CN109431508A - 一种主流呼气末二氧化碳检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主流呼气末二氧化碳检测仪，包括电源模块、主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块，所述电源模块分别与主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块连接，所述主控模块分别与显示模块、电源模块、红外模块、报警模块、存储模块和无线模块连接，本发明一种主流呼气末二氧化碳检测仪，产品小巧，无需连线，直接连接到气路中，实时显示数值和波形，且用干电池供电，方便携带，数据准确率高，使用方便，解决了现有技术中在急救场合，配合监护仪使用的呼气末CO2检测***，体积庞大、操作繁琐，耽误急救时间的问题。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备器械技术领域，具体是一种主流呼气末二氧化碳检测仪。
背景技术
现在市场上的主流呼气末都是模块产品，需要与监护仪、麻醉机、呼吸机配合使用，本身不能进行数值显示、波形显示、报警，数据存储等。
急救、转运、临床长期监测反映病人动脉CO2分压等场合需要一款携带方便，能自主显示数值、波形、自动报警，并能将长期监测的数值，发送到相应平台的产品。
呼气末产品主要应用在插管位置的确定，或者与主机(呼吸机、麻醉机、监护仪)配合使用。呼气末CO2做为一个独立的模块，一般采用红外线的方式检测CO2浓度，通过有线的方式与上位机通信，可通过主机对呼气末模块进行设置。最长用的方式是监护仪的一个配件。只负责进行数据的采集，之后将采集到的数据通过有线方式传给主机，主机上处理波形、数值、报警、存储。
但在户外急救场合查看病人急救程度、确定插管位置等情况下，一款简单小巧能自主显示数值的呼气末产品非常被需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主流呼气末二氧化碳检测仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种主流呼气末二氧化碳检测仪，包括电源模块、主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块，所述电源模块分别与主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块连接，所述主控模块分别与显示模块、电源模块、红外模块、报警模块、存储模块和无线模块连接。
进一步的，所述电源模块负责给其他模块供电，包括为各模块进行升压和降压。
进一步的，所述主控模块用来控制和监测其他模块的正常运转，提供控制信号，并对采集到的数据进行处理。
进一步的，所述红外模块包括红外发送模块和红外接收模块，红外光源由稳流供电，工作时，红外光源根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光入射到有被测气体流过的气路适配器，气体吸收特定波长的红外光，透过测量适配器的红外光由红外探测器探测；红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度，红外传感器信号经过测控***，并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后，给出气体浓度测量值；
红外传感器包括二氧化碳传感器和温度传感器，用来检测气室内温度与二氧化碳浓度，采用红外光交流调制电路，电路滤波范围带通3.12Hz-16Hz，放大后的信号为载波8Hz双边调幅波，温度传感器为热敏电阻。
进一步的，所述显示模块包括显示屏、位置检测模块和按键模块，显示屏为TFT彩屏，用于显示主控模块计算得到的二氧化碳浓度值和呼吸率值，同时显示出二氧化碳波形，位置检测模块用于检测产品位置，并根据结果调整液晶屏显示方向，按键模块主要用来让用户更改设置。
进一步的，所述报警模块用于通过对扬声器的控制，来输出高低级报警；报警模块是主控模块输出控制信号，通过调制解调，产生扬声器控制驱动信号，控制扬声器进行高低级报警，通过定时器产生一个频率为750Hz、占空比为50％的PWM波作为扬声器的基波，并通过一个由MCU控制的IO口控制脉冲群频率、脉冲持续时间、脉冲群中的脉冲数等，后级则通过一个音频放大器驱动扬声器进行工作。
进一步的，所述存储模块用于存储每次采集到的数值，方便上传回放；所述无线模块用于将存储的数据发送到接收平台。
一种主流呼气末二氧化碳检测仪的使用方法：
