一種高可靠性的氣體濃度測量方法及裝置的製作方法
2024-01-27 17:50:15
專利名稱：一種高可靠性的氣體濃度測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及醫用呼吸氣體濃度測量技術領域，特別涉及到可靠性高的採用紅外光譜法的氣體濃度測量方法和裝置。
背景技術：
醫用領域的呼吸氣體濃度檢測可以用多種不同的測量原理進行分析。通常的檢測方式是使用非分光紅外法來隔離氣體樣本的吸收特性。檢測的呼吸氣體包括了ニ氧化碳、 笑氣N20、麻醉氣體等。其測量原理是特定的氣體會吸收特定波長的紅外能量；而且氣體的濃度越大，對紅外光的吸收越多。如ニ氧化碳和笑氣的吸收峰值於4 5微米紅外波段，而麻醉氣體(氟烷、安氟醚、異氟醚、七氟醚、地氟醚)的吸收峰位於8 13微米紅外波段。則利用非分光紅外法製作的氣體濃度測量裝置可以通過窄帶濾光片來區分氣體種類，通過衰減後的光強來計算氣體濃度。如GE的Datex TPX氣體分析儀，LumaSense公司的Andros 4800麻醉氣體分析儀，Drager的ILCA2紅外麻醉氣體分析儀等。業內採用紅外法測量氣體濃度的裝置，一般都採用直流或脈衝的方法驅動紅外光源。但無論使用哪種驅動方法，在測量過程中，其紅外光源在發光時的驅動功率都是基本保持不變的。對於使用紅外光測量氣體濃度的方法或裝置而言，紅外光源的工作壽命一直都是制約其可靠性提高的重要障礙。此外，紅外光源的老化或探測器的老化導致檢測到的紅外光信號衰減嚴重，測量系統信噪比降低，也是氣體濃度測量裝置的過早出現故障的原因。目前，業內產品都傾向於提高成本，選用更昂貴但可靠性更高的光源來解決此問題，卻缺乏ー種優化的應用紅外光源的方法，來提高系統的可靠性，延長紅外光源的使用壽命。
發明內容
為克服上述缺陷，本發明的目的即在於提供一種可靠性高、可優化使用紅外光源的紅外氣體濃度測量方法。本發明的目的還在於提供ー種高可靠性的應用上述測量方法的測量裝置。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
本發明ー種高可靠性的氣體濃度測量方法，其主要包括
步驟I、預設場景參數範圍閾值及對應場景的紅外光源驅動功率值；然後系統校零，即在測量裝置中未導入被測氣體吋，採集紅外光源發出的未被氣體吸收的紅外光信號，測量並保存該信號強度作為計算零點並保存；
步驟II、預設測量時間，經過步驟I後，對所述預設裝置測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設裝置測量時間的氣體濃度測量；
步驟III、在經過步驟II後，採集對應實時場景參數值後，將其獲得的實時場景參數值與預設場景參數範圍閾值進行比較；步驟IV、若步驟III中採集獲得的實時場景參數值不在所述預設場景參數範圍閾值內， 則返回步驟II;
若步驟III中採集獲得的實時場景參數值在所述預設場景參數閾值範圍內，則採用對應預設的調整紅外光源工作功率值驅動紅外光源工作，提取計算零點後，對所述預設測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設測量時間的氣體濃度測量後返回步驟 III。作為進一歩的改進，所述的步驟I中，所述預設場景參數範圍閾值包括無呼吸測量場景參數範圍閾值、有效呼吸場景參數範圍閾值組；
所述預設對應場景的調整紅外光源工作驅動功率值對應包括無呼吸場景紅外光源エ 作驅動功率值、有效呼吸場景紅外光源工作驅動功率值組。進ー步的，所述的有效呼吸場景參數範圍閾值組包括低溫測量場景參數範圍閾值、低濃度測量場景參數範圍閾值、老化期測量參數範圍閾值；
