麻醉气体浓度的监测装置及监测方法
【专利摘要】本发明属于生物医学技术领域，提供了一种麻醉气体浓度的监测装置及监测方法，该监测装置包括气体流量调节模块、光源驱动模块、光传感模块、信号放大模块及主控模块，主控模块首先控制气体流量调节模块对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节，然后控制光源驱动模块产生投射在麻醉气体上的光信号，接着光传感模块将光信号转换为电信号，然后信号放大模块对电信号再进行放大处理，最终主控模块接收到放大处理后的电信号，根据该电信号获取光强度值，同时将光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显示。通过这样的方式，实现了快捷、精确地对抽样麻醉气体的浓度进行监测的效果。
【专利说明】
麻醉气体浓度的监测装置及监测方法
技术领域
[0001]本发明属于生物医学技术领域，尤其涉及一种麻醉气体浓度的监测装置及监测方法。
【背景技术】
[0002]临床监测过程中，对人体呼吸二氧化碳浓度实时监测可以准确掌握人体新陈代谢的情况;另外在手术过程中，对一氧化碳和醚氛类麻醉气体浓度实时监测可以为医生施加麻醉提供重要信息指导。
[0003]然而，由于传感器的限制，少数能够实现多种呼吸气体浓度实时监测的设备主要是通过抽取呼吸气体到监测模块进行，因而存在延时和波形失真。
[0004]因此，现有的气体浓度监测技术存在着监测精度低的问题。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种麻醉气体浓度的监测装置及监测方法，旨在解决现有的气体浓度监测技术存在着监测精度低的问题。
[0006]本发明提供了一种麻醉气体浓度的监测装置，所述监测装置包括:
[0007]对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节的气体流量调节模块；
[0008]产生投射在所述麻醉气体上的光信号的光源驱动模块；
[0009]接收光信号并将所述光信号转换为电信号的光传感模块；
[0010]对所述电信号进行放大处理的信号放大模块；
[0011]同时与所述气体流量调节模块、所述光源驱动模块及所述信号放大模块相连接，控制所述气体流量调节模块、所述光源驱动模块及所述信号放大模块协调工作，并接收放大处理后的电信号，根据所述电信号获取光强度值，同时将所述光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显示的主控模块。
[0012]本发明还提供了如上述结构所述监测装置的麻醉气体浓度的监测方法，所述监测方法包括:
[0013]所述主控模块控制所述气体流量调节模块对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节；
[0014]所述主控模块控制所述光源驱动模块产生投射在所述麻醉气体上的光信号；
[0015]所述光传感模块用于接收光信号并将所述光信号转换为电信号；
[0016]所述主控模块控制所述信号放大模块对所述电信号进行放大处理；
[0017]所述主控模块接收放大处理后的电信号，根据所述电信号获取光强度值，同时将所述光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显不O
[0018]综上所述，本发明提供了一种麻醉气体浓度的监测装置及监测方法，该监测装置包括气体流量调节模块、光源驱动模块、光传感模块、信号放大模块及主控模块，主控模块首先控制气体流量调节模块对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节，然后控制光源驱动模块产生投射在所述麻醉气体上的光信号，接着光传感模块接收光信号并将所述光信号转换为电信号，以及主控模块控制信号放大模块对电信号进行放大处理，并且主控模块接收到放大处理后的电信号后，根据所述电信号获取光强度值，同时将光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显示。通过这样的方式，实现了快捷、精确地对抽样麻醉气体的浓度进行监测的效果，解决了现有的气体浓度监测技术存在着监测精度低的问题。
【附图说明】
[0019]图1为本发明一实施例提供的一种麻醉气体浓度的监测装置的结构示意图。
[0020]图2为本发明一实施例提供的一种麻醉气体浓度的监测装置的具体电路示意图。[0021 ]图3为本发明另一实施例提供的一种麻醉气体浓度的监测方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]图1示出了本发明实施例提出的一种麻醉气体浓度的监测装置的结构，为了方便说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0024]—种麻醉气体浓度的监测装置，所述监测装置包括:
