[发明专利]主流式人呼吸流量和二氧化碳浓度同步监测装置与方法

权利要求书

1.一种主流式人呼吸流量和二氧化碳浓度同步监测装置，由上位机、监测模块和呼吸管道组成，其特征在于，所述上位机为通用计算机或监护仪，所述监测模块包括差压式气压传感器、红外光源和四通道红外传感器三部分，所述呼吸管道中部设有两个取压孔，差压式气压传感器置于呼吸管道的两个取压孔之间，呼吸管道中部上方设有凸出的节流装置，节流装置下方为监测窗口，红外光源和双通道红外传感器置于监测窗口两侧。

2.根据权利要求1所述主流式人呼吸流量和二氧化碳浓度同步监测装置，其特征在于，所述节流装置为长方体结构，直角壁为圆倒角。

3.一种主流式人呼吸流量和二氧化碳浓度同步监测方法，其特征在于，首先对整个系统进行一个上电预热过程，预热时间1分钟，通过微控制器给差压式气压传感器提供一个稳定激励，微控制器能够提供不同的激励，为了寻找最佳的差压式气压传感器激励，可以通过提供不同的激励测实验结果，然后通过比较不同激励的情况下差压式气压传感器的输出采用数学统计的方法来确定最佳激励，选择差异系数CV来确定，CV值越小代表传感器的激励选择越好；同时微控制器通过控制光源闪烁使双通道传感器输出周期固定的调制信号，当该调制信号电压达到波峰或波谷时启动模数转化器获取红外传感器测量通道电压D_c、红外传感器参考通道电压D_r，并将信号发送到上位机处理。

4.根据权利要求3所述主流式人呼吸流量和二氧化碳浓度同步监测方法，其特征在于，包括呼吸流量监测和二氧化碳浓度监测两部分，步骤如下：

(1)在不通入气流的情况下采集30秒的输出的电压数据，对这些数据进行求平均值S₀，接着通入某一流速的气流，再采集1分钟的数据S₁,S₂,S₃……S_n，然后通入不同流速的气流，进行同样的实验；

(2)将上一步骤采集到的数据进行处理进行二阶多项式拟合，首先计算出ΔS_n＝S_n-S₀，计算出不同流速下的差值，然后将这些差值和流速通过最小二乘法进行标定，得到拟合公式ΔS＝aX²+bX+c，其中a,b,c为标定实验所确定的参数,X为流速；

(3)使用该平台进行检测人的呼吸，通过采集人呼吸的数据，计算出与不通入气流的情况下采集的数据的差值，然后通过标定的逆过程求得人呼吸流量；

(4)根据呼吸结果绘制实时呼吸气压曲线，呼吸流量曲线；

(5)对于呼吸二氧化碳监测，利用测量通道电压峰值D_hc与谷值D_lc之差提取测量通道交流D_ac分量，即：D_ac＝(D_hc-D_lc)/2，同理得到参考通道交流分量D_ar分量；

(6)利用两通道交流分量差值：D_s＝D_ac-D_ar进行三阶多项式拟合确定当前呼吸二氧化碳浓度：其中p₃、p₂、p₁、p₀为标定实验所确定的参数；

(7)根据呼吸结果绘制实时呼吸二氧化碳浓度曲线。