所述有效呼吸場景紅外光源工作驅動功率值組對應包括低溫測量場景紅外光源工作驅動功率值、低濃度測量場景紅外光源工作驅動功率值、老化期測量場景紅外光源工作驅動功率值。又進ー步的，所述的步驟I中，所述的系統校零過程為在測量裝置中未導入被測氣體時，分別對應採集採用標準工作功率和對應場景的調整紅外光源工作驅動功率值下紅外光源發出的未被氣體吸收的紅外光信號，測量並對應保存所述信號強度作為對應場景的計算零點值；
在步驟IV中提取機算零點值時，提取對應場景的計算零點值。再進ー步的，所述的步驟III中，採集對應實時場景參數值後，將其獲得的實時場景參數值按照與預設場景參數範圍閾值，按照無呼吸場景、有效呼吸場景參數範圍閾值進行順序比較。作為另ー種改進，所述氣體濃度測量方法還包括若連續兩次經步驟III中採集獲得的實時場景參數值均在所述無呼吸場景參數閾值範圍內，則停止工作的步驟；
即若步驟III中採集獲得的實時場景參數值在所述無呼吸場景參數閾值範圍內，則紅外光源採用無呼吸場景紅外光源工作驅動功率值工作，提取對應計算零點後，對所述預設測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設測量時間的氣體濃度測量後返回步驟III，若其再次採集獲得的實時場景參數值仍在所述無呼吸場景參數閾值範圍內， 則停止工作。本發明還提供一種採用上述氣體濃度測量方法的測量設備，包括中央處理單元， 用於負責各種數據和信息的最終分析和處理；
紅外光源，用於發出紅外光；
功率可調驅動単元，與所述紅外光源連接，用於提供該紅外光源不同的驅動功率，該功率可調驅動單元連接所述中央處理單元及所述紅外光源，該功率可調驅動単元可根據單元輸出的信號設置不同的驅動功率，驅動紅外光源發光；
紅外傳感器，與紅外光源単元通過紅外光信號進行連接，用於接收經紅外光源發出穿透被測氣體後的紅外光；該紅外光被待測氣體吸收了一部分後，便具有了被測氣體的濃度信息；存儲單元，與所述中央處理單元連接，用於存儲信息和數據；該存儲單元將中央處理單元單元輸入的數據存儲起來，並在其需要的時候取出存儲的數據；
多模式校零単元，與所述存儲單元連接，用於負責在校零狀態下對氣體濃度為零時對獲得的數據進行處理，該多模式校零単元的多種測量模式下的零點校準數據存入所述存儲単元中；提供給中央處理單元調用；
實時場景參數值採集単元，用於採集被測氣體實時場景參數；
數據處理単元，與所述多模式校零単元及中央處理單元連接，用於對紅外傳感器測得的氣體濃度數據進行初步的實時處理，將結果輸出至中央處理單元；
模式判斷単元，與所述實時場景參數值採集単元及中央處理單元連接，用於根據所述實時場景參數值採集單元採集的參數值，選擇對應的測量模式。進ー步的，所述的氣體濃度測量裝置還包括濃度轉換單元，與所述紅外傳感器、 實時場景參數值採集単元、模式判斷単元分別連接，用於將所述紅外傳感器単元的信號換算成氣體的濃度信號，該濃度轉換單元從模式判斷單元獲得測量模式信息，該濃度轉換單元將濃度信號輸出後，經數據處理單元處理提供至實時場景參數值採集単元。作為ー種改進，所述的實時場景參數值採集單元包括溫度監測單元，與所述模式判斷單元連接，用於監測環境溫度，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。作為另ー種改進，所述的實時場景參數值採集單元包括濃度監測單元，與所述模式判斷單元連接，用於監測氣體濃度狀況，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷單元。