一端连接检测气管(31)，另一端为排气端(48)。4.一种呼出气成分检测方法，其特征在于，包括：获取气体浓度参数并转换为气体浓度数字信号，采集气体温度数字信号和压力数字信号；对气体浓度数字信号进行温度校正和压力校正；将校正后的气体标准浓度数据进行显示；将气体标准浓度数据进行指数加权运算得到预警指数；将预警指数输出显示并进行预警。5.根据权利要求4所述的一种呼出气成分检测方法，其特征在于，所述气体包括氧气、二氧化碳、一氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文岚，罗颖，刘勇，暴军香，李娅，倪云峰，韩佩君，李华娴，李文斌，张馨，蒋帅，席远航，苟小元，秦天，蒋维一，孙亚菲，张明喆，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军军医大学，
类型：发明
国别省市：