CN115721292A - 一种肺功能仪的测试系统及测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肺功能仪的测试系统及测试装置，测试系统包括压差采样模块、肺功能检测模块、处理器及终端。压差采样模块与肺功能仪连接，用于采集肺功能仪中的流量传感器的压差数据。肺功能检测模块与肺功能仪连接，用于根据处理器的指令模拟呼吸过程。处理器用于接收终端发出的指令，并按照指令控制压差采样模块和肺功能检测模块的运行，以及收集和计算压差采样模块和肺功能检测模块的检测数据，并将检测数据发送至终端。终端用于向处理器发出包含测试参数的指令，并储存处理器返回的检测数据。本发明的肺功能仪的测试系统及测试装置提供对肺通气功能、肺弥散功能及压差的检测进行测试，解决大型肺功能仪的性能评估困难的难题。

Description

一种肺功能仪的测试系统及测试装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种肺功能仪的测试系统及测试装置。

背景技术

在医学临床检测中，肺功能的检查越来越普及，是呼吸系统疾病的必要检查之一，特别是检测呼吸道的通畅程度、肺容量的大小，对于早期检出肺、气道病变，评估疾病的病情严重程度及预后，评定药物或其他治疗方法的疗效、鉴别呼吸困难的原因，诊断病变部位，评估肺功能对手术的耐受力或劳动强度耐受力及对危重病人的监护等方面尤为重要。

肺功能各类检查项目众多，肺功能参数的准确性也至关重要，肺功能检查需要使用肺功能仪，目前大型肺功能仪主要以欧美品牌为主，肺功能检测仪的性能参差不齐，目前没有形成性能检测标准，不具备专业的检测设备，性能评估主要通过长时间临床使用的经验和口碑积累。目前的肺功能检测装置只能产生单一ATS波形、流量或容积，有些只有气体浓度的测量，只能对基本的流量数据和浓度数据进行评估，无法对大型肺功能仪性能进行完整检测和评估，对起步较晚的国产肺功能仪的推广和开发十分不利。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是:提供一种肺功能仪的测试系统及测试装置，提供一种完整的科学的检测装置，对肺通气功能、肺弥散功能及压差的检测进行测试，解决大型肺功能仪的性能评估困难的难题，对大型肺功能仪的设计开发，综合性能提升和标准化提供帮助。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种肺功能仪的测试系统，用于测试肺功能仪，所述测试系统包括压差采样模块、肺功能检测模块、处理器及终端；

所述压差采样模块与所述肺功能仪连接，用于采集所述肺功能仪中的流量传感器的压差数据，并将所述压差数据发送至所述处理器；

所述肺功能检测模块与所述肺功能仪连接，用于根据所述处理器的指令模拟呼吸过程，并将检测数据发送至所述处理器；

所述处理器用于接收所述终端发出的指令，并按照所述指令控制所述压差采样模块和所述肺功能检测模块的运行，以及收集和计算所述压差采样模块和所述肺功能检测模块的检测数据，并将所述检测数据发送至所述终端；