作為再ー種改進，所述的實時場景參數值採集單元包括呼吸監測單元，與所述模式判斷單元連接，用於監測長時間的呼吸狀態，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。作為ー種改進，所述的實時場景參數值採集單元包括光源阻抗監測単元，與所述模式判斷單元連接，用於監測紅外光源的阻杭，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。進ー步的，所述的氣體濃度測量裝置還包括顯示單元，與中央處理單元連接，用於獲取並顯示中央處理單元輸出的信息；該顯示單元獲得並顯示中央處理單元的氣體濃度波形數據、氣體吸入濃度值、呼出濃度值、呼吸率等數據，也可顯示裝置的工作狀態、報警狀態等信息。再者，所述的氣體濃度測量裝置還包括氣體採樣單元，與患者的呼吸氣路連通， 用於抽取獲得部分的被測氣體，該部分氣體會通過紅外光源和紅外傳感器的光路。在上述結構的基礎上，所述的氣體濃度測量裝置還包括氣體排出単元，與氣體採樣單元通過氣管相連，用於將採樣的氣體通過排出。本發明所提供的技術方案，提出了一種紅外光源的驅動功率可以根據不同應用場景靈活可調的氣體濃度測量方法，使得在實際的醫療應用中可以根據不同的應用場景，靈活的調整紅外光源的驅動功率，在滿足系統測量需求的前提下，有效提高了紅外光源的エ 作壽命，提高了系統的長期可靠性，降低了系統功耗和硬體成本。同樣的，採用該種氣體濃度測量方法的氣體濃度測量設備同樣具有以上的優點。
為了易於說明，本發明由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。圖I為本發明一種高可靠性氣體濃度測量方法的工作流程示意圖2為本發明一種高可靠性氣體濃度測量方法的一種實施例的工作流程示意圖3為本發明一種高可靠性氣體濃度測量方法的第二種實施例的工作流程示意圖4為本發明一種高可靠性氣體濃度測量方法的第三種實施例的工作流程示意圖5為本發明一種高可靠性氣體濃度測量方法的第三個實施例的工作流程示意圖6為本發明一種高可靠性氣體濃度測量裝置的一個實施例的原理圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進ー步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖I所示，本發明ー種高可靠性的氣體濃度測量方法，其主要包括
步驟I、預設場景參數範圍閾值及對應場景的紅外光源驅動功率值；然後系統校零，即在測量裝置中未導入被測氣體吋，採集紅外光源發出的未被氣體吸收的紅外光信號，測量並保存該信號強度作為計算零點並保存；
步驟II、預設測量時間，經過步驟I後，對所述預設裝置測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設裝置測量時間的氣體濃度測量；
步驟III、在經過步驟II後，採集對應實時場景參數值後，將其獲得的實時場景參數值與預設場景參數範圍閾值進行比較；
步驟IV、若步驟III中採集獲得的實時場景參數值不在所述預設場景參數範圍閾值內， 則返回步驟II ;
若步驟III中採集獲得的實時場景參數值在所述預設場景參數閾值範圍內，則採用對應預設的調整紅外光源工作功率值驅動紅外光源工作，提取計算零點後，對所述預設測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設測量時間的氣體濃度測量後返回步驟 III。本發明ー種高可靠性的氣體濃度測量方法的一種實施例流程圖，如圖2所示，具體描述如下
100.系統校零
