CN111329483B - 一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备 - Google Patents

一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备 Download PDF

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Abstract

本发明的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，涉及医疗设备及生理信号监测领域，包括搭载微处理器的电路板、与电路板呈电性连接的电源管理模块和与连接电路板的二氧化碳监测模块，二氧化碳监测模块包括呼吸口嘴、与呼吸口嘴气路连接的气道、连接在气道一端的监测单元和通过橡胶软管连接监测单元的抽气泵，抽气泵通过微控制器与电源管理模块呈电性连接，通过调节的抽气泵的抽吸流量，使得二氧化碳检测仪能够容易适用于不同的人群监测；通过设置温度检测监测模块和加热模块，能有效的防止水汽冷凝进一步提高浓度检测的准确性。

Description

一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备
技术领域
本发明涉及医疗设备及生理信号监测领域，具体涉及一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备。
背景技术
目前，呼吸系统疾病高度流行，如慢性阻塞性肺疾病(COPD)和哮喘，均是常见的肺部疾病。病情急性加重是造成患者肺部损伤和导致死亡的最主要原因。为了降低急性加重造成的损伤以及死亡事件，需要对急性加重事件进行有效预警，以便在事件发生之前给予及时的治疗。为了实现对急性加重事件的有效预警，需要对患者进行日常监测，通过监测相关生理指标的变化趋势，来识别即将发生的恶化事件。研究表明，对患者进行日常潮汐二氧化碳监测，可通过观察潮汐二氧化碳图波形的日常变化，实现对COPD和哮喘等疾病的有效预警。
但是现有的潮汐二氧化碳监测设备在使用的时候仍然存在一定的缺陷，进行人体呼吸二氧化碳监测的核心部件是二氧化碳传感器，由于人体呼吸过程中，二氧化碳浓度快速变化，目前市场上绝大多数二氧化碳传感器的灵敏度及响应速度无法满足监测快速变化的二氧化碳浓度的需求；而且，对于呼出气二氧化碳的采样通常采用泵吸式方法，利用气泵以一定的流量，将鼻腔呼出的二氧化碳抽取进入传感器的气室内，再通过非分散红外法进行二氧化碳浓度监测，为了进行准确的浓度监测及还原呼吸过程中真实二氧化碳波形，对采样泵的流量大小的设置提出了挑战。如果抽气流量过大，会影响使用者氧气的吸入，对正常的吸气过程造成阻碍。这往往对体弱者尤其是婴儿影响明显。如果流量过小，由于气室体积较大，气室内的气体无法被及时充分地更新，同时对原有的二氧化碳浓度造成一定的稀释。这将导致浓度监测误差，甚至在产生的二氧化碳波形图中难以观察到呼气平台。从而对呼出气二氧化碳的监测失去意义。因此我们有必要针对现有技术的不足而提供一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其解决现有技术存在的二氧化碳传感器的灵敏度及响应速度无法满足监测快速变化的二氧化碳浓度、采样泵的流量大小的设置存在困难的问题。
为了实现上述目的，本发明的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，包括搭载微处理器的电路板、与电路板呈电性连接的电源管理模块和与连接电路板的二氧化碳监测模块，二氧化碳监测模块包括呼吸口嘴、与呼吸口嘴气路连接的气道、连接在气道一端的监测单元和通过橡胶软管连接监测单元的抽气泵，呼吸口嘴安装在设备的外部用于采集监测气体，抽气泵通过微控制器与电源管理模块呈电性连接；
监测单元包括主腔室、进气口、出气口、红外光源和红外接收器，进气口和出气口分别水平连接在主腔室的左右两端，其中进气口连接气道，出气口连接抽气泵的进气端，红外光源和红外接收器分别设置在主腔室上下两端，且红外光源和红外接收器分别靠近进气口和出气口，红外光源和红外接收器均通过光路补偿腔室连接主腔室，且光路补偿腔室与主腔室之间设置滤光片，主腔室和光路补偿腔室的内壁均镀有金属反光膜。
优选的，设备还包括与电路板呈电性连接的温度监测模块、加热模块，温度监测模块为温度传感器，温度传感器设置在设备内部用于监测设备内的温度，加热模块为柔性加热器，且柔性加热器贴附在设备内壳体上。
优选的，设备还包括充电模块，充电模块为充电接口，充电接口通过导线与电源管理模块的充电电池连接。
优选的，设备还包括按键模块，按键模块为按键开关，按键开关设置在设备壳体上，且按键开关通过导线连接电路板。
优选的，设备还包括蜂鸣器模块和指示灯模块，蜂鸣器模块为蜂鸣警报器、指示灯模块为不同颜色的指示灯，蜂鸣警报器和指示灯均通过导线与电路板呈电性连接。
优选的，设备还包括蓝牙模块，蓝牙模块与电路板连接，蓝牙模块通过蓝牙连接智能终端，智能终端通过互联网连接云端服务器，智能终端的应用程序在收集到数据后进行显示和本地存储并将数据发送至云端服务器。
优选的，呼吸口嘴为横截面为椭圆形的空心管，空心管通过圆柱状的气道连接监测单元的进气口。
优选的，设备壳体后部设置通气孔阵列。
本发明具有以下有益效果：
通过调节的抽气泵的抽吸流量，使得二氧化碳检测仪能够容易适用于不同的人群监测；通过设置温度检测监测模块和加热模块，能有效的防止水汽冷凝进一步提高浓度检测的准确性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。
图1是本发明实施例的二氧化碳监测系统的系统框图例。
图2是本发明实施例的二氧化碳记录仪的多角度观察视图例。
图3是本发明实施例的二氧化碳记录仪的监测单元剖面图例。
