CN212853459U - 一种涡轮式气体流量和co2、o2浓度快速采样探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开提供了一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，该采样探头包括一根采样管，在采样管中内置有涡轮流量传感器，氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器，人体呼吸出气体后，气体无需经过具有较长路径的软管便能直接通过涡轮流量传感器，氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器分别检测出呼吸气体的流量，氧气浓度和二氧化碳浓度，实现了呼吸气体流量的实时采样及氧气、二氧化碳浓度的实时采样，提高了检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域，更具体的说是涉及一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头。
背景技术
心肺运动试验是通过观察受试者运动时的各项反应诸如呼吸、血压、心率、心电图、气体代谢、临床症状与体征等，来判断其心、肺、骨骼肌等的储备功能和肌体对运动的实际耐受能力。
心肺耐力可以表征人体持续身体活动的能力，体现出人体在一定运动强度下的心肺功能状况，是健康体适能评价指标体系中重要指标之一。在进行心肺耐力测试时，需要检测受试者的呼吸气体参数如呼吸气体的流量、呼吸气体的氧气浓度及二氧化碳浓度。在现有的心肺运动测试仪中对呼吸气体的流量一般采用涡轮流量流传感器，能够实时检测出呼吸气体的流量输出电信号曲线图，但是进行氧气浓度和二氧化碳的浓度检测时，在对受试者的呼吸气体进行采样时，呼吸的气体要经过一个导气软管才能到达检测设备端，然后对氧气浓度和二氧化碳浓度进行检测，通过该方法采集的呼吸气体样本在检测时存在以下缺陷，第一，导气软管具有一定的长度，呼吸气体到达检测设备端需要一定的时间，那么检测出的氧气浓度和二氧化碳浓度的检测结果与呼吸气体流量的检测结果不同步，造成结果分析的滞后；第二，呼吸气体在导气软管流通过程中气体分子间会发生碰撞，同时导气软管的各部分直径也会存在差异，那么呼吸气体在导气软管中流通的先后顺序会发生变化，也就是说后呼吸出的气体有可能混杂到前呼吸的气体中，造成采样并不能按照呼吸的前后顺序进行采样，很难采集到同一呼吸时间上的样本，从而造成检测氧气和二氧化碳浓度的样本与检测呼吸气体流量的样本不是同一呼吸时间的样本，造成对受试者呼吸气体参数综合分析不精确，从而影响对受试者综合指标的判断结果。
因此，如何提供一种能够对呼吸气体中的氧气及二氧化碳进行实时采样以保证检测结果精确的涡轮式采样探头是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种涡轮式气体流量和CO2、O2 浓度快速采样探头，以解决现有心肺运动试验中对氧气浓度及二氧化碳浓度不能进行实时采样的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，包括一根采样管，采样管内置涡轮流量传感器、氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器；采样管的进气端放置涡轮流量传感器，靠近涡轮流量传感器在采样管的内壁上对称设置氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，该采样探头包括一根采样管，在采样管中内置有涡轮流量传感器，氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器，人体呼吸出气体后，气体无需经过具有较长路径的软管便能直接通过涡轮流量传感器，氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器分别检测出呼吸气体的流量，氧气浓度和二氧化碳浓度，实现了呼吸气体流量的实时采样及氧气、二氧化碳浓度的实时采样，提高了检测精度。
优选的，涡轮流量传感器包括叶轮和流量传感器，叶轮与流量传感器电连接，当气体经过叶轮时，带动叶轮转动，流量传感器通过计算叶轮转动的圈数计算出气体的流量。
优选的，还包括控制器，流量传感器、氧气浓度传感器及二氧化碳浓度传感器与控制器电连接。控制器接收流量传感器、氧气浓度传感器及二氧化碳浓度传感器检测的电信号，将电信号进行可视输出。
优选的，靠近采样管进气端的外壁圆周上设置环形凹槽。环形凹槽方便受试者在进行心肺运动试验将采样探头放入嘴部时有利于牙齿咬合。
优选的，氧气浓度传感器为光纤氧传感器；二氧化碳浓度传感器为红外二氧化碳传感器。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本实用新型提供的现有技术中CO2、O2浓度以及流量测量曲线；
图2附图为本实用新型提供的现有技术中CO2、O2浓度以及流量误差调整后曲线；
图3附图为本实用新型提供的一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头的结构示意图；
图中，1-涡轮流量传感器，2-氧气浓度传感器，3-二氧化碳浓度传感器， 4-呼吸面罩，5-环形凹槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-2所示：现有技术中现有的心肺运动测试仪中对呼吸气体的流量一般采用流量流传感器，能够实时检测出呼吸气体的流量输出电信号曲线图，但是进行氧气浓度和二氧化碳的浓度检测时，在对受试者的呼吸气体进行采样时，呼吸的气体要经过一个导气软管才能到达检测设备端，然后对氧气浓度和二氧化碳浓度进行检测。
图中：1、大约有300毫秒开始之间的时间间隔呼气流量和开始浓度变化音量信号从解剖学上呼出死空间。