系統校零是在系統未導入被測氣體的時候，傳感器接收到光源發出的未被氣體吸收的紅外光信號，測量並保存該信號強度作為零點。由於本發明的測量方法有不同的測量模式， 在各模式下有不同的紅外光源驅動功率，故相應的進行不同模式下的系統校零。正常測量
紅外光源在預設的正常驅動功率下工作。系統對ー個時間段的紅外光信號進行採集、 分析和計算，完成在此時間段的氣體濃度測量。判斷環境溫度是否較低
一般而言，傳感器、運放等電子元件的噪聲隨溫度升高而升高，溫度較低的情況下，電噪聲會大幅度降低。由於電氣噪聲隨著溫度的升高而升高，而通過溫度傳感器測量環境溫度，可以對系統噪聲有個間接的判斷。系統預先設定了溫度閾值，在完成了一個時間段的氣體濃度測量後，在本步驟中將環境溫度和溫度閾值相比較，判斷環境溫度是否偏低。如果環境溫度處於最高工作溫度與閾值之間，則維持回到步驟101，進行下一個時間段的氣體濃度測量；如果環境溫度低於閾值，則進入步驟103。低溫測量模式
當步驟102的判斷為真時，進入步驟103低溫測量模式。環境溫度較低，則意味著電噪聲較低。可以通過降低恆壓驅動方式的驅動電壓、降低恆流驅動方式的驅動電流，或降低恆功率驅動方式的驅動功率，相應的降低紅外光源的驅動功率，從而減少紅外光強，但仍然能夠保持滿足性能要求的信噪比。具體需將光源驅動功率調節到多少，是根據系統在該溫度下的噪聲和測量的信噪比需求所決定的，可預先對系統進行測試並設定此值。在低溫測量模式，紅外光源工作功率降低，有利於延長其壽命。在此模式下，需獲取在步驟100的校零數據，參考低溫測量模式的零點，進行氣體濃度值的計算。比如說，如
果常態模式在零點的光信號4是低溫模式下的光信號的n倍，那麼在常態模式下的氣體
濃度A對應的光信號為A，在低溫模式下則對應的光信號值為4/n。在低溫模式103下，完成一個時間段的氣體濃度測量後，回到步驟102.
此外，本實施例的步驟102中溫度判斷的閾值不僅局限於單ー的溫度閾值，也可以是多個溫度閾值。不同的溫度閾值對應於不同的紅外光源驅動功率。從而可以根據不同的環境溫度來靈活的調節光源功率，降低功耗，有效的延長紅外光源的工作壽命。為了更好的闡述本發明的技術方案，本發明ー種高可靠性的氣體濃度測量方法的第二種實施例流程圖，如圖3所示，具體描述如下
200.系統校零
本步驟同圖I中第一個實施例的100步驟。正常測量
本步驟同圖I中第一個實施例的101步驟。判斷氣體濃度是否偏低
由於氣體濃度越高，對光的吸收越多，紅外傳感器接受到的光強就越少，系統的信噪比降低。反之，氣體濃度低的情況下，系統具有較高的信噪比。由於用戶對氣體濃度測量系統的信噪比需求是一定的，在低濃度氣體的情況下，可以降低紅外光的驅動功率，仍能滿足用戶需求。系統預先設定了氣體濃度閾值，當氣體濃度測量裝置使用於某ー特定場景時，其氣體濃度是基本保持在某一範圍。如果出現較長時間段的氣體濃度低於系統預設的氣體濃度閾值的情況，則進入步驟203 ;如果否，則回到步驟201。在一般的醫療應用場合，本步驟中的所監測的濃度可以直接使用在固定時間段的被測氣體的吸入濃度或呼出濃度的均值。低濃度測量模式
當步驟202判斷為真時，將進入步驟203低濃度測量模式。這是因為低濃度氣體對紅外光的吸收率較低，可以適當降低紅外光源功率。具體需將光源驅動功率降低到多少，是根據系統在該氣體濃度下的透射光信號大小和測量的信噪比需求所決定的，可以預先對系統進行測試並設定此值。在低濃度測量模式，紅外光源工作功率降低，有利於延長其壽命。在此模式下，需獲取在步驟200的校零數據，調整使用低濃度測量模式的零點。在低濃度測量模式下，完成一個時間段的氣體濃度測量後，回到步驟202.
