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原文传递麻醉气体识别及测量的装置和方法

专利名称：	麻醉气体识别及测量的装置和方法
摘要：	为了提供一种麻醉气体识别及测量装置和方法，本申请所述麻醉气体识别及测量装置包括发出红外光的红外光源，通入麻醉气体的气室，检测红外光信号强度的红外探测器及微控制器，所述红外探测器至少包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道、第二通道以及第三通道前端分别安装有第一红外滤光片、第二红外滤光片以及第三红外滤光片，所述微控制器根据红外探测器测得的红外光的信号强度和存储单元中存储的信息判断待测麻醉气体种类并计算待测麻醉气体浓度的计算单元及显示待测麻醉气体种类和浓度的显示装置。本申请麻醉气体的识别及测量方法简单，易于实现，且利于麻醉气体识别及测量装置的小型化。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏万联达医疗科技有限公司
发明人：	董树怀;费成振;池泽松;曹新祥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910352400.1
公开号：	CN110006836A
代理机构：	南京卓知策专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	谌丹
分类号：	G01N21/3504(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	215300 江苏省苏州市昆山市高新区祖冲之路1699号综合楼北楼1210室
主权项：	1.一种麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：包括发出红外光的红外光源(10)，通入麻醉气体的气室(20)，检测红外光信号强度的红外探测器(30)及微控制器(50)，所述红外探测器(30)至少包括第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)，所述第一通道(CH1)、第二通道(CH2)以及第三通道(CH3)前端分别安装有第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)以及第三红外滤光片(P3)，所述第一红外滤光片(P1)中心波长对应波段的红外光无法被CO2，N2O和各种麻醉气体吸收，所述第二红外滤光片(P2)中心波长对应的波段红外光能够被各种麻醉气体吸收，所述第三红外滤光片(P3)中心波长对应波段的红外光被各种麻醉气体有差异的吸收，所述微控制器(50)包括存储单元(501)、根据红外探测器(30)测量的信号强度和存储单元(501)中存储的信息判断待测麻醉气体种类并计算待测麻醉气体浓度的计算单元(502)及显示待测麻醉气体种类和浓度的显示装置(60)，存储单元(501)存储的信息包括多个已知的单种麻醉气体特征系数和各已知的单种麻醉气体的标定曲线。 2.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述第一红外滤光片(P1)与第一通道(CH1)的位置固定，第二红外滤光片(P2)与第二通道(CH2)的位置固定，第三红外滤光片(P3)与第三通道(CH3)的位置固定。 3.根据权利要求2所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)排列于同一平面，且第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)及第三红外滤光片(P3)至红外光源(10)的距离均相等。 4.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述第一通道(CH1)前端的第一红外滤光片(P1)的中心波长为4.75um，第二通道(CH2)前端的第二红外滤光片(P2)的中心波长为8.9um，所述第三通道(CH3)前端的第三红外滤光片(P3)的中心波长为8.25um。 5.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述麻醉气体识别及测量装置还包括用于测量CO2气体浓度的第四通道(CH4)，所述第四通道(CH4)的前端安装有与第四通道位置固定的第四红外滤光片(P4)，所述第四红外滤光片(P4)的中心波长为4.26um。 6.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述红外光源(10)为黑体光源。 7.根据权利要求1所述的麻醉气体识别及测量装置，其特征在于：所述麻醉气体识别及测量装置还包括提供气压以及温度补偿数据以对麻醉气体浓度进行修正的大气压传感器(80)和温度传感器(90)。 8.一种麻醉气体识别及测量的方法，包括使用如权利要求1至7中任一项所述的麻醉气体识别及测量装置的方法，其特征在于：所述麻醉气体识别及测量的方法包括以下步骤：步骤一，使存储单元(501)存储多个已知的单种麻醉气体的特征系数及标定曲线；步骤二，向气室(20)通入一种待测麻醉气体，使用红外探测器(30)的第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)分别测量红外光源(10)发射的红外光被该待测麻醉气体吸收后通过第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)和第三红外滤光片(P3)的信号强度；步骤三，将红外探测器(30)检测到的信号强度传输至计算单元(502)，计算单元(502)根据该红外探测器(30)检测到的信号强度和存储单元(501)中存储的信息得到该麻醉气体的种类和浓度；步骤四，显示装置(60)显示该待测麻醉气体的种类和浓度。 9.根据权利要求8所述的麻醉气体识别及测量的方法，其特征在于：步骤一包括：首先，向气室(20)中通入一个已知的单种麻醉气体；其次，分别用红外探测器的第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)分别测量出红外光被该已知的单种麻醉气体吸收后通过第一红外滤光片(P1)、第二红外滤光片(P2)和第三红外滤光片(P3)的信号强度，计算单元(502)根据该信号强度由式一计算该已知的单种麻醉气体的吸光度， n＝1代表第二通道(CH2)，n＝2代表第三通道(CH3)；τn为麻醉气体对第二红外滤光片(P2)和第三红外滤光片(P3)中心波长对应波段的红外光的吸光度；I0Tn为第二通道(CH2)和第三通道(CH3)在无气体吸收时检测到的信号强度；I0ref为第一通道(CH1)在无气体吸收时检测到的信号强度；ISTn为气室(20)中充入麻醉气体之后第二通道(CH2)和第三通道(CH3)检测到的信号强度；ISref为气室(20)通入麻醉气体之后第一通道(CH1)检测到的信号强度；αn为麻醉气体对第二红外滤光片(P2)和第三红外滤光片(P3)中心波长对应波段的红外光的吸收系数；C为待测麻醉气体浓度；L为红外光在气室(30)中的吸收光程；然后，计算单元(502)根据该已知的单种麻醉气体对第二红外滤光片(P2)和第三红外滤光片(P3)中心波长对应波段的红外光的吸光度由式二和式三分别计算该已知的单种麻醉气体的特征系数以及标定曲线， C＝F(τ)＝F(αCL)………………………(式三) 向气室(30)中依次通入多个已知的单种麻醉气体，重复以上步骤，得到多个已知的单种麻醉气体的特征系数以及标定曲线；最后，将多个已知的单种麻醉气体的特征系数以及标定曲线存储在存储单元(501)中。 10.根据权利要求8所述的麻醉气体识别及测量的方法，其特征在于：步骤三包括：首先，计算单元(502)根据第一通道(CH1)、第二通道(CH2)和第三通道(CH3)测量出的红外光被该待测麻醉气体吸收后的信号强度得到该待测检麻醉气体的特征系数；其次，将该待测麻醉气体的特征系数与存储单元(501)中存储的多个已知的单种麻醉气体的特征系数相比较，识别该待测麻醉气体的种类；然后，计算单元(502)根据识别出的待测麻醉气体的种类从存储单元(501)中存储的多个已知的单种麻醉气体的标定曲线中选择与待测麻醉气体对应的标定曲线；最后，计算单元(502)根据红外探测器(30)的测量出该待测麻醉气体的信号强度计算得到该待测麻醉气体的吸光度，并根据该吸光度和待测麻醉气体的标定曲线得到出该待测麻醉气体的浓度。
所属类别：	发明专利