麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法
【專利摘要】本發明屬于生物醫學技術領域，提供了一種麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法，該監測裝置包括氣體流量調節模塊、光源驅動模塊、光傳感模塊、信號放大模塊及主控模塊，主控模塊首先控制氣體流量調節模塊對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節，然后控制光源驅動模塊產生投射在麻醉氣體上的光信號，接著光傳感模塊將光信號轉換為電信號，然后信號放大模塊對電信號再進行放大處理，最終主控模塊接收到放大處理后的電信號，根據該電信號獲取光強度值，同時將光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯示。通過這樣的方式，實現了快捷、精確地對抽樣麻醉氣體的濃度進行監測的效果。
【專利說明】
麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法
技術領域
[0001]本發明屬于生物醫學技術領域，尤其涉及一種麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法。
【背景技術】
[0002]臨床監測過程中，對人體呼吸二氧化碳濃度實時監測可以準確掌握人體新陳代謝的情況;另外在手術過程中，對一氧化碳和醚氛類麻醉氣體濃度實時監測可以為醫生施加麻醉提供重要信息指導。
[0003]然而，由于傳感器的限制，少數能夠實現多種呼吸氣體濃度實時監測的設備主要是通過抽取呼吸氣體到監測模塊進行，因而存在延時和波形失真。
[0004]因此，現有的氣體濃度監測技術存在著監測精度低的問題。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于提供一種麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法，旨在解決現有的氣體濃度監測技術存在著監測精度低的問題。
[0006]本發明提供了一種麻醉氣體濃度的監測裝置，所述監測裝置包括:
[0007]對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節的氣體流量調節模塊；
[0008]產生投射在所述麻醉氣體上的光信號的光源驅動模塊；
[0009]接收光信號并將所述光信號轉換為電信號的光傳感模塊；
[0010]對所述電信號進行放大處理的信號放大模塊；
[0011]同時與所述氣體流量調節模塊、所述光源驅動模塊及所述信號放大模塊相連接，控制所述氣體流量調節模塊、所述光源驅動模塊及所述信號放大模塊協調工作，并接收放大處理后的電信號，根據所述電信號獲取光強度值，同時將所述光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯示的主控模塊。
[0012]本發明還提供了如上述結構所述監測裝置的麻醉氣體濃度的監測方法，所述監測方法包括:
[0013]所述主控模塊控制所述氣體流量調節模塊對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節；
[0014]所述主控模塊控制所述光源驅動模塊產生投射在所述麻醉氣體上的光信號；
[0015]所述光傳感模塊用于接收光信號并將所述光信號轉換為電信號；
[0016]所述主控模塊控制所述信號放大模塊對所述電信號進行放大處理；
[0017]所述主控模塊接收放大處理后的電信號，根據所述電信號獲取光強度值，同時將所述光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯不O
[0018]綜上所述，本發明提供了一種麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法，該監測裝置包括氣體流量調節模塊、光源驅動模塊、光傳感模塊、信號放大模塊及主控模塊，主控模塊首先控制氣體流量調節模塊對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節，然后控制光源驅動模塊產生投射在所述麻醉氣體上的光信號，接著光傳感模塊接收光信號并將所述光信號轉換為電信號，以及主控模塊控制信號放大模塊對電信號進行放大處理，并且主控模塊接收到放大處理后的電信號后，根據所述電信號獲取光強度值，同時將光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯示。通過這樣的方式，實現了快捷、精確地對抽樣麻醉氣體的濃度進行監測的效果，解決了現有的氣體濃度監測技術存在著監測精度低的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明一實施例提供的一種麻醉氣體濃度的監測裝置的結構示意圖。