此外，本實施例的步驟202中濃度判斷的閾值不僅局限於單ー的濃度閾值，也可以是多個濃度閾值。不同的濃度閾值對應於不同的紅外光源驅動功率。從而可以根據不同的測量氣體濃度來靈活的調節光源功率，降低功耗，有效的延長紅外光源的工作壽命。本發明ー種氣體濃度測量設備的第三種實施例流程圖，如圖4所示，該圖所示即為無呼吸測量場景參數模式下的工作流程，具體描述如下
300.系統校零
本步驟同圖I中第一個實施例的100步驟。正常測量
本步驟同圖I中第一個實施例的101步驟。判斷是否長時間無呼吸
在醫療環境中，可能出現氣體濃度測量裝置開啟後，卻長時間未接入病人的呼吸迴路的情況。如果在氣路中存在著病人呼吸(包括機器輔助病人呼吸)，系統將測量到氣體濃度不斷的起伏變化；如果沒有呼吸，則不會有這種變化。在無呼吸的情況下，系統一般是處於閒置狀態的，對測量的信噪比要求很低，可以大幅度的降低紅外光源的驅動功率。系統預先設定了時間閾值，本步驟將對氣體濃度的波動進行監測，判斷沒有監測到呼吸的時間是否超過預設的時間閾值。如果超過時間閾值，則進入步驟303 ;如果未超過時間閾值，則回到步驟302.
303.無呼吸測量場景模式
當步驟302判斷為是時，將進入步驟303無呼吸測量場景模式。當判斷到氣體迴路中長時間沒有呼吸時，因為無呼吸時的氣體濃度信息具有很少的參考價值，所以用戶對此時的氣體濃度測量裝置的信噪比要求較低，可以適當降低紅外光源功率。在本實施例的步驟 303中，會較大的降低紅外光源驅動功率。在此模式下，需獲取在步驟300的校零數據，調整使用無呼吸測量模式的零點。在無呼吸測量模式下，完成一個時間段的氣體濃度測量後，系統回到步驟302。為便於理解本專利，圖5給出了另外ー種高可靠性的氣體濃度測量方法的實施例。具體包括
400.系統校零
本步驟同圖4中第一個實施例的100步驟。常態測量模式
本步驟同圖4中第一個實施例的101步驟。判斷光源阻抗是否異常
正常情況下，紅外光源的阻抗在固定閾值的範圍內。紅外光源中的發光體在長時間エ 作後，會出現材料老化的情況，其發光效率會降低，阻抗會與最初的阻抗有明顯不同。通過監測紅外光源的阻抗，判斷光源阻抗是否超過預設的阻抗閾值，如果發現紅外光源的阻抗超出預設的阻抗閾值時，判斷其已經老化，進入步驟403;如果其阻抗未超出預設的閾值， 則回到步驟401。本步驟中監測的紅外光源阻抗時指紅外光源在工作時的平均阻杭。紅外光源阻抗的閾值在系統內預先設定，可根據紅外光源供應商提供的產品規格書的阻抗參數制定此閾值。老化期測量模式
如果步驟402的判斷為真時，則進入步驟403老化期測量模式，提高紅外光源的驅動功率，從而解決了由於光源老化而導致的光源發光功率不足的問題，保證了測量系統的信噪比。在此模式下，需獲取在步驟400的校零數據，調整到系統老化期測量模式的零點。在老化期測量模式中，如果光源阻抗異常則需要進行報警，提醒用戶系統內的紅外光源已進入老化期，建議及時更換光源或系統。即使光源已經開始老化，但離光源徹底失效仍有一段時間。但如果仍保持常態下的光源驅動功率，則系統信噪比會大大降低，可能會導致使用的醫護人員誤判病人的呼吸氣體狀況，無法繼續使用，這樣光源進入了老化期就讓系統進入了故障期。而本發明在系統老化期測量模式中，由於提高了紅外光源的驅動功率，保證了系統在光源老化期能夠繼續使用。同時為系統的更換提供了緩衝時間。在老化其測量模式下，完成一個時間段的氣體濃度測量後，系統回到步驟402。當然，本發明也包括根據ー種以上應用場景的特徵來進入不同測量模式，調節紅外光源驅動功率的測量方法，此時不同的應用場景應預設不同的優先級。本發明優選的應用場景的特徵為環境溫度低、氣體濃度低、長時間無呼吸和光源阻抗異常四種，所一一對應的測量模式為低溫測量模式、低濃度測量模式、無呼吸測量模式和老化期測量模式。如圖6所示給出了本發明的ー種高可靠性氣體濃度監測裝置的原理圖。其中包括