[0025]对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节的气体流量调节模块102;
[0026]产生投射在所述麻醉气体上的光信号的光源驱动模块103;
[0027]接收光信号并将所述光信号转换为电信号的光传感模块107;
[0028]对所述电信号进行光强测量及放大处理的信号放大模块104;
[0029]同时与所述气体流量调节模块102、所述光源驱动模块103及所述信号放大模块104相连接，控制所述气体流量调节模块102、所述光源驱动模块103及所述信号放大模块104协调工作，并接收放大处理后的电信号，根据所述电信号获取光强度值，同时将所述光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机106进行波形显示的主控模块101。
[0030]作为本发明一实施例，所述监测装置还包括:
[0031]与所述主控模块连接，存储光强度值与麻醉气体浓度值的对应关系的存储模块105。
[0032]作为本发明一实施例，该监测装置可同时监测多种气体，包括五种常规吸入麻醉气体(氟烷、安氟醚、异氟醚、七氟醚和地氟醚)的浓度。
[0033]其次，对于传统的麻醉气体分析装置都采用单通道探测器，使用机械转轮切换滤光片，来达到产生不同波长光线的目的。但本实施例中光传感模块107是采用同时采集对应通道信号，以分析不同成分的气体。
[0034]该监测装置采用多通道探测器结构，不使用机械转轮，可以利用八个通道直接测量接收到的八种不同波长的光信号，当然，通道的数量不作限定，由于在气体流量调节模块102中没有活动部件，因此其性能稳定可靠，不容易受到运动干扰，且可确保在50mL/min的气体采样流量下进行无失真测量。
[0035]图2示出了本发明实施例提出的一种麻醉气体浓度的监测装置的具体电路结构，为了方便说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0036]作为本发明一实施例，所述气体流量调节模块102包括一传感芯片Ul，所述传感芯片Ul包括:
[0037]传输端STP;
[0038]所述传输端STP接所述主控模块101。在本实施例中，传感芯片Ul采用了型号SM5652的传感芯片，当然，传感芯片的型号不作限定，只要能达到与本实施例传感芯片Ul所述的功能作用亦可。
[0039]作为本发明一实施例，所述光源驱动模块103包括一驱动芯片U2，所述驱动芯片U2包括:
[0040]驱动端DRI；
[0041]所述驱动端DRI接所述主控模块101。在本实施例中，驱动芯片U2采用了型号TPS63030的驱动芯片，当然，驱动芯片的型号不作限定，只要能达到与本实施例驱动芯片U2所述的功能作用亦可。
[0042]作为本发明一实施例，所述光传感模块107包括一传感器处理芯片U5，所述传感器处理芯片U5包括:
[0043]输出端OUT;
[0044]所述输出端OUT接所述信号放大模块104。在本实施例中，传感器处理芯片U5采用了DEXTER公司1Channel的传感器处理芯片，当然，传感器处理芯片的型号不作限定，只要能达到与本实施例传感器处理芯片U5所述的功能作用亦可。
[0045]作为本发明一实施例，所述信号放大模块104包括:
[0046]运算放大器DMl、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容Cl和电容C2 ；
[0047]所述电容Cl的第一端接所述传感器处理芯片U5的输出端0UT，所述电容Cl的第二端与所述电阻R2的第一端以及所述运算放大器DMl的正相输入端连接，所述电阻R2的第二端接地，所述电阻Rl的第一端接地，所述电阻Rl的第二端与所述电阻R4的第一端、所述电容C2的第一端以及所述运算放大器DMl的反相输入端连接，所述电阻R4的第二端接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二段端与所述电容C2的第二端以及所述运算放大器DMl的输出端连接。
[0048]作为本发明一实施例，所述主控模块101包括一微处理器U3，所述微处理器U3包括:
[0049]串口端1/0、控制端CTRL、储存端MU、发送端SEND及接收端REC;
[0050]所述控制端CTRL接所述驱动芯片U2的驱动端DRI，所述串口端I/O接所述上位机106，所述储存端MU接所述存储模块105，所述发送端SEND接所述传感芯片Ul的传输端STP，所述接收端REC接所述运算放大器DMl的输出端。在本实施例中，微处理器U3采用了型号STM32F405RGT6的主控芯片，当然，主控芯片的型号不作限定，只要能达到与本实施例微处理器U3所述的功能作用亦可。