附图标记：1、电路板；1-1、微处理器；2、电源管理模块；3、二氧化碳监测模块；3-1、呼吸口嘴；3-2、气道；3-3、监测单元；3-301、主腔室；3-302、进气口；3-303、出气口；3-304、红外光源；3-305、红外接收器；3-306、光路补偿腔室；3-307、滤光片；3-4、抽气泵；4、温度监测模块；5、加热模块；6、充电模块；7、按键模块；8、蜂鸣器模块；9、指示灯模块；10、蓝牙模块；11、智能终端；12、云端服务器；13、通气阵列。
具体实施方式
下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
实施例
如图1-2所示，一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，包括搭载微处理器1-1的电路板1、与电路板1呈电性连接的电源管理模块2和与连接电路板1的二氧化碳监测模块3，二氧化碳监测模块3包括呼吸口嘴3-1、与呼吸口嘴3-1气路连接的气道3-2、连接在气道3-2一端的监测单元3-3和通过橡胶软管连接监测单元3-3的抽气泵3-4，呼吸口嘴3-1安装在设备的外部用于采集监测气体，抽气泵3-4通过微控制器与电源管理模块2呈电性连接，在使用的时候，使用者口部对准呼吸口嘴3-1呼入待监测气体，同时微控制器控制抽气泵3-4以一定的流量抽吸监测单元3-3内的气体，在负压的作用下待监测气体由气道3-2进入到监测单元3-3，在监测单元3-3内接受监测后进入抽气泵3-4内，最后由抽气泵3-4的出气端排出设备外部；
如图3所示，监测单元3-3包括主腔室3-301、进气口3-302、出气口3-303、红外光源3-304和红外接收器3-305，进气口3-302和出气口3-303分别水平连接在主腔室3-301的左右两端，其中进气口3-302连接气道3-2，出气口3-303连接抽气泵3-4的进气端，红外光源3-304和红外接收器3-305分别设置在主腔室3-301上下两端，且红外光源3-304和红外接收器3-305分别靠近进气口3-302和出气口3-303，红外光源3-304和红外接收器3-305均通过光路补偿腔室3-306连接主腔室3-301，且光路补偿腔室与主腔室3-301之间设置滤光片3-307，主腔室3-301和光路补偿腔室3-306的内壁均镀有金属反光膜，待监测气体由进气口3-302进入到主腔室3-301内，并在负压的作用下待监测气体以一定的速度流过主腔室3-301，最后由主腔室3-301的出气口3-303排出，在待监测气体经过主腔室3-301的同时，红外光源3-304以一定的角度发射红外光，红外光经过光路补偿腔室3-306的时候，红外光经过光路补偿腔室3-306内侧壁的金属膜不断的反射延长光路，最后红外光经过滤光片3-307过滤干扰波长后进入到主腔室3-301内，经主腔室3-301内侧壁的金属膜不断反射由光路补偿腔室3-306被红外接收器3-305接收，根据二氧化碳只能吸收一定波长光的监测原理，实现对呼出气体中二氧化碳浓度的监测。
作为本发明的一种技术优化方案，设备还包括与电路板1呈电性连接的温度监测模块4、加热模块5，温度监测模块4为温度传感器，温度传感器设置在设备内部用于监测设备内的温度，加热模块5为柔性加热器，且柔性加热器贴附在设备内壳体上。
通过采用上述技术方案，温度传感器用于检测设备内的温度，温度传感器将信号传递给电路板1，电路板1上的微处理器1-1接收信号并处理，当温度传感器检测到温度低于37摄氏度的时候，微处理器1-1控制柔性加热器工作，柔性加热器对设备的内部进行加热，使得设备温度维持在37摄氏度附近，有效防止水汽冷凝。
作为本发明的一种技术优化方案，设备还包括充电模块6，充电模块6为充电接口，充电接口通过导线与电源管理模块2的充电电池连接。
通过采用上述技术方案，从而充电接口可以通过外部电源为电源管理模块2的充电电池进行充电，使得设备能够保持充沛的电能正常工作。
作为本发明的一种技术优化方案，设备还包括按键模块7，按键模块7为按键开关，按键开关设置在设备壳体上，且按键开关通过导线连接电路板1。
通过采用上述技术方案，从而可以通过按键开关控制设备的工作状态。
作为本发明的一种技术优化方案，设备还包括蜂鸣器模块8和指示灯模块9，蜂鸣器模块8为蜂鸣警报器、指示灯模块9为不同颜色的指示灯，蜂鸣警报器和指示灯均通过导线与电路板1呈电性连接。
通过采用上述技术方案，从而在监测单元3-3监测出呼出气体中二氧化碳浓度不在正常范围内时，微处理器1-1向蜂鸣器发出命令，蜂鸣器发出警报，同时指示灯与微处理器1-1连接，根据不同的监测结果亮出不同颜色的灯。
作为本发明的一种技术优化方案，设备还包括蓝牙模块10，蓝牙模块10与电路板1连接，蓝牙模块10通过蓝牙连接智能终端11，智能终端11通过互联网连接云端服务器12，智能终端11的应用程序在收集到数据后进行显示和本地存储并将数据发送至云端服务器12。
通过采用上述技术方案，从而可以通过智能终端11实时查看监测结果，在将数据发送至云端服务器12其它节点后，医生、护士能够远程实时查看监测结果，并给使用者做出分析。
作为本发明的一种技术优化方案，呼吸口嘴3-1为横截面为椭圆形的空心管，空心管通过圆柱状的气道3-2连接监测单元3-3的进气口3-302。
通过采用上述技术方案，椭圆形的空心管能够更充分的收集使用者呼出的气体。
作为本发明的一种技术优化方案，设备壳体后部设置通气孔阵列。
通过采用上述技术方案，从而可以通过通气孔阵列起到散热的作用。
本发明的使用时：
(1)设备开机，黄色指示灯亮起，设备进行自校准并通过蓝牙与智能终端进行连接。
(2)打开智能终端应用程序，与设备进行蓝牙连接；
(3)黄色指示灯熄灭后，患者含住仪器的口嘴采用口腔进行呼吸，呼吸指定次数后，绿色灯亮起，记录结束；
(4)所记录的波形数据通过智能终端应用程序进行实时显示，存储和上传至云端服务器。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (8)