[0020]圖2為本發明一實施例提供的一種麻醉氣體濃度的監測裝置的具體電路示意圖。[0021 ]圖3為本發明另一實施例提供的一種麻醉氣體濃度的監測方法的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0023]圖1示出了本發明實施例提出的一種麻醉氣體濃度的監測裝置的結構，為了方便說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0024]—種麻醉氣體濃度的監測裝置，所述監測裝置包括:
[0025]對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節的氣體流量調節模塊102;
[0026]產生投射在所述麻醉氣體上的光信號的光源驅動模塊103;
[0027]接收光信號并將所述光信號轉換為電信號的光傳感模塊107;
[0028]對所述電信號進行光強測量及放大處理的信號放大模塊104;
[0029]同時與所述氣體流量調節模塊102、所述光源驅動模塊103及所述信號放大模塊104相連接，控制所述氣體流量調節模塊102、所述光源驅動模塊103及所述信號放大模塊104協調工作，并接收放大處理后的電信號，根據所述電信號獲取光強度值，同時將所述光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機106進行波形顯示的主控模塊101。
[0030]作為本發明一實施例，所述監測裝置還包括:
[0031]與所述主控模塊連接，存儲光強度值與麻醉氣體濃度值的對應關系的存儲模塊105。
[0032]作為本發明一實施例，該監測裝置可同時監測多種氣體，包括五種常規吸入麻醉氣體(氟烷、安氟醚、異氟醚、七氟醚和地氟醚)的濃度。
[0033]其次，對于傳統的麻醉氣體分析裝置都采用單通道探測器，使用機械轉輪切換濾光片，來達到產生不同波長光線的目的。但本實施例中光傳感模塊107是采用同時采集對應通道信號，以分析不同成分的氣體。
[0034]該監測裝置采用多通道探測器結構，不使用機械轉輪，可以利用八個通道直接測量接收到的八種不同波長的光信號，當然，通道的數量不作限定，由于在氣體流量調節模塊102中沒有活動部件，因此其性能穩定可靠，不容易受到運動干擾，且可確保在50mL/min的氣體采樣流量下進行無失真測量。
[0035]圖2示出了本發明實施例提出的一種麻醉氣體濃度的監測裝置的具體電路結構，為了方便說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0036]作為本發明一實施例，所述氣體流量調節模塊102包括一傳感芯片Ul，所述傳感芯片Ul包括:
[0037]傳輸端STP;
[0038]所述傳輸端STP接所述主控模塊101。在本實施例中，傳感芯片Ul采用了型號SM5652的傳感芯片，當然，傳感芯片的型號不作限定，只要能達到與本實施例傳感芯片Ul所述的功能作用亦可。
[0039]作為本發明一實施例，所述光源驅動模塊103包括一驅動芯片U2，所述驅動芯片U2包括:
[0040]驅動端DRI；
[0041]所述驅動端DRI接所述主控模塊101。在本實施例中，驅動芯片U2采用了型號TPS63030的驅動芯片，當然，驅動芯片的型號不作限定，只要能達到與本實施例驅動芯片U2所述的功能作用亦可。
[0042]作為本發明一實施例，所述光傳感模塊107包括一傳感器處理芯片U5，所述傳感器處理芯片U5包括:
[0043]輸出端OUT;
[0044]所述輸出端OUT接所述信號放大模塊104。在本實施例中，傳感器處理芯片U5采用了DEXTER公司1Channel的傳感器處理芯片，當然，傳感器處理芯片的型號不作限定，只要能達到與本實施例傳感器處理芯片U5所述的功能作用亦可。
[0045]作為本發明一實施例，所述信號放大模塊104包括:
[0046]運算放大器DMl、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容Cl和電容C2 ；
[0047]所述電容Cl的第一端接所述傳感器處理芯片U5的輸出端0UT，所述電容Cl的第二端與所述電阻R2的第一端以及所述運算放大器DMl的正相輸入端連接，所述電阻R2的第二端接地，所述電阻Rl的第一端接地，所述電阻Rl的第二端與所述電阻R4的第一端、所述電容C2的第一端以及所述運算放大器DMl的反相輸入端連接，所述電阻R4的第二端接所述電阻R3的第一端，所述電阻R3的第二段端與所述電容C2的第二端以及所述運算放大器DMl的輸出端連接。