[0051 ]作为本发明一实施例，所述存储模块105包括一存储芯片U4，所述存储芯片U4包括:
[0052]存储端MEM;
[0053]所述存储端MEM接所述微处理器U3的储存端MU。在本实施例中，存储芯片U4采用了型号AT24C32的存储芯片，当然，存储芯片的型号不作限定，只要能达到与本实施例存储芯片U4所述的功能作用亦可。
[0054]图3示出了本发明另一实施例提出的一种麻醉气体浓度的监测方法的步骤流程，为了方便说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0055]基于上述一种麻醉气体浓度的监测装置的监测方法，所述监测方法包括:
[0056]步骤Sll，所述主控模块101控制所述气体流量调节模块102对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节；
[0057]步骤S12，所述主控模块101控制所述光源驱动模块103产生投射在所述麻醉气体上的光信号；
[0058]步骤S13，所述光传感模块用于接收光信号并将所述光信号转换为电信号；
[0059]步骤S14，所述主控模块101控制所述信号放大模块104对所述电信号进行放大处理；
[0060]步骤S15，所述主控模块101接收放大处理后的电信号，根据所述电信号获取光强度值，同时将所述光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机106进行波形显示。
[0061 ]本发明实施例提供的一种麻醉气体浓度的监测装置的工作原理为:
[0062]首先，主控模块101控制产生PWM信号，根据检测到的流量大小来控制PffM信号的占空比，从而调整气栗转速，稳定系统的抽气流量，达到闭环控制的效果。由主控制器控制电磁阀产生校零动作，进行零点校正，用来提升系统的准确性，从而达到了对一种气体或多种气体进行抽样及流量调节的效果。
[0063]然后，主控模块101产生PWM波形驱动产生脉冲红外光投射到所述麻醉气体上，这样的方式替代了传统的机械斩波结构，简化了光源驱动设计。由于不同麻醉气体对红外光的吸收程度不一样，结合比尔定理，根据检测到的红外光的强度以及放大处理后进行分析。
[0064]主控模块101进而根据存储模块105中原先储存好的存储光信号与麻醉气体浓度的对应关系，分析计算出所测气体的浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机106进行波形显示。
[0065]由于该监测装置采用双探测器结构，每个探测器分别有四个通道，一共有八个通道，可以同时测量五种常用麻醉气体中的任意一种气体浓度，并且可以自动识别麻醉气体的成分。
[0066]因此，所述监测装置及监测方法对临床使用的意义在于:
[0067]1、监测气体麻醉过程中病人呼吸气体中的麻醉气体的含量在临床中有着非常重要的意义，麻醉医师可以根据监测结果来安全地调节输入到病人体内的麻醉气体量，从而避免病人深麻醉危险和防止麻醉中觉醒。
[0068]2、对专用的麻醉蒸发罐性能有怀疑时可随时监测其输出浓度，尤其是一些简易蒸发罐。
[0069]3、对蒸发罐故障和操作失误可及时发现。
[0070]综上所述，本发明实施例提供了一种麻醉气体浓度的监测装置及监测方法，该监测装置包括气体流量调节模块、光源驱动模块、光传感模块、信号放大模块及主控模块，主控模块首先控制气体流量调节模块对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节，然后控制光源驱动模块产生投射在所述麻醉气体上的光信号，接着光传感模块接收光信号并将所述光信号转换为电信号，以及主控模块控制信号放大模块对电信号进行放大处理，并且主控模块接收到放大处理后的电信号后，根据所述电信号获取光强度值，同时将光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显示。通过这样的方式，实现了快捷、精确地对抽样麻醉气体的浓度进行监测的效果，解决了现有的气体浓度监测技术存在着监测精度低的问题。本发明实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。
[0071]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的步骤或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0072]以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