1.一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，包括搭载微处理器的电路板、与电路板呈电性连接的电源管理模块和与电路板连接的二氧化碳监测模块，其特征在于：所述二氧化碳监测模块包括呼吸口嘴、与呼吸口嘴气路连接的气道、连接在气道一端的监测单元和通过橡胶软管连接监测单元的抽气泵，所述呼吸口嘴安装在设备的外部用于采集监测气体，所述抽气泵通过微控制器与电源管理模块呈电性连接；
所述监测单元包括主腔室、进气口、出气口、红外光源和红外接收器，所述进气口和出气口分别水平连接在主腔室的左右两端，其中所述进气口连接气道，所述出气口连接抽气泵的进气端，所述红外光源和红外接收器分别设置在主腔室上下两端，且所述红外光源和红外接收器分别靠近进气口和出气口，所述红外光源和红外接收器均通过光路补偿腔室连接主腔室，且所述光路补偿腔室与主腔室之间设置滤光片，所述主腔室和光路补偿腔室的内壁均镀有金属反光膜。
2.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述设备还包括与电路板呈电性连接的温度监测模块、加热模块，所述温度监测模块为温度传感器，所述温度传感器设置在设备内部用于监测设备内的温度，所述加热模块为柔性加热器，且所述柔性加热器贴附在设备内壳体上。
3.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述设备还包括充电模块，所述充电模块为充电接口，所述充电接口通过导线与电源管理模块的充电电池连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述设备还包括按键模块，所述按键模块为按键开关，所述按键开关设置在设备壳体上，且所述按键开关通过导线连接电路板。
5.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述设备还包括蜂鸣器模块和指示灯模块，所述蜂鸣器模块为蜂鸣警报器、所述指示灯模块为不同颜色的指示灯，所述蜂鸣警报器和指示灯均通过导线与电路板呈电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述设备还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与电路板连接，所述蓝牙模块通过蓝牙连接智能终端，所述智能终端通过互联网连接云端服务器，所述智能终端的应用程序在收集到数据后进行显示和本地存储并将数据发送至云端服务器。
7.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述呼吸口嘴为横截面为椭圆形的空心管，所述空心管通过圆柱状的气道连接监测单元的进气口。
8.根据权利要求1所述的一种便携式潮汐二氧化碳图记录设备，其特征在于：所述设备壳体后部设置通气孔阵列。
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