CN210871585U

CN210871585U - 一种旁流式二氧化碳测量装置

Info

Publication number: CN210871585U
Application number: CN201921387176.1U
Authority: CN
Inventors: 肖鹊; 孔悦; 周文光
Original assignee: Zhejiang Naxiong Medical Equipment Co ltd
Current assignee: Zhejiang Naxiong Medical Equipment Co ltd
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2029-08-26

Abstract

本实用新型公开了一种旁流式二氧化碳测量装置，旨在提供一种旁流呼末二氧化碳测量装置，所要解决的技术问题是使其可以实现对人体呼出的气体中的二氧化碳浓度进行测量，并计算出呼末值、吸入值、呼吸率，并对呼吸暂停、管道堵塞等进行报警提示，其技术方案要点是包括机械调制红外光源、热电堆红外探测器、负压抽气泵、恒流控制系统、信号采集分析传输系统、气体传输管道系统；其中，机械调制红外光源由电机、机械调制轮、红外低通滤镜和连续光谱的红外光源组成，本实用新型适用于呼气末二氧化碳监测装置。

Description

一种旁流式二氧化碳测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种旁流式二氧化碳监测装置,特别是涉及机械调制直流红外光源和红外探测器配合的二氧化碳监测技术所组成的装置。

背景技术

呼气末二氧化碳分压(PETCO2，前面加上P指的是分压，意即患者呼出气体中CO2气体所形成的压力占据呼出气体整体的比例，通常用压力单位mmHg表示，很多人也将前面的P去掉，简称为ETCO2)已经被认为是除体温、呼吸、脉搏、血压、动脉血氧饱和度以外的第六个基本生命体征，美国麻醉医师协会(ASA)已规定PETCO2为麻醉期间的基本监测指标之一。近年来，随着传感技术、微处理技术的快速发展和多学科相互渗透，利用呼末CO2监测仪或带有呼末CO2监测功能的多参数监护仪进行连续无创PETCO2监测已经广泛应用于临床，PETCO2和二氧化碳(CO2)曲线图对判断肺通气和血流变化具有重要的临床意义。呼吸末二氧化碳值(ETCO2)是麻醉患者和有呼吸功能障碍患者呼吸功能的重要监测指标，可以观察病人是否有二氧化碳储留和过度通气，与动脉血氧饱和度结合使用，可以更好地反映患者氧及二氧化碳的代谢情况。呼末CO2监护通常和呼吸机、麻醉机配合使用，但随着医疗水平的不断提高、患者经济承受能力的不断增强以及ETCO2监护仪的价格下降，单纯使用ETCO2监护仪在手术前后进行CO2监护和对一些重症患者进行CO2床旁监护的情况也在不断增多。此外，在急救转运和呼吸疾病康复过程中进行呼末CO2监测、利用呼末CO2来进行睡眠监测，以及利用呼末CO2配合肺功能仪器进行营养代谢分析的设备也在迅速增长。

实用新型内容

本发明的目的在于，提供一种旁流式二氧化碳测量装置，所要解决的技术问题是使其可以实现对人体呼出的气体中的二氧化碳浓度进行测量，并计算出呼末值、吸入值、呼吸率，并对呼吸暂停、管道堵塞等进行报警提示，装置小巧，便于安装到别的主机系统内，如安装到监护仪、呼吸机、麻醉机内，或者采用外挂的方式连接上上述设备的外部，非常实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种旁流式二氧化碳测量装置，包括依次连接的气体传输管道系统、负压抽气泵、机械调制红外光源装置(1)以及热电堆红外探测器(2)，所述机械调制红外光源装置(1)，用于对红外光源发出的红外光进行斩波调制，输出脉冲红外光；

