一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种浓度传感器标定方法，尤其涉及一种用于对药粉气溶胶浓度传感 器专用的标定技术，属于医疗仪器技术领域。
【背景技术】
[0002] 雾化吸入疗法采用医用雾化器将药物（溶液或粉末）分散成微小的雾滴或微粒， 使其悬浮于气体中，并进入呼吸道及肺部沉积，以达到呼吸道粘膜湿润、消炎祛痰、解痉、平 喘等治疗目的，这种治疗方法可适用于各种呼吸道急慢性炎症和哮喘等疾病的治疗，相对 于传统的服药治疗哮喘等呼吸道的疾病的手段具有无痛、迅速有效治疗的巨大优势。在雾 化吸入治疗中，通常需要按需随时改变用药量，调节药粉气溶胶颗粒的浓度。考虑药雾浓度 信息采集的实时性要求、传感器体积小型化并易于安装要求及医用雾化器的结构特点，多 采用静电法或光散射法设计药粉气溶胶浓度传感器，对医用雾化器输出管道中的药粉气溶 胶进行检测，为药物雾化过程控制提供依据，提高雾化吸入方法的治疗效果。针对医用雾化 器及气溶胶浓度传感器的工作原理及结构特点，选择合适的标定试验装置对气溶胶浓度传 感器进行标定，对于减小气溶胶浓度传感器的检测误差，提高医用雾化器的送药精度、促进 雾化治疗科学进步具有重要意义和价值。
[0003] 用于对粉尘浓度检测设备进行标定的试验装置按照气流流动方向主要分为两 种：气流单向流动式粉尘标定装置和循环式粉尘标定装置。代表性地有：中国发明专利 (CN104359724A)公开了一种气流单向流动式颗粒物设备多分散标定系统，主要包括依次 利用导管相连的零空气发生器、粒子发生器、停留室和标定仪器，可以在线检测采样用的仪 器的测量值是否符合标准，如果发现仪器测量不标准，可以根据颗粒物设备多分散标定系 统重新进行标定，从而提高采样的精确度，然而此种标定装置需不断加料，产生的气溶胶浓 度的均匀性和稳定性很难保证，且容易造成实验材料的浪费；中国发明专利（CN102590447 A)和中国发明专利（CN102830047A)分别公开了一种循环式粉尘标定装置，其中，专利 (CN102830047A)公开了一种循环粉尘发尘装置，包括腔体和轴风机，腔体顶部和底部均 开有口，轴流风机的一端固定在腔体底部的开口处，轴流风机的另一端通过循环管连接所 述腔体顶部的开口处，能够实现粉尘的重复利用，发尘装置内的粉尘环境更加稳定；专利 (CN102590447A)涉及一种测尘仪的标定方法及设备，包括测尘仪、自循环管道、发尘装置、 流量测量装置、流速及压力调节阀门、循环风机、空气过滤器、空气加热器、切换阀门、除尘 器、排风机及各设备之间的连接管道等，将称量好的试验粉尘分散后送入气体流量稳定的 自循环系统中，从而制造出流动的且浓度稳定的标准含尘气体，使被标定的测尘仪可快速 而精确地进行标定；专利（CN201622229U)公开了一种粉尘检测变送器综合标定试验台， 由粉尘密度配比单元、粉尘检测变送器接收单元、粉尘密度检测单元、粉尘检测变送器发射 单元、温度加热单元、观察窗与传感器安装单元、高速高压风机输出接口单元、高速高压风 机、高速高压风机输入接口单元、试验台机架等组成，采用在标准容积的闭环管道内分次配 比规定粉尘来模拟大气中粉尘密度状况，用于测试粉尘检测变送器在不同粉尘密度状况下 的输出数据，及灵敏度、准确度和可靠性等数据。
[0004] 针对于医用雾化器工作原理，上述三种专利所介绍标定装置存在共同的问题：（1) 标定装置内气流流速和压强稳定性差，易出现粉尘的沉积现象，对标定结果造成很大误差； (2)医用雾化器输出药粉气溶胶具有低流速、低浓度特点，上述三种专利中标定装置为保证 气溶胶的均匀流动，气流循环通道中风速较大，而将风速设置为很小时，易造成颗粒物在重 力作用下的沉降，在实现管道内药粉气溶胶的均匀性、持久性、低速内循环化方面存在明显 限制，不利于传感器标定的可重复性和可靠性；（3)未考虑和难以测定压强和流速变化对 药粉气溶胶浓度传感器输出信号的影响，未涉及传感器标定的具体方法，不能用于对传感 器性能进行全面的评价。