所述终端用于向所述处理器发出包含测试参数的指令，并储存所述处理器返回的检测数据。

其中，所述肺功能检测模块包括肺通气功能检测模块和肺弥散功能检测模块，所述肺通气功能检测模块用于模拟肺通气检测过程，所述肺弥散功能检测模块用于模拟肺弥散检测过程。

其中，所述肺通气功能检测模块包括空气室、第一控制模块、第一阀门控制单元及若干第一电磁阀门；

所述空气室用于向所述肺功能仪提供测试气体；

所述第一控制模块用于控制所述空气室的开闭；

所述第一阀门控制单元用于控制所述第一电磁阀门的开闭。

其中，所述肺弥散功能检测模块包括混合气体室、第二控制模块、多浓度气体配气装置及气体校准模块；

所述混合气体室用于向所述肺功能仪提供测试气体；

所述第二控制模块用于控制所述混合气体室的开闭；

所述多浓度气体配气装置用于配置所述测试气体所需成分的气体；

所述气体校准模块用于检测并校准所述测试气体的成分。

其中，所述气体校准模块包括多个气瓶、气室、电磁阀组及第二阀门控制单元；

所述多个气瓶均通过管路与所述气室连接；

所述气室用于混合所述气瓶中存储的气体；

所述第二阀门控制单元用于控制所述电磁阀组及所述电磁阀组所在的管路的开闭。

其中，所述第一控制模块和所述第二控制模块均包括光栅位移传感器和直线电机；

所述空气室和所述混合气体室内均包括拉杆，所述直线电机用于驱动所述拉杆往复运动，所述光栅位移传感器用于检测所述拉杆的位移。

其中，所述肺通气功能检测模块和所述肺弥散功能检测模块均包括加湿加温单元和温湿度传感器；

所述加湿加温模块用于对所述空气室和所述混合气体室内的气体加温加湿；

所述温湿度传感器用于检测所述空气室和所述混合气体室内的气体的温湿度。

其中，所述压差采集模块包括压差传感器和压差信号处理单元，所述压差传感器与所述肺功能仪的流量传感器电连接，用于检测所述流量传感器的压差；所述压差信号处理单元与所述压差传感器电连接，所述压差信号处理单元用于接收所述压差传感器测得的压差数据，并转换和处理后发送至所述处理器。

其中，所述压差传感器包括第一压差传感器和第二压差传感器，所述第一压差传感器的量程为0～±250Pa，所述第二压差传感器的量程为 0～±1.5Kpa；

所述压差采集模块还包括阀门控制模块，所述阀门控制模块用于切换所述第一压差传感器和所述第二压差传感器的开闭。

为解决技术问题，本发明还提供一种肺功能仪的测试装置，用于测试肺功能仪，所述测试装置包括压差采样组件、肺功能检测组件及终端主机；

所述终端主机包括输入面板、CPU及显示屏，所述输入面板用于输入预设数据，所述CPU根据所述预设数据计算肺功能测试数据，与所述肺功能仪的结果进行比对，所述显示屏用于显示测试结果；

所述压差采样组件与所述肺功能仪连接，用于检测所述肺功能仪中的流量传感器的压差；

所述肺功能检测组件与所述肺功能仪连接，用于根据所述预设数据模拟肺功能检测过程。

与现有技术相比，本发明的肺功能仪的测试系统及测试装置达到的有益效果为：提供一种完整的科学的检测系统，对肺通气功能、肺弥散功能及压差的检测进行测试，解决大型肺功能仪的性能评估困难的难题，对大型肺功能仪的设计开发，综合性能提升和标准化提供帮助。

附图说明

为更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明肺功能仪的测试系统的结构示意图；

图2是肺功能仪的结构示意图；

图3是测试系统与肺功能仪第一连接方式的示意图；

图4是测试系统与肺功能仪第二连接方式的示意图；

图5是测试系统与肺功能仪连接的结构框图；

图6是流量及容量精度检测流程图；

图7是慢肺活量检测流程图；

图8是慢肺活量呼吸波形图；

图9是用力肺活量图形；

图10是肺弥散检测流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明肺功能仪的测试系统用于测试肺功能仪，测试系统包括压差采样模块、肺功能检测模块、处理器及终端；压差采样模块与肺功能仪连接，用于采集肺功能仪中的流量传感器的压差数据，并将压差数据发送至处理器；肺功能检测模块与肺功能仪连接，用于根据处理器的指令模拟呼吸过程，并将检测数据发送至处理器；处理器用于接收终端发出的指令，并按照指令控制压差采样模块和肺功能检测模块的运行，以及收集和计算压差采样模块和肺功能检测模块的检测数据，并将检测数据发送至终端；终端用于向处理器发出包含测试参数的指令，并储存处理器返回的检测数据。

本申请中的压差采样模块主要用于检测肺功能仪的流量传感器的压差，肺功能检测模块用于检测肺功能仪在进行各项肺功能检测时的数据，检测数据经处理器转换计算后，在终端储存并在外部显示装置显示，从而对肺功能仪的测量精度进行校核。