热电堆红外探测器(2)，用于接收调制后的红外光；

负压抽气泵(3)，用于从人体的口腔、鼻腔或者连接人体口鼻的呼吸回路中抽取被测气体；

气体传输管道系统(6)，用于从人体口腔或鼻腔或机械通气时的呼吸回路抽取和传输被测气体，并对被测气体进行干燥脱水和去除杂质；

还包括恒流控制系统(4)，用于实时监测负压抽气泵的采样流量及对实时流量进行实时闭环控制，令采样流量维持在设定流量值附近小幅波动；

信号采集分析传输系统(5)，用于对红外探测器传来的电信号进行数字化和分析处理，同时对负压泵的流量进行实时监控，并可以和上位机进行实时通讯。

本发明进一步设置为，所述机械调制红外光源装置(1)包括直流红外光源、机械调制轮(7)以及光学滤镜，所述光学滤镜在直流红外光源的发射端轴线上。

本发明进一步设置为，所述机械调制轮(7)包括呈圆形状的轮体以及用于驱动轮体旋转的驱动装置，所述轮体上设有缺口，当缺口对准红外光源时，红外光线将会通过，当轮体对准红外光源时，红外光线将被遮挡，缺口的个数为4个或2个或1个。当缺口为1个时，为了避免调制轮的电极产生偏心力矩，调制轮有缺口的一侧轮体的厚度将大于没有缺口的轮体一侧的厚度，从而保证轮体的重心位于轮体的圆心上。

本发明进一步设置为，气体传输管道(6)有多种配置方式，第一种配置方式为：气体传输管道中的含有过滤器的鼻腔采样管的鼻塞端连接人体鼻腔、鼻腔采样管的接嘴端连接干燥管，干燥管另一端连接模块进气嘴，进气嘴连接模块内部管道。第二种配置方式为：气体传输管道也可和呼吸机或麻醉机的呼吸回路连接，具体连接方式是气路适配用三通适配器的两个直径较大的端口串联到呼吸机或麻醉机的呼吸回路、延长型采样管的一端连接到气路适配三通的气体采样端口、延长型采样管另一端连接干燥管、干燥管的另一端连接模块进气嘴，模块进气嘴连接模块内部管道。第三种配置方式为：气体传输管道中的含有过滤器的鼻腔采样管的鼻塞端连接人体鼻腔、鼻腔采样管的接嘴端连接脱水瓶，脱水瓶卡入主机上的脱水瓶支架内，支架的接嘴连接模块内部管道。第四种配置方式为：气路适配用三通适配器的两个直径较大的端口串联到呼吸机或麻醉机的呼吸回路、延长型采样管的一端连接到气路适配三通的气体采样端口、延长型采样管另一端连接脱水瓶，脱水瓶卡入主机上的脱水瓶支架内，支架的接嘴连接模块内部管道。

本发明进一步设置为，所述负压抽气泵(3)的流量范围在50ml/min-250ml/min之间。

本发明进一步设置为，所述恒流控制系统(4)包括差压传感器(或两个绝压传感器的组合)以及气阻，且气阻可以在机内管道某处形成压力差，该压力差被差压传感器或位于气阻两端的两个绝压传感器测到，实时差压信息将传送给CPU，随后CPU根据实时流量大小(差压大小)控制负压抽气泵(3)的供电电压，实现对流量的实时测量和控制，保证实时流量处于设定流量的小范围波动。

通过上述技术方案，有益效果：本发明的旁流式二氧化碳测量装置采用了机械轮调制的方式对直流红外光源进行调制，配合低成本热电堆红外探测器使用，将大幅降低二氧化碳传感器的成本，同时由于机械调制的调制深度远高于电调制黑体红外光源，调制频率也高于黑体光源，所以红外探测器端将得到更稳定可靠的信号和更好的波形采样分辨率。该装置体积小、重量轻，便于安装到机器内部，也便于作为选配件外挂到别的主机上。

附图说明

图1为本实用新型一种旁流式二氧化碳测量装置实施例整体组成示意图。

图2为本实用新型一种旁流式二氧化碳测量装置实施例机械调制直流红外光源结构示意图。

图中附图标记，1、机械调制红外光源；2、热电堆红外探测器；3、负压抽气泵；4、恒流控制系统；5、信号采集分析传输系统；6、气体传输管道系统、7、机械调制轮；8、电机。