[0005] 经过对比考虑，已有粉尘标定装置及涉及到的标定方法不能很好的模拟医用雾化 器输出管道内的气溶胶环境，并不能准确和全面的对药粉气溶胶浓度传感器进行标定。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法，从而提高药粉气 溶胶的均匀性和稳定性；适用于进行待标定药粉气溶胶浓度传感器的多种影响参数标定试 验，提高传感器标定的准确性和全面性。
[0007] 为了解决以上技术问题，本发明结合医用雾化器及药粉气溶胶浓度传感器的工作 原理及结构特点，采用的具体技术方案如下：
[0008] 一种用于实现本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法的药粉气溶 胶浓度传感器标定试验装置，其特征在于：由药粉雾化均匀腔体、传感器测试单元、控制显 示单元以及用于调整气流的分裂板、导流板等组成。药粉雾化均匀腔体竖直放置；传感器测 试单元水平方向安装于药粉雾化均匀腔体的中部位置；控制显示单元安装于药粉雾化均匀 腔体的外部；传感器测试单元和药粉雾化均匀腔体的连接部位安装有导流板。
[0009] 所述药粉雾化均匀腔体主要包括气源、过滤器、加药口、外壳、可调速风机、流速传 感器A和排气口。其中，所述外壳的顶部和底部采用圆弧形结构；加药口和排气口分别位于 外壳的顶部和底部；气源与加药口通过可拆卸的过滤器连接在一起；可调速风机下方安装 有分裂板；加药口、外壳、可调速风机、排气口中心轴线重合；加药口和排气口安装有可打 开的密封盖。
[0010] 所述传感器测试单元气流通道为半环形，主要由可控流量调节阀、温湿度传感器、 辅助风机A、流速传感器B、传感器安装结构、压强传感器、辅助风机B以及用于各部分连接 和安装的导管组成。可控流量调节阀B后方、辅助风机A后方和辅助风机B前方安装有导 流板。
[0011] 所述控制显示单元包括下位机、上位机以及用于二者之间进行通信的串行通信接 口。流速传感器A、流速传感器B、压强传感器、温湿度传感器、待标定药粉气溶胶传感器的 输出信号经过信号放大、滤波等信号调理电路连接至下位机的I/O口；可控流量调节阀、可 调速风机、辅助风机A、辅助风机B的控制引脚连接至下位机的I/O口。
[0012] 一种用于实现本发明所述的一种药粉气溶胶浓度传感器的标定方法的药粉气溶 胶浓度传感器标定试验装置，其各部分作用包括：
[0013] 所述药粉雾化均匀腔体用于实现药粉的雾化和药粉气溶胶的快速均匀混合。其 中，气源用于为标定实验装置清洗过程提供高速气流；过滤器用于去除气源输出气流中的 水分和粉尘等杂质，对气流进行清洁；排气口用于排出气体；流速传感器A用于对药粉雾化 均匀腔体内气流流速进行检测；可调速风机用于带动药粉雾化均匀腔体内的气流流动，实 现药粉的雾化和药粉气溶胶的均匀混合，调整药粉雾化均匀腔体内气流流速，为减小重力 作用下的沉降，可调速风机转速较大，药粉气溶胶流速同样较大；圆弧形的外壳底部有利于 下落的药粉沉积在可调速风机的下方，被再次吹起和雾化。
[0014]所述传感器测试单元用于模拟医用雾化器输出管道内的低流速药粉气溶胶环境， 对待标定药粉气溶胶浓度传感器进行标定。流速传感器B、压强传感器A和温湿度传感器 分别用于对传感器测试单元内的气流流速、压强和温湿度进行检测；可控流量调节阀用于 调整从药粉雾化均匀腔体进入传感器测试单元的气流流量的大小；辅助风机A和辅助风机 B转速相同，用于促进气流的流动，减小药粉在重力作用下的沉降和流速在经过传感器测试 单元内各个部件时的降低；传感器安装结构用于安装待标定的静电式或光散射式药粉气溶 胶传感器；相对于方形气流通道，半环形传感器测试单元气流通道缩短了传输距离，同时使 气流更加稳定。
[0015] 控制显示单元主要用于装置内气流流速、压强等参数的设置、采集、显示和调整控 制，以及进行数据运算处理和实现装置清洗。所述下位机用于采集流速传感器A、流速传感 器B、压强传感器、温湿度传感器、待标定药粉气溶胶浓度传感器的输出信号，经过串行通信 接口将检测数据传输至上位机，并根据上位机发出的控制信号调整可控流量调节阀的开合 度和可调速风机、辅助风机A、辅助风机B的转速；所述上位机用于设定药粉雾化均匀腔体 内