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快速型氧氣傳感器和CO2在肺功能監測儀中的應用

快速型氧氣傳感器和CO2在肺功能監測儀中的應用

數據顯示,全球煙民11.5,每年約400萬人死于煙草引起的疾病。中國有3.16億煙民,1.8億吸煙者有煙癮,約有7.4億人被動吸煙。加之現在空氣污染日益嚴重,又伴隨新冠病毒全球性流行。這些外部因素對肺功能的損害不容小覷。有關專家認為,最好將肺功能檢查列入常規體檢項目中,特別是那些長期吸煙和被動吸二手煙的人群、經常接觸有害氣體或粉塵等危險因素的人群。


肺是人體的呼吸器官,也是人體重要的造血器官,肺主呼吸的功能,實際上是肺氣的宣發與肅降作用在氣體交換過程中的具體表現,即氧氣和二氧化碳的交換。肺中氣體交換的位置在肺泡中,并遵循擴散原理,即氣體分子從高分壓通過肺泡毛細血管膜(血液氣體屏障)擴散到低分壓,直到膜兩側的氣體壓力平衡。分壓是指某種氣體的壓力占混合氣體中氣體總壓力的百分比。肺泡氣體中的氧分壓高于肺泡膜毛細血管中的氧分壓,因此氧從肺泡通過肺泡膜擴散到毛細血管中,并與紅細胞中的血紅蛋白結合。血液中二氧化碳的分壓高于肺泡中的分壓,因此二氧化碳從血液擴散到肺泡中。由于二氧化碳的擴散能力是氧氣的20倍,在擴散障礙的情況下,主要是氧氣擴散障礙,可能會出現氧氣缺乏。擴散功能降低主要見于肺間質疾病,如彌漫性肺間質纖維化,而在其他情況下,如肺氣腫,由于肺泡壁破壞導致擴散面積減少,或貧血導致血紅蛋白減少,均可降低肺擴散。


為了確認肺部的狀況,就需要進行肺功能檢查,用到肺功能檢測儀。診斷慢性阻塞性肺疾。ê喎Q慢阻肺)的金標準就是肺功能檢查。用于檢測肺功能的各種儀器主要分兩種,身形小巧易于攜帶的稱為小肺,體積較大功能全面的稱為大肺”。




肺功能檢查對于早期檢出肺、氣道病變,鑒別呼吸困難的原因,診斷病變部位,評估疾病的病情嚴重度及其預后,評定藥物或其它治療方法療效,評估肺功能對手術的耐受力或勞動強度耐受力及對危重病人的監護等。


肺功能的試驗儀器主要由肺量計、氣體分析儀及壓力計組成,通過它們的組合,可測出肺功能的大多數指標,如肺容量、通氣、彌散、呼吸肌肉力量、氧耗量、二氧化碳產生量等,其中肺量計在肺功能檢測中最為常用。
其中肺功能中的氣體傳感器主要用作測定氣體成分(定性)和氣體濃度或壓力(定量)。有收集呼出氣體于氣體收集袋(Douglars’ bag)然后作平衡氣體分析及氣體實時分析(breath by breath)兩種常用的方法。由于傳感器的精度不斷提高和反應速度的加快,實時分析目前應用較為普遍。實時分析則對傳感器的響應時間要求比較高。

肺功能監測儀中檢測檢測耗氧量,推薦使用SENSORE的離子流氧化鋯電解質中電流的載體是氧離子,所以當電壓施加到氧化鋯電解槽時,氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子,氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制,隨著所施加的電壓逐漸增加,電解槽內的電流會達到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流,它與周邊環境中的氧氣濃度成正比,人體的呼吸頻率大概在3~5之間,SENSORE的離子流氧傳感器最高響應T90可達2S。




肺功能檢測參數中的CO2產生量推薦GSSCO2傳感器SprintIR系列,其使用獲得專利的 NDIR 固態 LED 光學技術,使傳感器能夠在不影響參數性能的情況下響應快速變化的二氧化。其中SprintIR-R 高速二氧化碳傳感器是一系列二氧化碳傳感器的一部分,旨在提供前所未有的高速測量能力。每秒最多可讀取 50 個讀數,非常適合需要以高重復率進行單獨測量或二氧化碳濃度快速變化的應用。




SprintIR-R利用氣體對紅外線的吸收原理檢測。常用的是CO2傳感器。該法測定準確、響應迅速,當氣流量>0.2L/min 時,CO2濃度響應值T90可達到1s。所以特別適用于肺功能檢測儀實時測定CO2濃度。

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