本申请中的肺功能检测模块包括肺通气功能检测模块和肺弥散功能检测模块，肺通气功能检测模块用于模拟肺通气检测过程，肺弥散功能检测模块用于模拟肺弥散检测过程。肺功能检测中最常用的即为肺通气功能和肺弥散功能的检测，检测数据对了解人体肺部情况具有重要意义，因此本申请中的检测模块只覆盖上述两种检测。

其中，肺通气功能检测模块包括空气室、第一控制模块、第一阀门控制单元及若干第一电磁阀门，空气室用于向肺功能仪提供测试气体，模拟人体呼气和吸气的过程。第一控制模块用于控制空气室的开闭。第一阀门控制单元用于控制第一电磁阀门的开闭。

肺弥散功能检测模块包括混合气体室、第二控制模块、多浓度气体配气装置及气体校准模块，混合气体室用于向肺功能仪提供测试气体，模拟人体呼气和吸气的过程。第二控制模块用于控制混合气体室的开闭。多浓度气体配气装置用于配置测试气体所需成分的气体，气体校准模块用于检测并校准测试气体的成分。

本申请中的气体校准模块包括多个气瓶、气室、电磁阀组及第二阀门控制单元，多个气瓶均通过管路与气室连接，每个气瓶中存放不同的气体。气室用于混合气瓶中存储的气体，第二阀门控制单元用于控制电磁阀组及电磁阀组所在的管路的开闭。

本申请中的第一控制模块和第二控制模块均包括光栅位移传感器和直线电机，空气室和混合气体室内均包括拉杆，直线电机用于驱动拉杆往复运动，光栅位移传感器用于检测拉杆的位移。拉杆在往复运动时，推动空气室和混合气体室内的气体，模拟呼气和吸气。

本申请中的肺通气功能检测模块和肺弥散功能检测模块均包括加湿加温单元和温湿度传感器，加湿加温模块用于对空气室和混合气体室内的气体加温加湿；温湿度传感器用于检测空气室和混合气体室内的气体的温湿度。测试过程中对于温湿度均有一定要求，因此在测试前需要先将空气室和混合气体室内的气体调节温湿度。

本申请中的压差采集模块包括压差传感器和压差信号处理单元，压差传感器与肺功能仪的流量传感器电连接，用于检测流量传感器的压差。压差信号处理单元与压差传感器电连接，压差信号处理单元用于接收压差传感器测得的压差数据，并转换和处理后发送至处理器。

本申请中的压差传感器包括第一压差传感器和第二压差传感器，第一压差传感器的量程为0～±250Pa，第二压差传感器的量程为0～±1.5Kpa，分别适用于不同量程的测量。压差采集模块还包括阀门控制模块，阀门控制模块用于切换第一压差传感器和第二压差传感器的开闭。

为解决技术问题，本发明还提供一种肺功能仪的测试装置，用于测试肺功能仪，测试装置包括压差采样组件、肺功能检测组件及终端主机；终端主机包括输入面板、CPU及显示屏，输入面板用于输入预设数据， CPU根据预设数据计算肺功能测试数据，与肺功能仪的结果进行比对，显示屏用于显示测试结果；压差采样组件与肺功能仪连接，用于检测肺功能仪中的流量传感器的压差；肺功能检测组件与肺功能仪连接，用于根据预设数据模拟肺功能检测过程。

肺功能仪的基本结构如图1所示，包括流量传感器0001、取压口 0011、压差传感器0009组成的气体流量检测模块，气体采样管干燥管 0002、吸气泵0003、气体信号传感器0004、气室0005、激光模组0006、气体模块处理0007、出气口0008组成的气体浓度检测模块，电磁阻断阀0012、按需阀0013、混合气-高压气瓶0014用于弥散测试。肺功能仪主要通过流量传感器和气体浓度检测模块实时获取得到气体流量和气体中的一氧化碳和甲烷的浓度值，这两种原始数据按照不同的测试需求，通过处理器0010的运算得到肺功能参数和肺弥散参数。

