CN202421059U - 基于组合式检测部件的呼气末二氧化碳分析模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于组合式检测部件的呼气末二氧化碳分析模块，包括电磁阀、组合式检测部件、气容、差压传感器、抽气泵、大气压力传感器及电气部分；其中，组合式检测部件包括光源、气室、进气口、检测器、差压流量检测通道、差压测量口1、可调节气门、差压测量口2、气容口、出气口、壳体、晶片及温度传感器。本实用新型所述基于组合式检测部件的呼气末二氧化碳分析模块实现对呼气末二氧化碳浓度/分压的测量，响应速度快、准确度高、稳定性好、不易漏气，且具有温度、压力、流量等补偿功能。

Description

基于组合式检测部件的呼气末二氧化碳分析模块

技术领域

本实用新型涉及一种组合式检测部件，及基于此部件构建的呼气末二氧化碳分析模块。临床上用于分析呼气末二氧化碳的浓度、分压及其它特征参数。 

背景技术

人体组织细胞代谢产生CO₂，经毛细血管和静脉运输到肺，在呼气时排出体外。呼气末二氧化碳分压(P_ETCO₂)可以反映人体的生理代谢、通气和循环状态。血液中CO₂的含量、肺泡通气量和肺血灌注量三者共同影响肺泡CO₂的浓度或压力，由于CO₂的弥散能力很强，极易从肺毛细血管进入肺泡形成二氧化碳分压(P_ACO₂)，故血中二氧化碳分压(PaCO₂)和P_ACO₂很快达到平衡，最后呼出气中的CO₂气体浓度应与肺泡气相同，由此可以认为P_ETCO₂≈P_ACO₂≈PaCO₂。所以，可以通过测定P_ETCO₂反映PaCO₂的变化。临床上，该无创监测方法具有如下重要应用：监测通气功能；维持正常通气量；确定气管位置；及时发现呼吸机的机械故障；调节呼吸机参数和指导呼吸机的撤除；监测体内CO₂产量的变化；了解肺泡无效腔量及肺血流量变化；以及监测循环功能。 

气体的采样有两种方式：一种是以细采样管在气管或气道上将气体抽到采样气室中，此方法称为旁流式，可以连续监测。它可同时用于插管病人和非插管病人。另外一种是将传感器直接安装于气管导管接口上，使呼吸气体直接与传感器接触，称为主流式。主流式只能用于插管病人。 

常用的呼气末二氧化碳分析模块以红外线吸收光谱方法为主。红外线光束穿过气体时，CO₂吸收特定波长(4.26um)的红外线能量，吸收量与CO₂浓度成正比，根据检测器接收到的能量值可以计算出CO₂浓度。 

传统CO₂分析模块采用电机切光的调制方式，存在移动部件，抗震性差，可靠性低，故障率较高。也有采用脉冲光源产生调制红外光线，但一般调制频率很低，无法满足呼末气二氧化碳气体分析的要求。 

采用差压方式测量气流的流量。通常采用毛细管的方式得到差压压力，此种方式一致性差，流量测量准确度低。连接管路过长，接口过多，长时间使用后容易出现老化漏气的现象。部件过多，占用空间过大，安装使用不方便。 

部分呼气末CO₂分析模块测量准确度低，受环境温度和大气压力影响大，稳定性差，实际应用效果不理想。本实用新型的基于组合式检测部件构建的呼气末二氧化碳分析模块，实现对呼气末二氧化碳浓度/分压的测量，响应速度快、准确度高、稳定性好、不易漏气，且具有温度、压力、流量等补偿功能，完全满足临床要求，非常适合临床使用。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种灵敏度高、稳定性好的组合式检测部件，并基于此部件构建一种简单小巧、安装方便呼气末二氧化碳分析模块。 

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种组合式检测部件，包括光源、气室、进气口、检测器、差压流量检测通道、差压测量口1、可调节气门、差压测量口2、气容口、出气口、壳体、晶片及温度传感器。 

所述光源为MEMS脉冲光源，调制频率高，长期稳定性好。调制范围：从几赫兹至100赫兹。 

所述检测器为双通道热释电检测器，分为分析通道和参比通道。分析通道用于测量对应二氧化碳吸收波长的红外能量。参比通道用于测量无气体吸收的波长处的红外能量。 

所述气室位于光源与检测器之间。气室两端具有晶片。气室内径6～12mm 

所述进气口位于气室上方。 

所述可调节气门的前后有差压测量口1和差压测量口2。 

所述与差压流量检测通道气室内部相通，并且差压测量口1、可调节气门、差压测量口2、气容口、出气口都与差压流量检测通道相连。差压流量检测通道内经1.5～2.5mm。 

所述组合式检测部件可以分析二氧化碳浓度/分压，且具有差压流量检测通道和用于连接气容部件的气容口。 

所述组合式检测部件的气室与差压流量检测通道一体化相通，之间无其它功能部件。 

本实用新型所述组合式检测部件的特点是： 

1、MEMS光源调制频率快，对二氧化碳气体浓度变化响应快。 

2、双通道高灵敏度检测器，受环境温度影响小，稳定性好。 

3、可调节气门可将流量调节至较高灵敏度，流量检测信号信噪比高，测量准确度高，且流量检测一致性好。 

4、部件结构紧凑，便于安装。 

5、部件无可移动部件，抗震性好、可靠性高、故障率低。 

为了实现本实用新型的目的，本实用新型还基于组合式检测部件提供了一种呼气末二氧化碳分析模块，包括电磁阀、组合式部件、气容、差压传感器、抽气泵、大气压力传感器及电气部分。 