[0048]作為本發明一實施例，所述主控模塊101包括一微處理器U3，所述微處理器U3包括:
[0049]串口端1/0、控制端CTRL、儲存端MU、發送端SEND及接收端REC;
[0050]所述控制端CTRL接所述驅動芯片U2的驅動端DRI，所述串口端I/O接所述上位機106，所述儲存端MU接所述存儲模塊105，所述發送端SEND接所述傳感芯片Ul的傳輸端STP，所述接收端REC接所述運算放大器DMl的輸出端。在本實施例中，微處理器U3采用了型號STM32F405RGT6的主控芯片，當然，主控芯片的型號不作限定，只要能達到與本實施例微處理器U3所述的功能作用亦可。
[0051 ]作為本發明一實施例，所述存儲模塊105包括一存儲芯片U4，所述存儲芯片U4包括:
[0052]存儲端MEM;
[0053]所述存儲端MEM接所述微處理器U3的儲存端MU。在本實施例中，存儲芯片U4采用了型號AT24C32的存儲芯片，當然，存儲芯片的型號不作限定，只要能達到與本實施例存儲芯片U4所述的功能作用亦可。
[0054]圖3示出了本發明另一實施例提出的一種麻醉氣體濃度的監測方法的步驟流程，為了方便說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0055]基于上述一種麻醉氣體濃度的監測裝置的監測方法，所述監測方法包括:
[0056]步驟Sll，所述主控模塊101控制所述氣體流量調節模塊102對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節；
[0057]步驟S12，所述主控模塊101控制所述光源驅動模塊103產生投射在所述麻醉氣體上的光信號；
[0058]步驟S13，所述光傳感模塊用于接收光信號并將所述光信號轉換為電信號；
[0059]步驟S14，所述主控模塊101控制所述信號放大模塊104對所述電信號進行放大處理；
[0060]步驟S15，所述主控模塊101接收放大處理后的電信號，根據所述電信號獲取光強度值，同時將所述光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機106進行波形顯示。
[0061 ]本發明實施例提供的一種麻醉氣體濃度的監測裝置的工作原理為:
[0062]首先，主控模塊101控制產生PWM信號，根據檢測到的流量大小來控制PffM信號的占空比，從而調整氣栗轉速，穩定系統的抽氣流量，達到閉環控制的效果。由主控制器控制電磁閥產生校零動作，進行零點校正，用來提升系統的準確性，從而達到了對一種氣體或多種氣體進行抽樣及流量調節的效果。
[0063]然后，主控模塊101產生PWM波形驅動產生脈沖紅外光投射到所述麻醉氣體上，這樣的方式替代了傳統的機械斬波結構，簡化了光源驅動設計。由于不同麻醉氣體對紅外光的吸收程度不一樣，結合比爾定理，根據檢測到的紅外光的強度以及放大處理后進行分析。
[0064]主控模塊101進而根據存儲模塊105中原先儲存好的存儲光信號與麻醉氣體濃度的對應關系，分析計算出所測氣體的濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機106進行波形顯示。
[0065]由于該監測裝置采用雙探測器結構，每個探測器分別有四個通道，一共有八個通道，可以同時測量五種常用麻醉氣體中的任意一種氣體濃度，并且可以自動識別麻醉氣體的成分。
[0066]因此，所述監測裝置及監測方法對臨床使用的意義在于:
[0067]1、監測氣體麻醉過程中病人呼吸氣體中的麻醉氣體的含量在臨床中有著非常重要的意義，麻醉醫師可以根據監測結果來安全地調節輸入到病人體內的麻醉氣體量，從而避免病人深麻醉危險和防止麻醉中覺醒。
[0068]2、對專用的麻醉蒸發罐性能有懷疑時可隨時監測其輸出濃度，尤其是一些簡易蒸發罐。
[0069]3、對蒸發罐故障和操作失誤可及時發現。
[0070]綜上所述，本發明實施例提供了一種麻醉氣體濃度的監測裝置及監測方法，該監測裝置包括氣體流量調節模塊、光源驅動模塊、光傳感模塊、信號放大模塊及主控模塊，主控模塊首先控制氣體流量調節模塊對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節，然后控制光源驅動模塊產生投射在所述麻醉氣體上的光信號，接著光傳感模塊接收光信號并將所述光信號轉換為電信號，以及主控模塊控制信號放大模塊對電信號進行放大處理，并且主控模塊接收到放大處理后的電信號后，根據所述電信號獲取光強度值，同時將光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯示。通過這樣的方式，實現了快捷、精確地對抽樣麻醉氣體的濃度進行監測的效果，解決了現有的氣體濃度監測技術存在著監測精度低的問題。本發明實施例實現簡單，不需要增加額外的硬件，可有效降低成本，具有較強的易用性和實用性。