500.顯示單元
提供顯示功能。它可以獲得並顯示501単元的氣體濃度波形數據、氣體吸入濃度值、呼出濃度值、呼吸率等數據，也可顯示裝置的工作狀態、報警狀態等信息。中央處理單元
和顯示單元500単元相連，負責各種數據和信息的最終分析和處理。存儲單元
連接中央處理單元501及多模式校零單元503，負責信息和數據的存儲。此單元將501 單元和503單元輸入的數據存儲起來，並在501單元需要的時候取出存儲的數據。多模式校零單元
負責在校零狀態下對氣體濃度為零時對獲得的數據進行處理。多種測量模式下的零點校準數據會放入存儲單元502中，便於中央處理單元501調用。數據處理單元
連接多模式校零單元503、濃度轉換單元506及中央處理單元501，對測得的氣體濃度數據進行初歩的實時處理。此單元獲得506単元提供的數據，進行初歩的數據處理後，輸出給501単元和504単元。模式判斷單元
與511單元、512單元、513單元、514單元及501單元相連接，分析511單元、512單元、513単元、514単元提供的信息，並選擇特定的測量模式。濃度轉換單元
與510、512、513及505相連接，使用特定的算法，將510紅外傳感器單元的信號換算成氣體的濃度信號。此單元的轉換方式和測量模式有關，所以需要從505單元獲得信息。此單元輸出的濃度信號將提供給504單元進行數據處理，提供給512単元用於濃度監測，提供給513単元用於呼吸監測。功率可調驅動單元
連接501及509，此單元可根據501單元輸出的信號設置不同的驅動功率，驅動509紅外光源發光。紅外光源
連接510，在單元508的驅動下，發出紅外光。紅外光將透過被測氣體，照射在510紅外傳感器上。紅外傳感器
接收穿透被測氣體後的紅外光。它和509單元是通過紅外光信號進行連接，該紅外光被待測氣體吸收了一部分後，便具有了被測氣體的濃度信息。溫度監測單元
監測環境溫度。此單元輸出信息到505単元。圖I實施例的測量方法所對應的測量裝置必須具有此單元來實現根據不同溫度調節相應的測量模式。濃度監測單元
監測長時間的氣體濃度狀況。此單元輸出信息到505単元。圖2實施例的測量方法所對應的測量裝置必須具有此單元來實現根據不同氣體濃度調節相應的測量模式。呼吸監測單元
監測長時間的呼吸狀態。此單元輸出信息到505単元。圖3實施例的測量方法所對應的測量裝置必須具有此單元來實現根據不同的呼吸情況調節相應的測量模式。光源阻抗監測単元
監測紅外光源的阻杭。此單元輸出信息到505単元。圖4實施例的測量方法所對應的測量裝置必須具有此單元來實現根據不同的紅外光源阻抗調節相應的測量模式。濃度監測單元、呼吸監測單元、光源阻抗監測単元、光源阻抗監測單元組成了實時場景參數值採集単元。氣體採樣單元
對於旁流的氣體濃度測量裝置，存在此單元。它接入患者的呼吸氣路的某ー處，抽取獲得部分的被測氣體，該部分氣體會通過紅外光源和紅外傳感器的光路。它與521単元通過氣管相連。氣體排出單元
對於旁流的氣體濃度測量裝置，存在此單元。它負責將採樣的氣體通過恰當的方式排出。對於主流的氣體濃度測量裝置，不存在512和521單元，此時，509單元和510單元直接布置在患者某段呼吸迴路的兩端。在本實施例的裝置上，可以實現圖2、圖3、圖4、和圖5的測量方法中四種實施例的工作流程。其中，511溫度監測單元、512濃度監測單元、513呼吸監測單元、514光源阻抗監測單元。以上四個單元在本實施例裝置中単獨存在ー個，即可作為四個獨立的測量裝置的實施例，可分別對應於本發明中高可靠性氣體濃度測量方法的四個實施例的工作流程。