S1、将呼气末二氧化碳适配器与检测仪连接，并与患者气路连接好，主控模块控制红外模块的红外发射端发射频率为8Hz的红外线，红外线穿过气路后到达红外模块的接收端，接收端将红外线的强度值和温度值输入到主控模块；
S2、主控模块将接收的光强值和温度值进行转换计算，得出二氧化碳浓度值，将该值显示在显示模块上，每隔1s刷新一次呼气末值，根据每次监测到的呼气末值绘制呼气末二氧化碳波形并进行显示；
S3、主控模块将计算的呼气末数值存储在存储模块中，根据需要通过无线模块将存储的数据传送给平台端。
S4、当主控模块计算的数值超出了使用者设置的数值后，会在显示模块上显示报警，同时控制报警模块进行报警。
一种主流呼气末二氧化碳检测仪的工作流程：
P1、打开主流呼气末二氧化碳检测仪，进行主流呼气末二氧化碳检测仪初始化；
P2、检测主流呼气末二氧化碳检测仪FLASH存储标识是否为OxFF，如是，***进行写入校零、校正系数；如否，***进行读取校零、校正系数；
P3、检测是否有按键动作，如是，***响应按键动作，并进入下一个流程；如否，直接进入下一个流程；
P4、检测是否有报警触发，如是，***响应报警状态，并进入下一个流程；如否，直接进入下一个流程；
P5、判断界面标识，显示相关数据和图形；
P6、结束工作。
进一步的，P5具体包括以下流程：
P51、判断测量界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，消除静音图标，检测超限报警标志是否置位，如是，显示超限报警信息，如否，清楚超限报警信息，之后显示呼末值，显示呼吸率值，显示波形，之后循环至P3流程重复工作；
P52、判断设置界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示设置值；
P53、判断校零界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示校零界面；
P54、判断校正失败界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示校零失败；
P55、判断气路适配器脱落界面标识，检测适配器脱落图标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种主流呼气末二氧化碳检测仪，产品小巧，无需连线，直接连接到气路中，实时显示数值和波形，且用干电池供电，方便携带，数据准确率高，使用方便，解决了现有技术中在急救场合，配合监护仪使用的呼气末CO2检测***，体积庞大、操作繁琐，耽误急救时间的问题。
附图说明
图1为一种主流呼气末二氧化碳检测仪的模块结构示意图。
图2为一种主流呼气末二氧化碳检测仪中流程示意图。
图3为一种主流呼气末二氧化碳检测仪的结构示意图。
图中：1-护屏；2-扬声器孔；3-按键；4-扬声器；5-电池仓；6-发射仓；7-蓝宝石窗片；8-气路适配器；9-接收仓；10-显示屏。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例
一种主流呼气末二氧化碳检测仪，包括电源模块、主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块；
电源模块负责给其他模块供电，包括为各模块进行升压和降压，电源模块分别与主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块连接；
主控模块用来控制和监测其他模块的正常运转，提供控制信号，并对采集到的数据进行处理，主控模块分别与显示模块、电源模块、红外模块、报警模块、存储模块和无线模块连接；
红外模块包括红外发送模块和红外接收模块，红外光源由稳流供电，工作时，红外光源根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光入射到有被测气体流过的气路适配器8，气体吸收特定波长的红外光，透过测量适配器的红外光由红外探测器探测；红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度，红外传感器信号经过测控***，并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后，给出气体浓度测量值；
红外传感器包括二氧化碳传感器和温度传感器，用来检测气室内温度与二氧化碳浓度，采用红外光交流调制电路，电路滤波范围带通3.12Hz-16Hz，放大后的信号为载波8Hz双边调幅波，温度传感器为热敏电阻；
