一种呼吸气体检测系统及其控制方法技术方案

技术编号：40033284 阅读：6 留言：0更新日期：2024-01-16 18:34

本发明专利技术提供一种呼吸气体检测系统及其控制方法，包括气体采集设备、气体检测设备和控制处理设备，气体检测设备包括：气室，开设有通气腔；通道，与气室连通，并沿气室的轴向发散分布；连接层，与通道背离气室的一端固定连接；传感器，与连接层密封连接，传感器的检测端延伸至通道的内部，传感器的检测端高度小于通道的高度；气盖，与通气腔的两端可拆卸连接，气盖上开设有通气孔，传感器的检测端高度小于通道的高度，传感器的检测端未直接与气室中的气流接触，气室内部的气体流动方式为逐渐扩散到传感器表面，在整体意义上减轻了不同气体流速对传感器响应的影响，相对于传统设计，恒定了传感器的表面温度，大大的提高了呼吸感知设备对目标气体检测的准确性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及呼吸气体检测，尤其涉及一种呼吸气体检测系统及其控制方法。

技术介绍

1、随着口呼出气中的某些特定气体成分可以作为患者存在某种疾病或临床反应的指标被证实后，相关研究人员便一直致力于将基于口呼出气成份感知的呼吸分析方法应用于疾病的无创诊断领域中，其中如何从呼出气中精准捕获有指向意义的生物标志物是一项复杂的工作，对研究人员所使用的设备精度有很高的要求。

2、然而，气体传感器在使用过程中，由于本身工作原理的限制，导致其对气体流速变化十分敏感，气流速度的变化使传感器的检测表面温度难以恒定，影响检测数据的准确性。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种呼吸气体检测系统及其控制方法，以解决上述
技术介绍
中提到的气流速度的变化使传感器的检测表面温度难以恒定，影响检测数据的准确性的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种呼吸气体检测系统，包括气体采集设备、气体检测设备和控制处理设备，其特征在于，所述气体检测设备包括：气室，开设有通气腔；通道，设置于所述气室的外壁，并与所述气室连通；连接层，与所述通道背离所述气室的一端固定连接；传感器，与所述连接层密封连接，所述传感器的检测端延伸至所述通道的内部，并与所述通道靠近所述气室的一端具有间隙；气盖，与所述通气腔的两端可拆卸连接，并开设有通气孔。

3、可选的，所述通道的数量为多个，并沿所述气室的轴向发散分布，且均对应安装有所述传感器，所述传感器为气体传感器或气体温度调制传感器。

4、可选的，所述气室为正多棱柱体，且内部设有圆柱形通气腔；所述通道均匀分布于所述气室的外部表面；所述连接层为多个，且依次首尾固定连接；所述气盖数量为两个且为半球形状，分别与所述通气腔的两个通气端通过螺纹连接固定。

5、可选的，所述气体采集设备包括：真空泵；三通阀；中介腔，所述中介腔内部固定安装有气压传感器；所述真空泵、所述三通阀、所述中介腔与所述气室连通设置。

6、可选的，所述真空泵数量为三个，分别为第一真空泵、第二真空泵、第三真空泵；所述三通阀数量为两个，分别为第一三通阀、第二三通阀；所述第一真空泵、所述第一三通阀、所述中介腔、所述第二真空泵、所述第二三通阀、所述气室、所述第三真空泵依次连通设置。

7、可选的，所述控制处理设备包括：微型计算机，分别与所述第一真空泵、所述第一三通阀、所述气压传感器，所述第二真空泵、所述第二三通阀、所述第三真空泵电性连接；信号处理电路，与所述传感器电性连接；数据采集卡，一端与所述信号处理电路电性连接，另一端与外部计算机设备电性连接。

8、可选的，所述信号处理电路包括：分压电路；滤波器；放大器；温度调制电路，与具有温度调制功能的所述传感器电性连接，所述分压电路、所述滤波器、所述放大器与所述传感器电性连接。

