[其他]高靈敏度呼吸傳感器

在審

• 申請號: 101985000000720
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003421B
• 公開（公告）日: 1989-03-01
• 發明（設計）人: 張開遜
• 申請（專利權）人: 張開遜
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種高靈敏度呼吸傳感器，采用具有金屬感溫面的Ｐ－Ｎ結、肖特基二極管或晶體管作呼吸傳感器，工作在低于呼吸氣流溫度或高于呼吸氣流溫度的兩種不同狀態，置于呼吸氣流通道上與其交換熱量引起電參數變化，以此變化量為表征相應呼吸過程的電信號。因響應時間短、輸出電平高、內阻低、對呼吸過程擾動小。可以檢測微弱的呼吸，識別呼吸過程急促的細節變化，用于要幼兒和危重病人監護、疾病診斷及手術過程麻醉監測，并可據此構成大范圍的集中呼吸監測系統。

本發明屬于生物醫學工程領域，屬于根據呼吸氣流熱物理性質取得人或動物呼吸參數的高靈敏傳感器發明。

根據呼吸氣流熱物理參數取得呼吸訊號的傳感器有三種，第一種采用置于呼吸氣流中的熱電偶作為傳感器測量呼吸氣流溫差，第二種采用半導體熱敏電阻作溫度傳感器置于呼吸氣流中測量溫度或散熱量，第三種根據熱線風速計原理采用加熱的細金屬絲作傳感器置于呼吸氣流通道上，測量金屬絲由于環境散熱條件變化而引起的電阻變化或加熱功率變化。第一種傳感器流阻小;對氣流擾動小，但輸出電平很低，為訊號后續處理造成困難。第二種傳感器成本低，但由于半導體熱敏電阻有一層絕緣包膜復蓋著感溫體，響應速度低，不能檢測微弱的呼吸過程和反映呼吸過程的細節變化。第三種傳感器靈敏度較高，但檢測元件所占空間大，耗電多，易損，成本高。以上方法的如SU944537、SU946508、SU940743等。

本發明針對上述傳感器的局限性提出一種新的方案，以應目前生理研究、醫學臨床診斷護理之急需。其內容如下。

采用具有金屬感溫面的p-n結、肖特基二極管或晶體管作呼吸傳感器，通過所說的金屬感溫面與呼吸氣流進行熱量交換引起p-n結、肖特基二極管或晶體管電參數變化，以此電參數的變化量做為表征相應呼吸過程的電信號。這種具有金屬感溫面的p-n結、肖特基勢壘二極管或晶體管有兩種工作狀態，在第一種工作狀態下其溫度低于呼吸氣流溫度，通過金屬感溫面從呼吸氣流吸取熱量，引起自身溫度變化，輸出與自身溫度變化量相關的電信號。在第二種工作狀態下其溫度高于呼吸氣流溫度，通過金屬感溫面向呼吸氣流散發熱量，由于呼吸氣流熱物理性質的差異，在呼出和吸入氣流中散發的熱量不相同，在加熱功率不變的情況下引起自身溫度變化，在保持自身溫度不變的情況下引起加熱功率變化，輸出與自身溫度變化量或加熱功率變化量相關的電信號。

呼吸信號產生過程發生在上述器件的結區內，結區所占的空間很小，可以保證采用以上方法檢測呼吸信號時具有小的氣流阻力和小的熱容量。金屬介質兼做上述器件的保護界面和感溫面，上述器件通過金屬介質直接與呼吸氣流交換熱量，由于金屬材料導熱系數遠大于絕緣材料，可以保證以上方法檢測呼吸信號具有高的響應速度。

上述器件以低熱阻方式附著在金屬感溫面上，附著方式可采用燒結、焊接、粘結和鑲嵌。器件管芯不與金屬感溫面接觸的部分復以防水絕緣材料，構成呼吸信號檢測元件。

呼吸信號檢測元件具有背向呼吸氣流的外引線，外引線敷以柔軟的薄絕緣材料，元件可以用水或酒精類溶劑清洗。感溫金屬面可采用銀、鎳或電鍍的銅。檢測元件有四種安裝方式：1.直接置于氣管或鼻腔及其近旁定向氣流中，無護管套筒。2.置于柱形導管內，與此管相對位置固定。導管直接插入鼻腔或通過柔軟的連結管（例如乳膠管）與鼻腔相通，呼吸氣流通過該導管。3.采用“Y”形三通導管，上方兩根分別與同一觀測對象的左右鼻孔相通，感溫元件置于下方導管內，感受會合氣流的熱物理效應，以消除單側鼻腔流阻變化產生的測量誤差（例如只用一只鼻孔的氣流取訊號，則可能由于觀測過程中鼻粘膜充血堵塞氣流消失，呼吸氣流全部通過另一側鼻孔而出現錯誤的“窒息”訊號）。4.在輸氧時，將感溫元件置于口罩、面罩、鼻罩中有氣流往復運動的空間位置。

在監測同一個呼吸對象時，上述器件可單獨使用，也可以多個同時使用。在同時使用兩個器件時，可以使其中一個置于穩定空氣溫場中，另一個置于呼吸氣流溫場中，利用二者輸出信號的差做為反映呼吸過程的電訊號。也可以使兩個都置于呼吸氣流中，其中一個感受吸入氣流訊號，另一個感受呼出氣流訊號，利用二者輸出訊號的差做為反映呼吸過程的電信號。