一种测量二氧化碳释放速率的设备及方法与流程

本发明涉及气体测量领域，并且更具体地，涉及一种测量二氧化碳释放速率的设备。

背景技术：

经皮二氧化碳释放量(transcutaneouscarbondioxideemission，tce)是指通过皮肤逸出体表的二氧化碳释放量，其量极微。1984年，匈牙利的eory博士使用小型二氧化碳测定仪首次对心包经劳宫穴及非穴对照区的tce进行了测量和比较，发现经穴的tce显著高于非穴区，初步提示经穴组织可能存在较高的能量代谢。后来，张维波等人使用小型二氧化碳测定仪进行了一系列实验，证明了tce与能量代谢、血液吸收、皮肤通透性和组织液量有关。经皮二氧化碳分压仪可以在测量经皮二氧化碳的过程中，测量探头中的二氧化碳与皮肤内毛细血管中血液的二氧化碳达到平衡时测量到的二氧化碳分压，主要反映了血中的二氧化碳含量水平，能够通过反映组织灌注流量变化和缺氧代谢两方面内容从而用于组织缺氧的监测，为休克组织缺氧的监测提供了一个深入到组织层面的工具，可以无创持续监测可以提供连续动态的呼吸/氧供信息，帮助医生及时掌握并且变化，调整呼吸机参数。

小型二氧化碳测定仪虽然可以较为精准的测量出tce，但是该仪器维护复杂，测量不够稳定,仪器存在先天缺陷，未能在行业内普及。而经皮二氧化碳分压测量技术现在已经很成熟，测试方便，无创伤，可以持续有效地测量，却只能反映人体整体能量代谢水平，不能反映出局部测量部位的能量代谢水平。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种测量二氧化碳释放速率的设备，本发明设备包括：

测量器件，从多个目标位置中选择待测目标位置，使用经皮二氧化碳分压仪对所述待测目标位置的二氧化碳分压值数据进行多次测量以获得多个测量结果，基于多个测量结果生成待测目标位置的二氧化碳分压值数据曲线；

提取器件，对所生成的二氧化碳分压值数值曲线分成多个子曲线，从多个子曲线中选择曲线变化率最平滑的子曲线，从所述曲线变化率最平滑的子曲线中的最低值向前t1时间到最低值向后t2时间之间的曲线范围进行标注和提取，做为待测的部分二氧化碳分压值数值曲线；

计算器件，计算待测的部分二氧化碳分压值数值曲线的数值曲线t2时间内预定时间的线性度，获取拟合数值曲线的斜率作为分压变化率；

获取器件，获取多次拟合数值曲线的斜率以确定多个分压变化率，根据多个分压变化率确定分压变化率的斜率变化。

可选的，t1时间的范围为2至3秒。

可选的，t2时间的范围为25至35秒。

可选的，预定时间的范围为5至12秒。

可选的，拟合为最小二乘法曲线拟合分析。

本发明还提出了一种测量二氧化碳释放速率的方法，本发明方法包括：

从多个目标位置中选择待测目标位置，使用经皮二氧化碳分压仪对所述待测目标位置的二氧化碳分压值数据进行多次测量以获得多个测量结果，基于多个测量结果生成待测目标位置的二氧化碳分压值数据曲线；

对所生成的二氧化碳分压值数值曲线分成多个子曲线，从多个子曲线中选择曲线变化率最平滑的子曲线，从所述曲线变化率最平滑的子曲线中的最低值向前t1时间到最低值向后t2时间之间的曲线范围进行标注和提取，做为待测的部分二氧化碳分压值数值曲线；

计算待测的部分二氧化碳分压值数值曲线的数值曲线t2时间内预定时间的线性度，获取拟合数值曲线的斜率作为分压变化率；

获取多次拟合数值曲线的斜率以确定多个分压变化率，根据多个分压变化率确定分压变化率的斜率变化。

可选的，t1时间的范围为2至3秒。

可选的，t2时间的范围为25至35秒。

可选的，预定时间的范围为5至12秒。

可选的，拟合为最小二乘法曲线拟合分析。

本发明能够利用经皮二氧化碳分压仪快速简便的及时测量出生物体不同部位的二氧化碳释放速率及其它物体的二氧化碳排放情况，能够为更好的研究经络打下基础，并且更有利于帮助医生进行诊断及其他的基础研究等进行参考。

附图说明

图1为本发明的测量二氧化碳释放速率的设备结构图；

图2为本发明的测量二氧化碳释放速率的方法流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明设备中有液体，其中的二氧化碳含量是从皮肤表面扩散至液体中的。设x为测量探头液体中的二氧化碳浓度(用分压表示)，c为探头中的二氧化碳与组织中达到平衡时的稳定浓度，设探头液体中的二氧化碳浓度随时间的变化服从扩散公式，公式反映二氧化碳分压到达最低点d以后的变化，t为时间，从d点开始计算。

dx/dt＝k·(c-x)……………………………………………(1)