所述气容的容积为5～25mL。 

所述电气部分与电磁阀、光源、检测器、差压传感器及抽气泵连接，实现对它们的检测与/或控制。 

本实用新型所述呼气末二氧化碳分析模块的特点是： 

1、采用组合式检测部件，结构简单小巧，模块便于安装。 

2、采用组合式检测部件，减少了气体容量，减少了管路及管路接口。降低漏气的可能性。 

3、大气压力补偿降低了大气压力变化或海拔高度变化对模块测量的影响。 

4、温度补偿降低了环境温度变化对模块测量的影响。 

5、流量测量灵敏度高，测量准确度高，流量控制更加稳定。 

6、组合式部件灵敏度高，使得模块输出实时曲线的噪声小，波形平滑。 

附图说明

图1组合式检测部件的结构剖视图； 

图2组合式检测部件的外观立体图； 

图3基于组合式检测部件的呼气末二氧化碳分析模块的结构示意图。 

图中：1、光源；2、气室；3、进气口；4、检测器；5、差压流量检测通道；6、差压测量口1；7、可调节气门；8、差压测量口2；9、气容口；10、出气口；11、壳体；12、晶片；13、温度传感器；14、电磁阀输入口1；15、电磁阀输入口2；16、电磁阀输出口；17、电磁阀；18、组合式部件；19、气容；20、差压传感器；21、抽气泵；22、抽气泵入口；23、抽气泵出口、24、大气压力传感器；25、电气部分。 

具体实施方式

以下具体实施方式用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。 

本实用新型的组合式检测部件的壳体采用硬铝、超硬铝或其它硬金属加工。晶片粘接于气室两端。光源与检测器分别安装于气室两端的相应位置。 

组合式检测部件的进气口与差压流量检测通道分别位于气室两端，且相互间夹角成90度。 

气容端口位于差压测量端口2与出气口之间。 

差压测量端口1和差压测量端口2分别与差压传感器相连。用气路管子连接气容与组合式检测部件上的气容口。 

可调节气门调节至合适位置，用胶固定调节螺钉。 

电磁阀不供电时，电磁阀输入口2与电磁阀输出口导通；电磁阀供电时，电磁阀输入口1与电磁阀输出口导通。电磁阀输入口1接新鲜空气，电磁阀输入口2接被测气体。呼气末二氧化碳分析模块需要标定零点时，给电磁阀供电，以接入新鲜空气，并切断被测气体。零点标定结束时，停止电磁阀供电。 

使用气路管子连接电磁阀输出口与组合式检测部件的进气口，并连接组合式检测部件的出气口与抽气泵的进气口。将抽气泵的出气口连接至安全的地方，用于排放呼气末二氧化碳分析模块的尾气。 

电磁阀由电气部分控制供电，抽气泵由电气部分控制抽气量。差压传感器的输出信号在电路部分进行放大、采样，并由电气部分计算出气体流量。MEMS脉冲光源由电气部分进行调制，双通道检测器的两路输出信号在电气部分进行放大、滤波和采样，并由电气部分计算二氧化碳分压及其它参数。电气部分还测量环境温度及环境大气压力，用于对二氧化碳浓度和分压补偿。 

所有部件都安装和固定于PCB电路板之上。电路板有安装孔，可用于安装呼气末二氧化碳分析模块。电路板有电气插口，用于连接电气信号。 

以上为本实用新型的优选实施方式，仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。本领域的技术人员能够依据本实用新型公开的内容而设计并实现的一些雷同、替代、等同方案，均应属于本实用新型的范畴，本实用新型的保护范围应由权利要求限定。 

Claims (3)

1.基于组合式检测部件的一种呼气末二氧化碳分析模块，其特征在于，包括电磁阀、组合式检测部件、气容、差压传感器、抽气泵、大气压力传感器及电气部分，所述组合式检测部件包括光源、气室、进气口、检测器、差压流量检测通道、差压测量口1、可调节气门、差压测量口2、气容口、出气口、壳体、晶片及温度传感器，所述气室位于光源与检测器之间；所述进气口位于气室上方；所述可调节气门的前后有差压测量口1和差压测量口2；所述差压流量检测通道与气室内部相通，并且差压测量口1、可调节气门、差压测量口2、气容口、出气口都与差压流量检测通道相连。

2.如权利要求1所述的分析模块，其特征在于，所述组合式检测部件可以分析二氧化碳浓度/分压，且具有差压流量检测通道和用于连接气容部件的气容口。

3.如权利要求1所述的分析模块，其特征在于，所述组合式检测部件的气室与差压流量检测通道一体化相通，之间无其它功能部件。 

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