肺功能仪的测试系统的示意图如图2所示，测试系统包括压差采样模块、肺功能检测模块、处理器及终端。

请参阅图3，图3为测试系统与肺功能仪第一连接方式的示意图，肺功能仪的流量传感器的两个取压口和检测装置的取压口P+和取压口 P-连接，通过这种方式可以对差压式原理的流量传感器进行校准。

首先说明压差采样模块的实施方案、功能、控制方法，使用压差采样装置连接到肺功能仪的流量传感器，通过压差传感器获取流量传感器的压差信号，压差信号经过压差信号处理模块，经过模数转换和信号处理后发送至主处理器，压差数据可以用于流量传感器的校准的实现。

压差采样模块有大量程和小量程两种选择，小量程的值是0～± 250Pa以内，满足小流量段的校准；大量程的值是0～±1.5Kpa以内，满足大流量段的校准；

压差传感器P1表示大、小量程连接取压口P+一端和压差传感器P2 表示大小量程连接取压口P-的一端。

压差采样模块使用大量程测量流量传感器的压差信号，当压差信号 (P+—P-)＞250Pa或＜-250Pa的大量程范围内时，主处理器发送开始大量程测试信号至阀门控制模块，阀门控制模块控制的二位三通电磁阀通电，此时取压口P-和大量程管路连通，取压口P+和大量程管路连通，此时就可以使用大量程测量流量传感器的压差信号。

压差采样模块使用小量程测量流量传感器的压差信号，当压差信号 (P+—P-)≤250Pa或≥-250Pa的小量程范围时，主处理器发送开始小量程测量信号至阀门控制模块，阀门控制模块控制的二位三通电磁阀断电，此时取压口P-和小量程管路连通，取压口P+和小量程管路连通，此时就可以使用小量程测量流量传感器的压差信号。

请参阅图4，图4为测试系统与肺功能仪第二连接方式的示意图，肺功能仪的咬嘴和检测装置的通气接口进行连接，此时检测系统和装置可以进行对肺功能仪的肺通气功能和弥散功能进行检测。

接下来说明肺通气功能的检测模块的实施方案、功能、控制方法，使用肺通气功能的检测模块可以实现输出呼气流量、吸气流量、按照用户所需输出各种呼吸波形。

肺通气功能的检测模块的技术参数，输出波形的流量范围0～± 20L/S，一次呼气或吸气的容量范围0～10L，流量和容量的精度±1％。呼出气体的温度的设置范围30℃～37℃，湿度的设置范围50％～100％；

使用肺通气功能的检测模块的输出呼吸波形，首先主处理器从计算机的应用软件接收呼吸波形数据文件，主处理器发送单位周期的流量值到全闭环控制模块，全闭环控制模块由光栅位移传感器模组和直线电机驱动系统组成，光栅位移传感器模组测量数据经过计算后可以得到实时流量数据，直线电机驱动系统驱动空气室拉杆运动，两者形成闭环控制系统，从而达到高精度的控制，使用目前市场现有的成熟的全闭环控制系统即可。

光栅位移传感器可以实时检测得到空气室拉杆的移动量，移动量乘以空气室横截面面积就可以得到空气室体积的变化量，体积变化量除以变化时间得到气体的流量。

呼吸波形数据文件由N组(流量、时间)数据点组成，每个数据点的时间间隔为0.002S即达到500Hz的变化率，可以满足响应频率低于 500Hz的流量传感器的检测要求。

使用肺通气功能的检测模块控制呼出指定温度和湿度的气体，首先在计算机的应用软件设置呼出气体的温度和湿度值，发送温度湿度值到主处理器，主处理控制打开电磁阀，关闭电磁阀，使空气从电磁阀进入，并发送控制信号使加湿加温模块对进入空气室内的空气进行加温和加湿，温湿度传感器实时检测空气室内空气的温度和湿度，当达到设置的温度和湿度时，主处理器控制加湿加温模块停止加温加湿。