在圖6中，部分功能単元是通過硬體實現，部分功能單元是通過軟體實現，部分功能單元既可以使用硬體也可以使用軟體實現。但無論用哪種實現方式，都應包含在本發明的保護範圍之內。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.ー種高可靠性的氣體濃度測量方法，其特徵在於，主要包括步驟I、預設場景參數範圍閾值及對應場景的紅外光源驅動功率值；然後系統校零，即在測量裝置中未導入被測氣體吋，採集紅外光源發出的未被氣體吸收的紅外光信號，測量並保存該信號強度作為計算零點並保存；步驟II、預設測量時間，對所述預設裝置測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設裝置測量時間的氣體濃度測量；步驟III、在經過步驟II後，採集對應實時場景參數值後，將其獲得的實時場景參數值與預設場景參數範圍閾值進行比較；步驟IV、若步驟III中採集獲得的實時場景參數值不在所述預設場景參數範圍閾值內， 則返回步驟II;若步驟III中採集獲得的實時場景參數值在所述預設場景參數閾值範圍內，則採用對應預設的調整紅外光源工作功率值驅動紅外光源工作，提取計算零點後，對所述預設測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設測量時間的氣體濃度測量後返回步驟 III。
2.根據權利要求I所述的氣體濃度測量方法，其特徵在於，所述的步驟I中，所述預設場景參數範圍閾值包括無呼吸測量場景參數範圍閾值、有效呼吸場景參數範圍閾值組；所述預設對應場景的調整紅外光源工作驅動功率值對應包括無呼吸測量場景紅外光源工作驅動功率值、有效呼吸場景紅外光源工作驅動功率值組。
3.根據權利要求2所述的氣體濃度測量方法，其特徵在於，所述的有效呼吸場景參數範圍閾值組包括低溫測量場景參數範圍閾值、低濃度測量場景參數範圍閾值、老化期測量參數範圍閾值；所述有效呼吸場景紅外光源工作驅動功率值組對應包括低溫測量場景紅外光源工作驅動功率值、低濃度測量場景紅外光源工作驅動功率值、老化期測量場景紅外光源工作驅動功率值。
4.根據權利要求3所述的氣體濃度測量方法，其特徵在於，所述的步驟I中，所述的系統校零過程為在測量裝置中未導入被測氣體吋，分別對應採集採用標準工作功率和對應場景的調整紅外光源工作驅動功率值下紅外光源發出的未被氣體吸收的紅外光信號，測量並對應保存該信號強度作為對應場景的計算零點值；在步驟IV中提取機算零點值時，提取對應場景的計算零點值。
5.根據權利要求4所述的氣體濃度測量方法，其特徵在於，所述的步驟III中，採集對應實時場景參數值後，將其獲得的實時場景參數值按照與預設場景參數範圍閾值，按照無呼吸測量場景、有效呼吸場景參數範圍閾值進行順序比較。
6.根據權利要求4所述的氣體濃度測量方法，其特徵在於，所述氣體濃度測量方法還包括若連續兩次經步驟III中採集獲得的實時場景參數值均在所述無呼吸測量場景參數閾值範圍內，則停止工作的步驟。
7.一種採用如權利要求1-6任意一項所述氣體濃度測量方法的氣體濃度測量設備，其特徵在於，包括中央處理單元，用於負責各種數據和信息的最終分析和處理；紅外光源，用於發出紅外光；功率可調驅動単元，與所述紅外光源連接，用於提供該紅外光源不同的驅動功率，該功率可調驅動單元連接所述中央處理單元及所述紅外光源，該功率可調驅動単元可根據單元輸出的信號設置不同的驅動功率，驅動紅外光源發光；紅外傳感器，與紅外光源単元通過紅外光信號進行連接，用於接收經紅外光源發出穿透被測氣體後的紅外光；該紅外光被待測氣體吸收了一部分後，便具有了被測氣體的濃度信息；存儲單元，與所述中央處理單元連接，用於存儲信息和數據；該存儲單元將中央處理單元單元輸入的數