[发明专利]一种同步测量呼吸气体流量和成分的装置及方法

说明书

本发明涉及一种同步测量呼吸气体流量和成分的装置及方法，装置包括：超声流量传感器子单元、中红外呼吸末二氧化碳传感器子单元、环境条件测试单元、驱动控制与信号处理单元、信号传输单元、电源单元。方法包括：运用超声流量传感器子单元测量顺流传播时间T_f和逆流传播时间T_b；利用中红外呼吸末二氧化碳传感器子单元采集的实时红外辐射强度信号；利用驱动控制与信号处理单元计算呼吸气体的流量、实时二氧化碳的含量C。本发明方法在同一个集成传感器中实施同步地测量肺功能的通气功能和换气功能，极大提高诊断效率，通过无线数据传输实现在远程医疗中的应用。

技术领域

本发明涉及呼吸气体流量和成分测量领域，具体的说是一种同步测量呼吸气体流量和成分的装置及方法。

背景技术

肺功能检查包括通气功能、换气功能、呼吸调节功能及肺循环功能等。呼吸流量测量被广泛应用在肺功能检查领域。基本肺功能检查是一种物理检查方法，通过简单呼吸流量测量可以得到一些基本肺功能参数如：容量指标、通气指标、气道阻力等通气功能指标。肺功能检查可以筛查常见慢性肺部疾病如：肺气肿，哮喘、慢性阻塞性肺疾病。这种测量只能检查通气功能。

大部分肺功能仪流量测量是采用涡轮、热线或压差传感器进行测量，其精度、可靠性、稳定和重复性、安全性、使用成本都不能满足临床对肺功能检查仪器性能的要求。超声气体流量测量技术则可克服如上缺点，并具有如下特点：精度高；无移动部件，可靠长寿；流量测量结果受环境参数如气体组分，压力，温度，湿度影响小，重复性好；稳定性好，免去经常校对的麻烦；容易消毒避免交叉感染。

对换气功能检查所需测量的弥散功能指标则必须使用复杂昂贵的具有弥散测试功能的专用仪器。这就限制了换气功能检查的广泛应用。市场急需一种可供先进的更多组合功能的肺功能仪使用的传感技术：能方便，可靠和低成本的可同时测量流量和主要气体成分的传感器。借助于这种传感技术所建立的肺功能仪使在一次检查中同时得到通气功能、换气功能数据成为可能，极大提高筛查和诊断效率，降低医患成本。

中红外吸收测量呼末二氧化碳(ETCO₂)目前已广泛应用于急症领域，如：麻醉机和呼吸机的安全应用、各类呼吸功能不全、心肺复苏、严重休克、心力衰竭和肺梗死、确定全麻气管内插管的位置。除此之外ETCO₂的实时检测性能和取得的非常有价值的参数可实现快速，准确，安全，无创的换气功能的检查，结合通气功能检查，对于门诊诊断提供了更先进，准确和快速的工具。但目前尚无此类门诊仪器和应用。

鉴于超声呼吸流量测量和ETCO₂都属于非侵入形式实时精确测量手段并分别提供最有诊断参考价值的通气功能、换气功能的信息，二者有机结合则可开辟全新的诊断研究邻域和实用方法。

由于呼吸通气和换气是在呼吸循环中同步和相继发生的，两者时间关联性极强，信息丰富。深入研究带有时间相关的信息可预期推断出比单独使用任何一种方法更多和可靠的诊断信息。同时这对于传感器提出了更高的要求：两种传感器必须在同一装置内，测量数据采样必须时间高分辨，测量数据采样必须同时发生，互不干扰，采集到的数据必须实时处理，处理后的两组实时数据必须以固定和最小的时间差以最简单方式向中心处理部分传输。

目前尚无个人，机构或公司有能满足以上要求的技术或产品出现。本发明提供了有效的解决方案和方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种同步测量呼吸气体流量和成分的装置及方法，采用超声流量传感和中红外二氧化碳传感集成结构，时间交叉同步采样处理和传输的方法得到高时间分辨率和高精度的呼吸气体流量和二氧化碳成分实时同步信息，实现多于一种主要肺功能的统一测量。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种同步测量呼吸气体流量和成分的装置及方法。

一种同步测量呼吸气体流量和成分的装置，包括：