通过光栅位移传感器模组测量数据经过主处理器计算后得到实时流量数据，流量数据实时发送到计算机应用软件，计算机应用软件可以根据检测类型不同使用流量数据计算得到肺功能参数或肺弥散参数。

使用混合气体输出控制模块控制输出具有特定浓度的一氧化碳和甲烷气体的呼吸波形。

用混合气体室存放混合气体，首先计算机软件发送用户设置完成的呼出混合气体的浓度值、呼出气体总容量、呼出波形数据至主处理器。打开混合气体通气管道，使混合气-高压气瓶中的气体进入混合气体室。主处理器发送控制指令至阀门控制模块，阀门控制模块发送控制信号分别使电磁阀打开、两位三通电磁阀通电使配气装置与号管路连通、按需阀开启、两位三通阀通电使号管路和号管路和混合气体室连通。

设置混合气体浓度值使配气装置输出所需的浓度值的气体，主处理器将数据参数发送至配气装置，气源混合气-高压气瓶中的混合气体经过配气装置的配置后可以得到所需浓度的混合气体，配气装置可以使用当前技术成熟的配气设备。使混合气体进入混合气体室，主处理器发送容积参数至全闭环控制模块，全闭环控制模块通过直线电机和光栅位移传感器模组使混合气体室的拉杆移动到设定位置。

打开混合气体室至通气接口管路，混合气体经过气体管路输出至肺功能仪的流量传感器和气体测量模块。主处理器发送控制信号至阀门控制模块，阀门控制模块使两位三通电磁阀断电，此时混合气体室与号管路连通，主处理发送控制信号至阀门控制模块，阀门控制模块使两位三通电磁阀通电，此时通气管路连通。

气体校准模块的包括多个混合气-高压气瓶，由多个电磁阀组成的电磁阀组，气室组成。使用气体校准模块快速的输出不同浓度的混合气体，每个混合气瓶对应一种浓度的气体，每个气瓶通过与管路并且一一对应的与电磁阀组中的气体通路连接在一起。阀门控制模块接收主处理器控制命令，根据控制命令打开电磁阀组中指定的气体通路，通过这种方式选择不同浓度的混合气体，混合气体通过号管路进入通气接口，同时也关闭电磁阀断开号气路，将号连接到通气接口。

检测装置包括一个主电路板，主电路板实现从计算机应用软件端接收各类数据和控制命令，通过主处理控制各个模块，电源系统给各个硬件模块提供﹢3.3V、﹢5V、﹢12V、﹢24V等供电电压，通信模块通过 USART或者USB接口连接到计算机。

请参阅图5，图5为测试系统与肺功能仪连接的结构框图。检测装置通过通信接口连接到计算机，用户在计算平台上操作应用软件选择所需检测的功能模块，应用软件包括流量精度检测、容量精度检测、慢肺活量检测、用力肺活量检测、最大自主通气量检测、模拟波形检测、流量传感器校准、甲烷和一氧化碳气体浓度传感器的性能检测、DLCO性能检测。

本实施例流量及容量精度检测实施方案，流量精度检测就是测量肺功能仪的流量传感器对气体流量的测量精度和容量精度的检测，请参照图6所示，图6为流量及容量精度检测流程图。

步骤101，打开应用软件，点击进入流量精度检测的界面，应用软件有多个功能项，根据检测功能进入相应的界面。

步骤102，在界面设置所需测量流量值，比如1L/S、3L/S、6L/S、 9L/S、12L/S、15L/S、18L/S等这些流量点。

步骤103，设置空气室容积值，比如2L、5L、10L等容积点。

步骤104，选择测试呼出或者吸入的类型，呼出则是空气室的拉杆往气口方向推使空气室内气体从气口出排出，吸入则是拉杆向内拉使空气通过气口进入空气室。分别用于测试呼气流量精度或者吸气流量精度两个方向。