[0071]本領域普通技術人員可以理解:實現上述方法實施例的步驟或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟，而前述的存儲介質包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0072]以上所述實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例各實施例技術方案的精神和范圍。
[0073]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種麻醉氣體濃度的監測裝置，其特征在于，所述監測裝置包括: 對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節的氣體流量調節模塊； 產生投射在所述麻醉氣體上的光信號的光源驅動模塊； 接收光信號并將所述光信號轉換為電信號的光傳感模塊； 對所述電信號進行放大處理的信號放大模塊； 同時與所述氣體流量調節模塊、所述光源驅動模塊及所述信號放大模塊相連接，控制所述氣體流量調節模塊、所述光源驅動模塊及所述信號放大模塊協調工作，并接收放大處理后的電信號，根據所述電信號獲取光強度值，同時將所述光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯示的主控模塊。2.如權利要求1所述的監測裝置，其特征在于，所述監測裝置還包括: 與所述主控模塊連接，存儲光強度值與麻醉氣體濃度值的對應關系的存儲模塊。3.如權利要求1所述的監測裝置，其特征在于，所述氣體流量調節模塊包括一傳感芯片Ul，所述傳感芯片Ul包括: 傳輸端STP; 所述傳輸端STP接所述主控模塊。4.如權利要求3所述的監測裝置，其特征在于，所述光源驅動模塊包括一驅動芯片U2，所述驅動芯片U2包括: 驅動端DRI ； 所述驅動端DRI接所述主控模塊。5.如權利要求4所述的監測裝置，其特征在于，所述光傳感模塊包括一傳感器處理芯片U5，所述傳感器處理芯片U5包括: 輸出端OUT; 所述輸出端OUT接所述信號放大模塊。6.如權利要求5所述的監測裝置，其特征在于，所述信號放大模塊包括: 運算放大器DMl、電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容Cl和電容C2 ； 所述電容Cl的第一端接所述傳感器處理芯片U5的輸出端OUT，所述電容Cl的第二端與所述電阻R2的第一端以及所述運算放大器DMl的正相輸入端連接，所述電阻R2的第二端接地，所述電阻Rl的第一端接地，所述電阻Rl的第二端與所述電阻R4的第一端、所述電容C2的第一端以及所述運算放大器DMl的反相輸入端連接，所述電阻R4的第二端接所述電阻R3的第一端，所述電阻R3的第二段端與所述電容C2的第二端以及所述運算放大器DMl的輸出端連接。7.如權利要求6所述的監測裝置，其特征在于，所述主控模塊包括一微處理器U3，所述微處理器U3包括: 串口端I /0、控制端CTRL、儲存端MU、發送端SEND及接收端REC ； 所述控制端CTRL接所述驅動芯片U2的驅動端DRI，所述串口端I/O接所述上位機，所述儲存端MU接所述存儲模塊，所述發送端SEND接所述傳感芯片Ul的傳輸端STP，所述接收端REC接所述運算放大器DMl的輸出端。8.如權利要求2所述的監測裝置，其特征在于，所述存儲模塊包括一存儲芯片U4，所述存儲芯片U4包括: 存儲端MEM; 所述存儲端MEM接所述主控模塊。9.一種基于權利要求1所述監測裝置的麻醉氣體濃度的監測方法，其特征在于，所述監測方法包括: 所述主控模塊控制所述氣體流量調節模塊對流經監測管道的麻醉氣體進行流量調節； 所述主控模塊控制所述光源驅動模塊產生投射在所述麻醉氣體上的光信號； 所述光傳感模塊用于接收光信號并將所述光信號轉換為電信號； 所述主控模塊控制所述信號放大模塊對所述電信號進行放大處理； 所述主控模塊接收放大處理后的電信號，根據所述電信號獲取光強度值，同時將所述光強度值轉換為麻醉氣體濃度值，并將所述麻醉氣體濃度值傳輸給上位機進行波形顯示。
【文檔編號】G01N21/01GK106094900SQ201610619707
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月1日 公開號201610619707.X, CN 106094900 A, CN 106094900A, CN 201610619707, CN-A-106094900, CN106094900 A, CN106094900A, CN201610619707, CN201610619707.X
【發明人】熊孟龍
【申請人】深圳市派康科技有限公司