2、呼气结束时突然的变化出现浓度信号同时当流量过零。
3、流程整合开始当呼吸流停止时超过阈值流速。数字化频率：125赫兹。绘制间隔24毫秒。
通过该方法采集的呼吸气体样本在检测时存在以下缺陷，第一，导气软管具有一定的长度，呼吸气体到达检测设备端需要一定的时间，那么检测出的氧气浓度和二氧化碳浓度的检测结果与呼吸气体流量的检测结果不同步，造成结果分析的滞后；第二，呼吸气体在导气软管流通过程中气体分子间会发生碰撞，同时导气软管的各部分直径也会存在差异，那么呼吸气体在导气软管中流通的先后顺序会发生变化，也就是说后呼吸出的气体有可能混杂到前呼吸的气体中，造成采样并不能按照呼吸的前后顺序进行采样，很难采集到同一呼吸时间上的样本，从而造成检测氧气和二氧化碳浓度的样本与检测呼吸气体流量的样本不是同一呼吸时间的样本，造成对受试者呼吸气体参数综合分析不精确，从而影响对受试者综合指标的判断结果。
本实用新型实施例公开了一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头,如图3所示，包括一根采样管，采样管内置涡轮流量传感器1、氧气浓度传感器2和二氧化碳浓度传感器3；采样管的进气端放置涡轮流量传感器1，靠近涡轮流量传感器1在采样管的内壁上对称设置氧气浓度传感器2和二氧化碳浓度传感器3。
本实用新型公开提供了一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，该采样探头包括一根采样管，在采样管中内置有涡轮流量传感器1，氧气浓度传感器2和二氧化碳浓度传感器3，人体呼吸出气体后，气体无需经过具有较长路径的软管便能直接通过涡轮流量传感器1，氧气浓度传感器2和二氧化碳浓度传感器3分别检测出呼吸气体的流量，氧气浓度和二氧化碳浓度，实现了呼吸气体流量的实时采样及氧气、二氧化碳浓度的实时采样，提高了检测精度。
本实用新型本质上已经避免了传统的O2和CO2测定从流量计处经过微量泵采样，然后送到相对慢反应的O2和CO2测定装置分别测定所产生的采样时间延迟和O2与CO2测定延迟，减少了连续动态累加计算每一个呼吸周期摄氧量和二氧化碳排出量的误差，提高了仪器检测的精准度。
有利的是，涡轮流量传感器1包括叶轮和流量传感器，叶轮与流量传感器电连接，当气体经过叶轮时，带动叶轮转动，流量传感器通过计算叶轮转动的圈数计算出气体的流量。
作为本实用新型的一个实施例，还包括控制器，流量传感器、氧气浓度传感器2及二氧化碳浓度传感器3与控制器电连接。控制器接收流量传感器、氧气浓度传感器2及二氧化碳浓度传感器3检测的电信号，将电信号进行可视输出。
有利的是，靠近采样管进气端的外壁圆周上设置环形凹槽5。环形凹槽5 方便受试者在进行心肺运动试验将采样探头放入嘴部时有利于牙齿咬合。
在一些实施例中，氧气浓度传感器2为光纤氧传感器；光纤氧传感器，是将可被氧猝灭的荧光试剂制成氧传感膜耦合于光纤端部，采用高亮度发光二极管为光源和微型光电二极管为检测系统，得到的低成本、高性能的光纤氧传感器，可以实现在线连续检测气态氧。
二氧化碳浓度传感器3为红外二氧化碳传感器。红外二氧化碳传感器是利用非色散红外原理对气体中的二氧化碳进行探测，具有很好选择性，红外二氧化碳传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、精良电路设计紧密结合而制作出的高性能传感器。
本实用新型的具体工作过程为，进行心肺运动试验的受试者将涡轮式采样探头放入嘴内，牙齿咬在管体外壁的环形凹槽5上，呼吸面罩4扣在受试者的脸部，受试者进行呼吸，呼出的气体由采样管的进气端流入，由涡轮流量传感器1检测呼吸气体的流量，呼出的气体继续沿着管体流通，通过光纤氧传感器2检测氧气的浓度，通过红外二氧化碳传感器3检测二氧化碳的浓度，涡轮流量传感器1、氧气浓度传感器2及二氧化碳浓度传感器3将检测的电信号输送至控制器，将电信号进行可视输出，实现对呼吸气体流量及氧气、二氧化碳浓度的实时采样检测。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，包括一根采样管，其特征在于，所述采样管内置涡轮流量传感器(1)、氧气浓度传感器(2)和二氧化碳浓度传感器(3)；
所述采样管的进气端设置涡轮流量传感器(1)，靠近所述涡轮流量传感器(1)在所述采样管的内壁上对称设置氧气浓度传感器(2)和二氧化碳浓度传感器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，其特征在于，所述涡轮流量传感器(1)包括叶轮和流量传感器，所述叶轮与所述流量传感器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，其特征在于，还包括控制器，所述流量传感器、氧气浓度传感器(2)及二氧化碳浓度传感器(3)与所述控制器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，其特征在于，靠近所述采样管进气端的外壁圆周上设置环形凹槽(5)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，其特征在于，所述氧气浓度传感器(2)为光纤氧传感器。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种涡轮式气体流量和CO2、O2浓度快速采样探头，其特征在于，所述二氧化碳浓度传感器(3)为红外二氧化碳传感器。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113679374A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-23 | 清华珠三角研究院 | 主流式呼气二氧化碳浓度和呼吸流量的检测装置及方法 |
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