9、本专利技术的另一种实施例，一种应用于上述任意一项的呼吸气体检测系统的控制方法，其特征在于，包括：所述微型计算机开启所述第一真空泵、所述第一三通阀的进气口与出气口、所述第二真空泵、所述第三真空泵、所述第二三通阀的进气口与出气口，所述传感器连续采集所述第一真空泵吸入的外部空气数据，所述外部空气数据稳定性后，将所述稳定后的空气数据作为基线数据；关闭所述第一真空泵、所述第一三通阀的进气口，开启所述气压传感器，将所述中介腔与所述气室的内部空气排出；关闭所述第一三通阀的出气口，开启所述第一真空泵、所述第一三通阀的排气口，所述第一真空泵吸入口呼气体，所述第一三通阀的排气口将死腔空气排出；关闭所述第一三通阀的排气口、所述第二真空泵、所述第二三通阀的进气口、开启所述第一三通阀的出气口、所述气压传感器，当所述中介腔中气压达到预设阈值时，关闭所述第一三通阀的出气口、所述第一真空泵；开启所述第二真空泵、所述第二三通阀的进气口和出气口，当所述中介腔中气压不再下降时，关闭所述第二三通阀的出气口、所述第二真空泵；所述传感器连续采集所述口呼气体数据。

10、可选的，还包括：所述微型计算机开启所述第一真空泵、所述第一三通阀的进气口和出气口、所述第二真空泵、所述第二三通阀的进气口和排气口，持续预设时长，关闭所述第二三通阀的排气口，开启所述第二三通阀的出气口、所述第三真空泵，持续预设时长，关闭所述第一真空泵、所述第二真空泵、所述第三真空泵、所述第一三通阀、所述第二三通阀。

11、可选的，所述数据采集卡通过外部计算机设备控制输出温度阶梯信号，将所述温度阶梯信号传递至所述信号处理电路中的温度阶梯电路，所述温度阶梯电路通过分段阶梯式电压加热，控制具有温度调制功能的所述传感器的温度分段阶梯式变化。

12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

13、本专利技术中，传感器，与所述连接层密封连接，所述传感器的检测端延伸至所述通道的内部，所述传感器的检测端高度小于所述通道的高度；在所述气室的外部发散分布多个所述通道，用于安装所述传感器，可以避免来自多面的气体直接吹拂所述传感器表面，从而在不同的气体流速的环境中得到最为稳定的响应结果，所述传感器的检测端高度小于所述通道的高度，所述传感器的检测端未直接与所述气室中的气流接触，所述气室内部的气体流动方式为逐渐扩散到传感器表面，在整体意义上减轻了不同气体流速对所述传感器响应的影响，相对于传统设计，恒定了所述传感器的表面温度，大大的提高了呼吸感知设备对目标气体检测的准确性。

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【技术保护点】

1.一种呼吸气体检测系统，包括气体采集设备(18)、气体检测设备(17)和控制处理设备(16)，其特征在于，所述气体检测设备(17)包括：

2.根据权利要求1所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述通道(2)的数量为多个，并沿所述气室(1)的轴向发散分布，且均对应安装有所述传感器(5)，所述传感器(5)为气体传感器或气体温度调制传感器。

3.根据权利要求1所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述气室(1)为正多棱柱体，且内部设有圆柱形通气腔；所述通道(2)均匀分布于所述气室(1)的外部表面；所述连接层(3)为多个，且依次首尾固定连接；所述气盖(4)数量为两个且为半球形状，分别与所述通气腔的两个通气端通过螺纹连接固定。

4.根据权利要求1所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述气体采集设备(18)包括：

5.根据权利要求4所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述真空泵数量为三个，分别为第一真空泵(6)、第二真空泵(13)、第三真空泵(15)；所述三通阀数量为两个，分别为第一三通阀(7)、第二三通阀(14)；所述第一真空泵(6)、所述第

6.根据权利要求5所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述控制处理设备包括：

7.根据权利要求6所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述信号处理电路(12)包括：

8.一种应用于权利要求6-7中任意一项的呼吸气体检测系统的控制方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的呼吸气体检测系统的控制方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的呼吸气体检测系统的控制方法，其特征在于，所述数据采集卡(11)通过外部计算机设备控制输出温度阶梯信号，将所述温度阶梯信号传递至所述信号处理电路12中的温度阶梯电路，所述温度阶梯电路通过分段阶梯式电压加热，控制具有温度调制功能的所述传感器5的温度分段阶梯式变化。

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【技术特征摘要】

1.一种呼吸气体检测系统，包括气体采集设备(18)、气体检测设备(17)和控制处理设备(16)，其特征在于，所述气体检测设备(17)包括：

4.根据权利要求1所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述气体采集设备(18)包括：

5.根据权利要求4所述的呼吸气体检测系统，其特征在于，所述真空泵数量为三个，分别为第一真空泵(6)、第二真空泵(13)、第三真空泵(15)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高原，陈子洋，张大鹏，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：

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