红外采集模块利用比尔朗伯定律，来检测气路中二氧化碳浓度。不同气体分子化学结构不同，对不同波长的红外辐射的吸收程度就不同，因此，不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，某些波长的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产生红外吸收光谱，故当知道某种物质的红外吸收光谱时，便能从中获得该物质在红波长和强度的影响，便可以确定外区的吸收峰。同一种物质不同浓度时，在同一吸收峰位置有不同的吸收强度，吸收强度与浓度成正比关系，因此通过检测气体对光的气体的浓度。
根据比尔朗伯定律，输出光强度、输入光强度和气体浓度之间的关系为：
I＝I0exp(-αmLC)
式中αm为摩尔分子吸收系数；C为待测气体浓度；L为光和气体的作用长度(传感长度)。对上式进行变换得：
通过检测相关数据就可以得知气体的浓度；
显示模块包括显示屏10、位置检测模块和按键3模块，显示屏10为TFT彩屏，用于显示主控模块计算得到的二氧化碳浓度值和呼吸率值，同时显示出二氧化碳波形，位置检测模块用于检测产品位置，并根据结果调整液晶屏显示方向，按键3模块主要用来让用户更改设置；
报警模块用于通过对扬声器4的控制，来输出高低级报警；报警模块是主控模块输出控制信号，通过调制解调，产生扬声器4控制驱动信号，控制扬声器4进行高低级报警，通过定时器产生一个频率为750Hz、占空比为50％的PWM波作为扬声器4的基波，并通过一个由MCU控制的IO口控制脉冲群频率、脉冲持续时间、脉冲群中的脉冲数等，后级则通过一个音频放大器驱动扬声器4进行工作；
存储模块用于存储每次采集到的数值，方便上传回放；
无线模块用于将存储的数据发送到接收平台；
本发明的具体工作方法包括以下步骤：
S1、将呼气末二氧化碳适配器与本发明连接，并与患者气路连接好，主控模块控制红外模块的红外发射端发射频率为8Hz的红外线，红外线穿过气路后到达红外模块的接收端，接收端将红外线的强度值和温度值输入到主控模块；
S2、主控模块将接收的光强值和温度值进行转换计算，得出二氧化碳浓度值，将该值显示在显示模块上，每隔1s刷新一次呼气末值，根据每次监测到的呼气末值绘制呼气末二氧化碳波形并进行显示；
S3、主控模块将计算的呼气末数值存储在存储模块中，根据需要通过无线模块将存储的数据传送给平台端。
S4、当主控模块计算的数值超出了使用者设置的数值后，会在显示模块上显示报警，同时控制报警模块进行报警；
本发明的具体工作流程为：
P1、打开主流呼气末二氧化碳检测仪，进行主流呼气末二氧化碳检测仪初始化；
P2、检测主流呼气末二氧化碳检测仪FLASH存储标识是否为OxFF，如是，***进行写入校零、校正系数；如否，***进行读取校零、校正系数；
P3、检测是否有按键3动作，如是，***响应按键3动作，并进入下一个流程；如否，直接进入下一个流程；
P4、检测是否有报警触发，如是，***响应报警状态，并进入下一个流程；如否，直接进入下一个流程；
P5、判断界面标识，显示相关数据和图形；
其中P5具体包括以下流程：
P51、判断测量界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，消除静音图标，检测超限报警标志是否置位，如是，显示超限报警信息，如否，清楚超限报警信息，之后显示呼末值，显示呼吸率值，显示波形，之后循环至P3流程重复工作；
P52、判断设置界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示设置值；
P53、判断校零界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示校零界面；
P54、判断校正失败界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示校零失败；
P55、判断气路适配器8脱落界面标识，检测适配器脱落图标；
P6、结束工作。
本发明一种主流呼气末二氧化碳检测仪，产品小巧，无需连线，直接连接到气路中，实时显示数值和波形，且用干电池供电，方便携带。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种主流呼气末二氧化碳检测仪，包括电源模块、主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块，其特征在于，所述电源模块分别与主控模块、红外模块、显示模块、报警模块、存储模块和无线模块连接，所述主控模块分别与显示模块、电源模块、红外模块、报警模块、存储模块和无线模块连接。
2.根据权利要求1所述的主流呼气末二氧化碳检测仪，其特征在于，所述电源模块负责给其他模块供电，包括为各模块进行升压和降压。
3.根据权利要求1所述的主流呼气末二氧化碳检测仪，其特征在于，所述主控模块用来控制和监测其他模块的正常运转，提供控制信号，并对采集到的数据进行处理。