步骤105、106、107，根据用户测试参数设置，控制检测装置的各个部件做好准备，最主要就是完成容量设定和流量设定。

步骤108、109、110，开始测试，完成设定流量和容量的气体输出，气体通过气口进入肺功能仪的流量传感器。

步骤111、112，从肺功能仪获取得到实时流量数据和检测装置的标准流量数据，进行计算就可以得到所需的流量精度。

本实施例的慢肺活量检测实施方案，慢肺活量检测就是检测肺功能仪的慢肺活量测量功能性能，如图8所示。

慢肺活量检测流程图如图7所示，由潮气呼吸、用力吸气、完全呼气、呼气末四个呼吸步骤组成，通过肺功能仪的慢肺活量功能可以测量得到肺容量指标有潮气容积VT、呼气肺活量EVC、补吸气容积IRV、补呼气容积ERV、深吸气量IC。

实施步骤，打开应用软件，点击进入慢肺活量检测界面。

步骤302、303、304，在界面设置潮气容积VT值、补吸气容积IRV 值、补呼气容积ERV值。因为呼气肺容积EVC＝IRV+VT+ERV，深吸气量IC＝VT+IRV,所以这两个参数可以自动计算得到，无需用户设置。肺容积参数设置完成后，如图8所示生成对应的慢肺活量呼吸波形图。

步骤305、306、307，点击测试准备；计算机将慢肺活量呼吸波形数据及肺容积参数指标发送至主处理器，主处理器控制空气室的初始容积值为补呼气容积ERV。

步骤308、309、310，功能界面点击开始测试；主处理器按照慢活量呼吸波形数据，控制检测装置的肺通气模块输出呼吸波形。肺功能仪实时测量检测装置输出的慢活量呼吸波形，并计算得到肺容积参数值，将肺容积参数值和检测装置的标准数值进行对比，即可计算出肺功能仪的慢肺活量测量得到的肺容积参数的精度。

本实施例的用力肺活量检测方案，用力肺活量检测就是检测大型肺功能仪的用力肺活量测量功能的性能。

用力肺活量波形图如图9所示，由401潮气呼吸：均匀平静地呼吸、402最大呼气末：在潮气吸气末，深呼气至肺总量位、403快速吸气、 404快速呼气。通过该功能可以测量得到峰值流量PEF，用力呼气流量分别在25％、50％、75％肺活量的呼气流量，用FEF25、FEF50、FEF75 表示；第一秒用力呼气容积FEV1，用力呼气容积FVC。

实施方式与慢肺活量实施方式基本一致，首先设置参数改为用力肺活量参数指标，计算机应用软件根据参数生成图9所示的用力肺活量呼吸波形图，将波形数据发送至主处理器，用户先点击测试准备，使空气室的初始容积值为补呼气容积ERV，然后点击开始测试，主处理器控制检测装置输出用力肺活量呼吸波形，肺功能仪实时进行实时测量，并计算得到用力肺活量参数值。

本实施例肺弥散功能检测方案如图10所示，501呼吸气体容积-时间图、502示踪气体浓度-时间图，本实施例示踪气体使用的是甲烷 (CH4)、503一氧化碳气体浓度-时间图。

肺弥散功能是指某种肺泡气通过肺泡膜从肺泡向毛细血管扩散到达血液内，并与红细胞中的血红蛋白结合的能力。肺弥散功能测定是指针对氧和二氧化碳通过肺泡及肺毛细血管壁在肺内进行气体交换过程中的指标测定。目前对于肺弥散功能的测试通常使用如下方法和步骤， 1.平静呼吸：受试者夹上鼻夹，口含咬嘴后平静呼吸4～5个周期，2.完全呼气：潮气末基线平稳后，直到其呼气完全至残气量位，3.快速吸气：快速均匀吸气完全至肺总量位(建议2s内完成，气道阻塞者应在4s内完成)，4.屏气：屏气10s左右，5.中速匀速呼气：均匀持续中速呼气完全至残气量位(建议在2～4s)。在上述步骤中测得相应数据，根据DLCO (肺一氧化碳弥散功能)计算公式进行计算。在不考虑血红蛋白和海拔的校正因子的情况下，使用传统单位(mL(STPD)·min-1·mmHg-1)， DLCO的计算公式如下:

其中，v_ASTPD表示肺泡容量在STPD状态下的值，(VI-生理死腔-系统死腔)*FICH4/FACH4；生理死腔为150ml(不适用与儿童)或通过公式 2.2ml*体重(kg)计算(不适用于肥胖人群)，系统死腔为固定值，根据弥散肺功能仪结构可测量得到。

t_BH表示屏气时间，单位为s；

p_B表示大气压力，单位为mmHg；

47为37摄氏度状态下的水蒸气压力，单位为mmHg；

F_ICO表示吸入气CO的浓度；

F_ACH4表示呼出气CH4的浓度；

F_ICH4表示吸入气CH4的浓度；

F_ACO表示呼出气的CO的浓度；

上述方法为利用一氧化碳可进行肺弥散功能检查，为了计算一氧化碳弥散量，需测定弥散开始时与屏气后肺泡气一氧化碳浓度，以及肺泡容积。

肺弥散呼吸步骤分为701用力吸气阶段，这个阶段空气室气管通路开启状态，检测装置控制空气室从吸入肺功能仪输出的混合气标气，标气浓度甲烷和一氧化碳的浓度均为0.3％，浓度为0.3％的混合气进入空气室。吸气至设定值后关闭空气室的气管通路。

进入702屏气阶段，此时空气室和混合气室的肺功能仪的所有气管通路均控制其处于封闭状态，形成一个封闭空间，该过程模拟人体肺弥散的过程。屏气阶段持续10秒。

进入703完全呼气阶段，此时打开混合气室的气管通路，控制检测装置将事先存储在混合气室的混合气输出到肺功能仪，这里混合气在测试开始前就提前准备完成，浓度低于0.3％，如图10的502甲烷气体浓度-时间曲线，503一氧化碳气体浓度-时间曲线。

完成以上三个阶段后，肺功能仪通过其配备的流量传感器、气体浓度检测传感器，就可以实时获取得到检测装置输出的肺弥散呼吸波形图数据，从而得到DLCO一氧化碳弥散量、VA肺泡容量的肺弥散指标。

如图10所示为肺弥散检测流程图，用户在计算机打开应用软件，点击进入弥散检测功能界面601，就可以开始肺弥散检测的相关操作。

首先设置弥散呼吸波形的相关参数602，需要设置的有DLCO一氧化碳弥散、VA肺泡容量，用于生成肺弥散呼吸波形数据603。

进行测试准备，点击测试准备604，此时计算机发送弥散呼吸波形数据至主处理器，因为肺弥散功能需要用肺通气模块和混合气输出模块，通过两个模块的配合完成弥散检测，所以需要按照呼吸波形数据设置空气室和混合气室的初始容积值605、606。

点击开始测试607，控制检测装置输出弥散呼吸波形608，基本控制算法按照呼吸步骤进行控制，分为三步先控制空气室吸入标气，然后关闭所有气管通路进入屏气阶段，最后打开混合气室的输出通路，控制输出混合气室内的气体，就完成了整个肺弥散呼吸波形的输出。

大型肺功能仪的肺弥散功能对检测装置输出的肺弥散呼吸波形进行实时检测，获取呼吸数据，就可以计算得到弥散参数指标，将该参数指标和检测装置的标准参数指标进行对比就可以了解到大型肺功能的肺弥散功能的检测性能。

使用本发明的肺功能仪的测试系统及测试装置，提供一种完整的科学的检测系统，对肺通气功能、肺弥散功能及压差的检测进行测试，解决大型肺功能仪的性能评估困难的难题，对大型肺功能仪的设计开发，综合性能提升和标准化提供帮助。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种肺功能仪的测试系统，用于测试肺功能仪，其特征在于，所述测试系统包括压差采样模块、肺功能检测模块、处理器及终端；