具体实施方式

参照图1至图2对本实用新型一种旁流式二氧化碳测量装置实施例做进一步说明。

一种旁流式二氧化碳测量装置，包括机械调制红外光源1、热电堆红外探测器2、负压抽气泵3、恒流控制系统4、信号采集分析传输系统5、气体传输管道系统6；其中，机械调制红外光源1由电机8、机械调制轮7、红外低通滤镜和连续光谱的红外光源组成，通过电机8驱动机械调制轮7，可以对红外光源发出的红外光进行斩波调制，输出脉冲红外光；热电堆红外探测器2用于接收调制后的红外光，并输出相应的电信号，在红外光源和红外探测器之间的空间有CO₂气体经过时，热电堆红外探测器2的信号将随着CO₂气体浓度发生变化；负压抽气泵3用于从人体的口腔、鼻腔或者连接人体口鼻的呼吸回路中抽取被测气体；恒流控制系统4可以实时监测采样流量流量的变化，并根据事先设定的采样流量来反馈控制负压泵的转速，从而保证采样流量始终维持在事先设定的流量数值附近小幅波动；信号采集分析传输系统5主要是对红外探测器传来的电信号进行数字化，并根据软件算法计算出流经红外探测器和红外光源之间气体中的二氧化碳浓度，同时将实时二氧化碳波形、呼末值、吸入值、呼吸率、管道是否堵塞、呼吸是否存在等信息通过数据接口往外报送(数据接口包含但不限于串口、USB口、蓝牙等无线接口)，并接受上位机发送的各种指令，最终实现旁流二氧化碳模块和外部上位机的双向通讯；气体传输管道系统6由鼻腔采样管、延长型采样管、气路适配三通、干燥管或脱水瓶、过滤器、进气嘴、排气嘴、机内管等部件组成，主要用于从人体口腔、鼻腔、机械通气时的呼吸回路抽取和传输被测气体，并对被测气体进行干燥脱水和去除杂质。

本发明的旁流式二氧化碳测量装置采用了机械轮调制的方式对直流红外光源进行调制，配合低成本热电堆红外探测器2使用，将大幅降低二氧化碳传感器的成本，同时由于机械调制的调制深度远高于电调制黑体红外光源，调制频率也高于黑体光源，所以红外探测器端将得到更稳定可靠的信号和更好的波形采样分辨率。该装置体积小、重量轻，便于安装到机器内部，也便于作为选配件外挂到别的主机上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种旁流式二氧化碳测量装置，其特征在于，包括依次连接的气体传输管道系统、负压抽气泵、机械调制红外光源装置(1)以及热电堆红外探测器(2)，所述机械调制红外光源装置(1)，用于对红外光源发出的红外光进行斩波调制，输出脉冲红外光；

热电堆红外探测器(2)，用于接收调制后的红外光；

还包括恒流控制系统(4)，用于实时监测负压抽气泵的采样流量及流量的变化，同时通过闭环调节采样流量大小，令其维持在设定流量值左右小幅波动；

信号采集分析传输系统(5)，用于对红外探测器传来的电信号进行数字化。

2.根据权利要求1所述的一种旁流式二氧化碳测量装置，其特征在于，所述机械调制红外光源装置(1)包括直流红外光源、机械调制轮(7)以及光学滤镜，所述光学滤镜设置于直流红外光源的发射端轴线上。

3.根据权利要求2所述的一种旁流式二氧化碳测量装置，其特征在于，所述机械调制轮(7)包括呈圆形状的轮体以及用于驱动轮体旋转的驱动装置，所述轮体上设有若干用于通过红外光线的缺口，缺口的个数为4个或2个或1个。

4.根据权利要求1所述的一种旁流式二氧化碳测量装置，其特征在于，所述负压抽气泵(3)的流量范围在50ml/min-250ml/min之间。

5.根据权利要求1所述的一种旁流式二氧化碳测量装置，其特征在于，所述恒流控制系统(4)包括设置于管道内且用于形成压力差的气阻以及用于检测实时差压信息且传输至CPU的差压传感器或2个绝压传感器的组合。