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快速型氧气传感器和CO2在肺功能监测仪中的应用

发布人:ofweekmall时间:2022-08-15来源:工程师

数据显示,全球烟民11.5亿,每年约400万人死于烟草引起的疾病。中国有3.16亿烟民,1.8亿吸烟者有烟瘾,约有7.4亿人被动吸烟。加之现在空气污染日益严重,又伴随新冠病毒全球性流行。这些外部因素对肺功能的损害不容小觑。有关专家认为,最好将肺功能检查列入常规体检项目中,特别是那些长期吸烟和被动吸二手烟的人群、经常接触有害气体或粉尘等危险因素的人群。

 

肺是人体的呼吸器官,也是人体重要的造血器官,肺主呼吸的功能,实际上是肺气的宣发与肃降作用在气体交换过程中的具体表现,即氧气和二氧化碳的交换。肺中气体交换的位置在肺泡中,并遵循扩散原理,即气体分子从高分压通过肺泡毛细血管膜(血液气体屏障)扩散到低分压,直到膜两侧的气体压力平衡。分压是指某种气体的压力占混合气体中气体总压力的百分比。肺泡气体中的氧分压高于肺泡膜毛细血管中的氧分压,因此氧从肺泡通过肺泡膜扩散到毛细血管中,并与红细胞中的血红蛋白结合。血液中二氧化碳的分压高于肺泡中的分压,因此二氧化碳从血液扩散到肺泡中。由于二氧化碳的扩散能力是氧气的20倍,在扩散障碍的情况下,主要是氧气扩散障碍,可能会出现氧气缺乏。扩散功能降低主要见于肺间质疾病,如弥漫性肺间质纤维化,而在其他情况下,如肺气肿,由于肺泡壁破坏导致扩散面积减少,或贫血导致血红蛋白减少,均可降低肺扩散。

 

为了确认肺部的状况,就需要进行肺功能检查,用到肺功能检测仪。诊断慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)的金标准就是肺功能检查。用于检测肺功能的各种仪器主要分两种,身形小巧易于携带的称为小肺,体积较大功能全面的称为大肺




肺功能检查对于早期检出肺、气道病变,鉴别呼吸困难的原因,诊断病变部位,评估疾病的病情严重度及其预后,评定****物或其它治疗方法疗效,评估肺功能对手术的耐受力或劳动强度耐受力及对危重病人的监护等。

 

肺功能的试验仪器主要由肺量计、气体分析仪及压力计组成,通过它们的组合,可测出肺功能的大多数指标,如肺容量、通气、弥散、呼吸肌肉力量、氧耗量、二氧化碳产生量等,其中肺量计在肺功能检测中最为常用。

其中肺功能中的气体传感器主要用作测定气体成分(定性)和气体浓度或压力(定量)。有收集呼出气体于气体收集袋(Douglars’ bag)然后作平衡气体分析及气体实时分析(breath by breath)两种常用的方法。由于传感器的精度不断提高和反应速度的加快,实时分析目前应用较为普遍。实时分析则对传感器的响应时间要求比较高。


肺功能监测仪中检测检测耗氧量,推荐使用SENSORE的离子流氧化锆电解质中电流的载体是氧离子,所以当电压施加到氧化锆电解槽时,氧气通过氧化锆盘被抽到阳极。如果给电解槽阴极加上一个带孔的盖子,氧气流向阴极的速率就会受到限制。受到这个速率的限制,随着所施加的电压逐渐增加,电解槽内的电流会达到饱和。这个饱和电流被称为极限电流,它与周边环境中的氧气浓度成正比,人体的呼吸频率大概在3~5之间,SENSORE的离子流氧传感器最高响应T90可达2S。


 

肺功能检测参数中的CO2产生量推荐GSSCO2传感器SprintIR系列,其使用获得专利的 NDIR 固态 LED 光学技术,使传感器能够在不影响参数性能的情况下响应快速变化的二氧化。其中SprintIR-R 高速二氧化碳传感器是一系列二氧化碳传感器的一部分,旨在提供前所未有的高速测量能力。每秒最多可读取 50 个读数,非常适合需要以高重复率进行单独测量或二氧化碳浓度快速变化的应用。




SprintIR-R利用气体对红外线的吸收原理检测。常用的是CO2传感器。该法测定准确、响应迅速,当气流量>0.2L/min 时,CO2浓度响应值T90可达到1s。所以特别适用于肺功能检测仪实时测定CO2浓度。




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关键词: 氧气传感器

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