4.根据权利要求1所述的主流呼气末二氧化碳检测仪，其特征在于，所述红外模块包括红外发送模块和红外接收模块，红外光源由稳流供电，工作时，红外光源根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光入射到有被测气体流过的气路适配器，气体吸收特定波长的红外光，透过测量适配器的红外光由红外探测器探测；红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度，红外传感器信号经过测控***，并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后，给出气体浓度测量值；
红外传感器包括二氧化碳传感器和温度传感器，用来检测气室内温度与二氧化碳浓度，采用红外光交流调制电路，电路滤波范围带通3.12Hz-16Hz，放大后的信号为载波8Hz双边调幅波，温度传感器为热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的主流呼气末二氧化碳检测仪，其特征在于，所述显示模块包括显示屏、位置检测模块和按键模块，显示屏为TFT彩屏，用于显示主控模块计算得到的二氧化碳浓度值和呼吸率值，同时显示出二氧化碳波形，位置检测模块用于检测产品位置，并根据结果调整液晶屏显示方向，按键模块主要用来让用户更改设置。
6.根据权利要求1所述的主流呼气末二氧化碳检测仪，其特征在于，所述报警模块用于通过对扬声器的控制，来输出高低级报警；报警模块是主控模块输出控制信号，通过调制解调，产生扬声器控制驱动信号，控制扬声器进行高低级报警，通过定时器产生一个频率为750Hz、占空比为50％的PWM波作为扬声器的基波，并通过一个由MCU控制的IO口控制脉冲群频率、脉冲持续时间、脉冲群中的脉冲数等，后级则通过一个音频放大器驱动扬声器进行工作。
7.根据权利要求1所述的主流呼气末二氧化碳检测仪，其特征在于，所述存储模块用于存储每次采集到的数值，方便上传回放；所述无线模块用于将存储的数据发送到接收平台。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的主流呼气末二氧化碳检测仪的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、将呼气末二氧化碳适配器与检测仪连接，并与患者气路连接好，主控模块控制红外模块的红外发射端发射频率为8Hz的红外线，红外线穿过气路后到达红外模块的接收端，接收端将红外线的强度值和温度值输入到主控模块；
S2、主控模块将接收的光强值和温度值进行转换计算，得出二氧化碳浓度值，将该值显示在显示模块上，每隔1s刷新一次呼气末值，根据每次监测到的呼气末值绘制呼气末二氧化碳波形并进行显示；
S3、主控模块将计算的呼气末数值存储在存储模块中，根据需要通过无线模块将存储的数据传送给平台端。
S4、当主控模块计算的数值超出了使用者设置的数值后，会在显示模块上显示报警，同时控制报警模块进行报警。
9.一种如权利要求1-7中任一项所述的主流呼气末二氧化碳检测仪的工作流程，其特征在于，所述工作流程具体为：
P1、打开主流呼气末二氧化碳检测仪，进行主流呼气末二氧化碳检测仪初始化；
P2、检测主流呼气末二氧化碳检测仪FLASH存储标识是否为OxFF，如是，***进行写入校零、校正系数；如否，***进行读取校零、校正系数；
P3、检测是否有按键动作，如是，***响应按键动作，并进入下一个流程；如否，直接进入下一个流程；
P4、检测是否有报警触发，如是，***响应报警状态，并进入下一个流程；如否，直接进入下一个流程；
P5、判断界面标识，显示相关数据和图形；
P6、结束工作。
10.根据权利要求9所述的主流呼气末二氧化碳检测仪的工作流程，其特征在于，所述P5具体包括以下流程：
P51、判断测量界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，消除静音图标，检测超限报警标志是否置位，如是，显示超限报警信息，如否，清楚超限报警信息，之后显示呼末值，显示呼吸率值，显示波形，之后循环至P3流程重复工作；
P52、判断设置界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示设置值；
P53、判断校零界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示校零界面；
P54、判断校正失败界面标识，检测报警静音标识是否置位，如是，显示静音图标，如否，清楚静音图标，显示校零失败；
P55、判断气路适配器脱落界面标识，检测适配器脱落图标。
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