[发明专利]主流式呼吸二氧化碳浓度和呼吸流量同步监测方法

摘要

本发明属于生物医学工程领域，涉及一种主流式呼吸二氧化碳浓度和呼吸流量同步监测方法：通过控制光源闪烁使传感器输出周期固定的调制光源信号；获取红外传感器测量通道电压、红外传感器参考通道电压和差压传感器电压；对于呼吸二氧化碳监测，分别根据红外传感器的两个通道采集电压的峰值与谷值之差，提取红外传感器测量通道交流分量和参考通道交流分量分量；计算当前呼吸二氧化碳浓度；确定当前呼吸流量；确定呼吸周期的起点；计算当前呼吸频率值；确定是呼气过程还是呼气过程；计算肺容量值和肺活量。本发明能够准确可靠地实现对呼吸二氧化碳浓度和呼吸气压同步实时监测。

主权项

1.一种主流式呼吸二氧化碳浓度和呼吸流量同步监测方法，所采用的监测模块将适配器置于呼吸管道上，红外光源与双通道红外传感器固定在适配器的两端，双通道红外传感器的一个通道为测量通道，另一个通道为参考通道；在适配器的两端设置差压传感器的取压点，微控制器发送的脉冲信号通过光源驱动电路驱动红外光源发出调制光源信号，各个传感器采集的信号被送入微控制器，监测方法如下:1）通过控制光源闪烁使传感器输出周期固定的调制光源信号；2）获取红外传感器测量通道电压、红外传感器参考通道电压和差压传感器电压D_p；3）对于呼吸二氧化碳监测，分别根据红外传感器的两个通道采集电压的峰值与谷值之差，提取红外传感器测量通道交流分量D_ac和红外传感器参考通道交流分量D_ar分量；4）利用两通道交流分量差值D_s，根据预先的标定实验和三阶多项式拟合所确定的公式，计算当前呼吸二氧化碳浓度；5）对于呼吸流量监测，根据差压传感器两点压力差D_p与流量Q的平方的关系，确定当前呼吸流量：其中q₁、q₂为标定实验所确定的参数；6）将比较阀值设置为C_gate=18mmHg，判断呼吸二氧化碳浓度值序列：C_(n-5)、C_(n-4)、C_(n-3)、C_(n-2)、C_(n-1)、C_(n)与比较阀值C_gate之间是否满足：C_(n-5)＜C_(n-4)＜C_(n-3)≤C_gate≤C_(n-2)＜C_(n-1)＜C_(n)，如果满足，则认为是一个呼吸周期的起点，则读取系统当前时间t₁和上一次满足该条件的时间t₂；7）计算当前呼吸频率值；8）根据当前差压传感器电压D_p与预设的无呼吸气流通过时的电压上限D_ph和下限D_pl比较判断呼吸过程，若D_p＞D_ph则认为是呼气过程；若D_p＜D_pl则认为是为吸气过程；9）在吸气过程中将呼流量Q_(n)进行累加操作，而在呼气过程中将流量Q_(n)进行累减操作，从而获得当前肺容量值V_(n)；10）若肺容量值序列：V_(n-6)、V_(n-5)、V_(n-4)、V_(n-3)、V_(n-2)、V_(n-1)、V_(n)之间满足不等式：V_(n-6)＜V_(n-5)＜V_(n-4)≤V_(n-3)≥V_(n-2)＞V_(n-1)＞V_(n)，则认为是肺容量峰值点V_h，并取V_h=V_(n-3)；若序列满足：V_(n-6)＞V_(n-5)＞V_(n-4)≥V_(n-3)≤V_(n-2)＜V_(n-1)＜V_(n)，则认为是肺容量谷点V_l，并取V_l=V_(n-3)；11）比较肺容量峰值V_h、谷值V_l与预设潮气量上限V_h0、下限V_l0之间关系，若满足V_l0＜V_l＜V_h＜V_ho，则潮气量TV＝V_h-V_l；若满足V_l0＜V_l＜V_ho＜V_h，则深吸气量IC＝V_h-V_l，补吸气量IRV＝IC-TV；若满足V_l＜V_l0＜V_h＜V_ho，则补呼气量ERV＝V_h-V_l-TV，肺活量VC＝IC+ERV。