其中k为组织中二氧化碳经皮肤的扩散系数。

解得：

x＝c–dexp(-k·t)…………………………………………(2)

ln(c–x)＝-k·t+lnd…………………………………………(3)

t与ln(c-x)为线性关系

为验证二氧化碳随时间变化的这一指数关系，对数据进行处理。先找到数据的最大稳定值，用该数值减去从d点开始的各时刻的二氧化碳浓度，然后取对数，获取对数与时间变量的曲线。

二氧化碳浓度差的对数随时间呈线性变化。使用spss22统计软件对浓度差的对数与时间变量进行线性回归，r²＝0.999,f<0.001，线性回归效果极其显著。

本发明提供了一种测量二氧化碳释放速率的设备，如图1所示，设备包括：

测量器件，从多个目标位置中选择待测目标位置，使用经皮二氧化碳分压仪对所述待测目标位置的二氧化碳分压值数据进行多次测量以获得多个测量结果，基于多个测量结果生成待测目标位置的二氧化碳分压值数据曲线；

提取器件，对所生成的二氧化碳分压值数值曲线分成多个子曲线，从多个子曲线中选择曲线变化率最平滑的子曲线，

一个典型的经皮二氧化碳分压曲线。曲线包括a-h个点，其中ab段为仪器校准时的二氧化碳值，约为39mmhg；在b点，探头被从校准槽上取下，此时有一定的波动并迅速下降；在c点，探头被安置在固定环上，此时也有一个小波动，然后曲线继续下降到d点；从d点转入上升，但在最开始的阶段并非线性升高。从d点到e点，有一小段升高较快的非线性区，到了e点附近，转入线性上升，从e到f点为线性较好的区间，是我们选取计算tcer的数据段，从f以后仍然有一大段线性较好的区域，其斜率与ef段基本一致，到了g点，斜率开始降低，最后趋向水平，在h点曲线基本达到水平，其数值在1-2分钟内的变化不超过0.1mmhg，此时的数值即被确定为该部位的tcpco2值。

经皮二氧化碳分压曲线，ab为校准段，b点将探头取下，c点将探头放到固定环上，d点为曲线最低点，ef为线性上升区，其斜率为tcer，g点为线性区结束，斜率开始降低的部位，h点为斜率基本水平后的稳定值，即tcpco2。

实际测量时，选择d点之前到f点之后的一段数据，使用matlab编写的软件对该段数据进行自动识别和处理，得到ef段的斜率，定义为tcer，单位为mmhg/s。

从所述曲线变化率最平滑的子曲线中的最低值向前t1时间包括：2秒、2.5秒、2.8秒或3秒，到最低值向后t2时间包括：25秒、28秒、30秒或35秒之间的曲线范围进行标注和提取，做为待测的部分二氧化碳分压值数值曲线；

计算器件，计算待测的部分二氧化碳分压值数值曲线的数值曲线t2时间内预定时间包括：7秒、8秒、9秒、或者10秒的线性度，根据最小二乘法曲线拟合分析获取拟合数值曲线的斜率作为分压变化率；

获取器件，获取多次拟合数值曲线的斜率以确定多个分压变化率，根据多个分压变化率确定分压变化率的斜率变化。

本发明还提供一种测量二氧化碳释放速率的方法，如图2所示，包括：

测量器件，从多个目标位置中选择待测目标位置，使用经皮二氧化碳分压仪对所述待测目标位置的二氧化碳分压值数据进行多次测量以获得多个测量结果，基于多个测量结果生成待测目标位置的二氧化碳分压值数据曲线；

提取器件，对所生成的二氧化碳分压值数值曲线分成多个子曲线，从多个子曲线中选择曲线变化率最平滑的子曲线，从所述曲线变化率最平滑的子曲线中的最低值向前t1时间包括：2秒、2.5秒、2.8秒或3秒，到最低值向后t2时间包括：25秒、28秒、30秒或35秒之间的曲线范围进行标注和提取，做为待测的部分二氧化碳分压值数值曲线；

计算器件，计算待测的部分二氧化碳分压值数值曲线的数值曲线t2时间内预定时间包括：7秒、8秒、9秒、或者10秒的线性度，根据最小二乘法曲线拟合分析获取拟合数值曲线的斜率作为分压变化率；

获取器件，获取多次拟合数值曲线的斜率以确定多个分压变化率，根据多个分压变化率确定分压变化率的斜率变化。

本发明能够利用经皮二氧化碳分压仪快速简便的及时测量出生物体不同部位的二氧化碳释放速率及其它物体的二氧化碳排放情况，能够为更好的研究经络打下基础，并且更有利于帮助医生进行诊断及其他的基础研究等进行参考。