所述压差采样模块与所述肺功能仪连接，用于采集所述肺功能仪中的流量传感器的压差数据，并将所述压差数据发送至所述处理器；

所述肺功能检测模块与所述肺功能仪连接，用于根据所述处理器的指令模拟呼吸过程，并将检测数据发送至所述处理器；

所述处理器用于接收所述终端发出的指令，并按照所述指令控制所述压差采样模块和所述肺功能检测模块的运行，以及收集和计算所述压差采样模块和所述肺功能检测模块的检测数据，并将所述检测数据发送至所述终端；

所述终端用于向所述处理器发出包含测试参数的指令，并储存所述处理器返回的检测数据。

2.根据权利要求1所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述肺功能检测模块包括肺通气功能检测模块和肺弥散功能检测模块，所述肺通气功能检测模块用于模拟肺通气检测过程，所述肺弥散功能检测模块用于模拟肺弥散检测过程。

3.根据权利要求2所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述肺通气功能检测模块包括空气室、第一控制模块、第一阀门控制单元及若干第一电磁阀门；

所述空气室用于向所述肺功能仪提供测试气体；

所述第一控制模块用于控制所述空气室的开闭；

所述第一阀门控制单元用于控制所述第一电磁阀门的开闭。

4.根据权利要求3所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述肺弥散功能检测模块包括混合气体室、第二控制模块、多浓度气体配气装置及气体校准模块；

所述混合气体室用于向所述肺功能仪提供测试气体；

所述第二控制模块用于控制所述混合气体室的开闭；

所述多浓度气体配气装置用于配置所述测试气体所需成分的气体；

所述气体校准模块用于检测并校准所述测试气体的成分。

5.根据权利要求4所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述气体校准模块包括多个气瓶、气室、电磁阀组及第二阀门控制单元；

所述多个气瓶均通过管路与所述气室连接；

所述气室用于混合所述气瓶中存储的气体；

所述第二阀门控制单元用于控制所述电磁阀组及所述电磁阀组所在的管路的开闭。

6.根据权利要求4或5所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述第一控制模块和所述第二控制模块均包括光栅位移传感器和直线电机；

所述空气室和所述混合气体室内均包括拉杆，所述直线电机用于驱动所述拉杆往复运动，所述光栅位移传感器用于检测所述拉杆的位移。

7.根据权利要求6所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述肺通气功能检测模块和所述肺弥散功能检测模块均包括加湿加温单元和温湿度传感器；

所述加湿加温模块用于对所述空气室和所述混合气体室内的气体加温加湿；

所述温湿度传感器用于检测所述空气室和所述混合气体室内的气体的温湿度。

8.根据权利要求1所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述压差采集模块包括压差传感器和压差信号处理单元，所述压差传感器与所述肺功能仪的流量传感器电连接，用于检测所述流量传感器的压差；所述压差信号处理单元与所述压差传感器电连接，所述压差信号处理单元用于接收所述压差传感器测得的压差数据，并转换和处理后发送至所述处理器。

9.根据权利要求8所述的肺功能仪的测试系统，其特征在于，所述压差传感器包括第一压差传感器和第二压差传感器，所述第一压差传感器的量程为0~±250Pa，所述第二压差传感器的量程为0~±1.5Kpa；

所述压差采集模块还包括阀门控制模块，所述阀门控制模块用于切换所述第一压差传感器和所述第二压差传感器的开闭。

10.一种肺功能仪的测试装置，用于测试肺功能仪，其特征在于，所述测试装置包括压差采样组件、肺功能检测组件及终端主机；

所述终端主机包括输入面板、CPU及显示屏，所述输入面板用于输入预设数据，所述CPU根据所述预设数据计算肺功能测试数据，与所述肺功能仪的结果进行比对，所述显示屏用于显示测试结果；

所述压差采样组件与所述肺功能仪连接，用于检测所述肺功能仪中的流量传感器的压差；

所述肺功能检测组件与所述肺功能仪连接，用于根据所述预设数据模拟肺功能检测过程。

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