[0073]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种麻醉气体浓度的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括: 对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节的气体流量调节模块； 产生投射在所述麻醉气体上的光信号的光源驱动模块； 接收光信号并将所述光信号转换为电信号的光传感模块； 对所述电信号进行放大处理的信号放大模块； 同时与所述气体流量调节模块、所述光源驱动模块及所述信号放大模块相连接，控制所述气体流量调节模块、所述光源驱动模块及所述信号放大模块协调工作，并接收放大处理后的电信号，根据所述电信号获取光强度值，同时将所述光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显示的主控模块。2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括: 与所述主控模块连接，存储光强度值与麻醉气体浓度值的对应关系的存储模块。3.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述气体流量调节模块包括一传感芯片Ul，所述传感芯片Ul包括: 传输端STP; 所述传输端STP接所述主控模块。4.如权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述光源驱动模块包括一驱动芯片U2，所述驱动芯片U2包括: 驱动端DRI ； 所述驱动端DRI接所述主控模块。5.如权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述光传感模块包括一传感器处理芯片U5，所述传感器处理芯片U5包括: 输出端OUT; 所述输出端OUT接所述信号放大模块。6.如权利要求5所述的监测装置，其特征在于，所述信号放大模块包括: 运算放大器DMl、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容Cl和电容C2 ； 所述电容Cl的第一端接所述传感器处理芯片U5的输出端OUT，所述电容Cl的第二端与所述电阻R2的第一端以及所述运算放大器DMl的正相输入端连接，所述电阻R2的第二端接地，所述电阻Rl的第一端接地，所述电阻Rl的第二端与所述电阻R4的第一端、所述电容C2的第一端以及所述运算放大器DMl的反相输入端连接，所述电阻R4的第二端接所述电阻R3的第一端，所述电阻R3的第二段端与所述电容C2的第二端以及所述运算放大器DMl的输出端连接。7.如权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述主控模块包括一微处理器U3，所述微处理器U3包括: 串口端I /0、控制端CTRL、储存端MU、发送端SEND及接收端REC ； 所述控制端CTRL接所述驱动芯片U2的驱动端DRI，所述串口端I/O接所述上位机，所述储存端MU接所述存储模块，所述发送端SEND接所述传感芯片Ul的传输端STP，所述接收端REC接所述运算放大器DMl的输出端。8.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述存储模块包括一存储芯片U4，所述存储芯片U4包括: 存储端MEM; 所述存储端MEM接所述主控模块。9.一种基于权利要求1所述监测装置的麻醉气体浓度的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括: 所述主控模块控制所述气体流量调节模块对流经监测管道的麻醉气体进行流量调节； 所述主控模块控制所述光源驱动模块产生投射在所述麻醉气体上的光信号； 所述光传感模块用于接收光信号并将所述光信号转换为电信号； 所述主控模块控制所述信号放大模块对所述电信号进行放大处理； 所述主控模块接收放大处理后的电信号，根据所述电信号获取光强度值，同时将所述光强度值转换为麻醉气体浓度值，并将所述麻醉气体浓度值传输给上位机进行波形显示。
【文档编号】G01N21/01GK106094900SQ201610619707
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月1日 公开号201610619707.X, CN 106094900 A, CN 106094900A, CN 201610619707, CN-A-106094900, CN106094900 A, CN106094900A, CN201610619707, CN201610619707.X
【发明人】熊孟龙
【申请人】深圳市派康科技有限公司