據存儲起來，並在其需要的時候取出存儲的數據；多模式校零単元，與所述存儲單元連接，用於負責在校零狀態下對氣體濃度為零時對獲得的數據進行處理，該多模式校零単元的多種測量模式下的零點校準數據存入所述存儲単元中；提供給中央處理單元調用；實時場景參數值採集単元，用於採集被測氣體實時場景參數；數據處理単元，與所述多模式校零単元及中央處理單元連接，用於對紅外傳感器測得的氣體濃度數據進行初步的實時處理，將結果輸出至中央處理單元；模式判斷単元，與所述實時場景參數值採集単元及中央處理單元連接，用於根據所述實時場景參數值採集單元採集的參數值，選擇對應的測量模式。
8.根據權利要求7所述的ー種氣體濃度測量設備，其特徵在幹，所述的氣體濃度測量裝置還包括濃度轉換單元，與所述紅外傳感器、實時場景參數值採集単元、模式判斷単元分別連接，用於將所述紅外傳感器単元的信號換算成氣體的濃度信號，該濃度轉換單元從模式判斷單元獲得測量模式信息，該濃度轉換單元將濃度信號輸出後，經數據處理單元處理提供至實時場景參數值採集単元。
9.根據權利要求7所述的ー種氣體濃度測量設備，其特徵在幹，所述的實時場景參數值採集単元包括溫度監測單元，與所述模式判斷單元連接，用於監測環境溫度，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。
10.根據權利要求7所述的ー種氣體濃度測量設備，其特徵在於，所述的實時場景參數值採集単元包括濃度監測單元，與所述模式判斷單元連接，用於監測氣體濃度狀況，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。
11.根據權利要求7所述的ー種氣體濃度測量設備，其特徵在於，所述的實時場景參數值採集単元包括呼吸監測單元，與所述模式判斷單元連接，用於監測長時間的呼吸狀態， 並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。
12.根據權利要求7所述的ー種氣體濃度測量設備，其特徵在幹，所述的實時場景參數值採集単元包括光源阻抗監測単元，與所述模式判斷單元連接，用於監測紅外光源的阻杭，並將測量得到的環境溫度信息輸入到模式判斷単元。
13.根據權利要求7所述的ー種氣體濃度測量設備，其特徵在於，所述的氣體濃度測量裝置還包括顯示單元，與中央處理單元連接，用於獲取並顯示中央處理單元輸出的信息； 氣體採樣單元及氣體排出単元，氣體採樣單元與患者的呼吸氣路連通，用於抽取獲得部分的被測氣體，該部分氣體會通過紅外光源和紅外傳感器的光路；氣體排出単元與氣體採樣単元通過氣管相連，用於將採樣的氣體排出。
全文摘要
本發明為一種高可靠性的氣體濃度測量方法和裝置。本發明採用預設場景參數範圍閾值及對應場景紅外光源功率值；然後系統校零，完成在預設裝置測量時間氣體濃度測量，將其獲得的實時場景參數值與預設場景參數範圍閾值進行比較；若獲得的實時場景參數值不在所述預設場景參數範圍閾值內，則返回；若在範圍內，則採用對應場景紅外光源功率工作，提取計算零點後，對所述預設測量時間內的紅外光信號進行採集、分析和計算，完成在預設測量時間的氣體濃度測量後返回。該方法可以根據不同應用場景靈活的調整紅外光源的驅動功率，在滿足系統測量需求的前提下，有效提高了紅外光源的工作壽命，提高了系統的長期可靠性，降低了系統功耗和硬體成本。
文檔編號G01N21/35GK102608060SQ201210064829
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月9日
發明者陳璐 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司