1. 传感器部门
  2. 热释电探测器在肺功能诊断中的应用
热释电探测器在肺功能诊断中的应用

运动状态下人体对气体的代谢分析

Vyaire Medical公司开发了用于诊断,治疗和随访呼吸系统疾病的设备。除此之外,还有用于肺功能诊断的肺活量测量系统,以及 VyntusTM CPX。这其中就集成了来自InfraTec的热释电探测器LMM-242。

我们的身体必须能够为所需工作提供必要的体能,以将身体性能发挥到最佳状态。这种体能主要是由碳水化合物、脂肪和蛋白质在氧气的燃烧作用下分解产生的(有氧代谢)。除了食物摄入外,身体还需要根据负荷为肌肉的新陈代谢过程提供足够的氧气。与任何其他燃烧过程一样,这个过程也会产生二氧化碳(CO2),二氧化碳从肌肉细胞中排出,然后通过呼吸排出体外。

我们的身体有很多功能,它们像齿轮一样相互连结,相互作用。如果人体的器官或器官系统以任何方式受损,他们将无法应对施加在他们身上日益增加的负荷。在这种情况下,在肺活量呼吸测定法中获得的测量参数的特征模式,可以提供关于哪些器官导致损伤的重要信息。

肺活量呼吸测量法是通过测量或计算气体代谢以及各种其他参数来确定人体在体力消耗期间的表现。

肺活量呼吸测定法在心脏病学、肺病学或运动医学中都是很有价值的鉴别诊断。此外,它现在也已成为职业医学、康复或麻醉学等领域的常规标准程序,可用于术前风险评估。

在肺活量呼吸测定法过程中,患者在自行车测力仪或跑步机上运动约 8 至 12 分钟,强度逐渐增加。同时,患者的身体也连接到测量系统,连续记录每分钟的呼气量、呼吸频率、心率,摄氧量、二氧化碳释放值等参数。

Patient being stationary bike tested on Vyaire's Vyntus™ CPX Metabolic Cart.

测量范围 0 – 2000 瓦

对于具有能耗测量功能的插座,0 - 2000瓦的测量范围并不算很高。然而,这是测量人体代谢率的一个挑战。在如此高的体能消耗下,心率每分钟可能超过200次,呼吸频率每分钟可超过70次。这意味着平均的吸气和呼气时间小于500毫秒,在此期间气体流量和成分发生的变化,必须通过设备进行快速测量。

只有通过优化速度的测量方法,才能实现对每次呼吸时吸入和呼出气体的实时分析。为了精确测量吸入的氧气和呼出的二氧化碳,除了需要合适的快速流量传感器外,还需要上升时间为75毫秒的快速气体传感器。

反应迅速、测量精度高且经济实用的气体传感器的应用领域并不多。市场上通常只有满足这三个标准中的两个标准的产品。因此,Vyaire Medical会根据客户的需求对气体传感器进行定制化的开发和生产。

对于测量二氧化碳的非色散红外传感器,必须对气动、红外光源、探测器、信号处理和应用软件的相互作用进行优化,使其满足其所需。通过使用InfraTec的双通道热释电探测器LMM-242,可以实现这一需要。除了二氧化碳的测量通道外,该探测器还有一个参考通道,用于补偿红外光源的波动。LMM-242 的集成运算放大器允许使用精益的模拟信号处理,并提高抗电磁干扰的能力,增加了探测器的稳定性。

Planar Multi Channel Detector LMM-242

除气体分析外,采样也起着重要作用:吸气和呼气之间的温度波动,以及呼出空气中高达6%的高比例水蒸气,都需要采取技术措施来避免或补偿信号污染和传感器的交叉灵敏度。结合不同的信号滤波器和校正算法,以及能应对不同测量环境条件的传感器,可以确保得到高度精确的测量值。

关于Vyaire

Vyaire Medical 公司解决了客户在肺功能诊断和测力肺活量呼吸测量领域中面临的挑战。VyntusTM CPX是肺活量测量系统在拥有超过60年开发经验的研究成果。强大的 VyntusTM CPX 是一个精确、可靠的系统,可捕捉受试者的代谢反应。该系统运用范围广泛且灵活 - 从儿童到成人,从病人到竞技运动员均可适用。

现代技术的发展减少了肌力测试领域的很多额外工作量,也增加了更多评估和诊断的可能性。除了例如摄氧量等单个测量值外,也更强调数据动态变化的图形处理。

热释电探测器在实践中的应用

热释电探测器的优点之一是其应用的广泛性。对气体及气体混合物的分析和检测,对有机和无机化合物的物质成分探测,以及对火焰的监测 —— 所有这些都让热释电探测器在众多行业的不同应用领域中有重大意义。通过精选的案例分享,您可以对探测器的应用有更详细的了解,也许还能从中获得能满足您测量和测试方案需求的宝贵灵感。

更多信息

Pyroelectric detectors in the NDIR gas analysis - Picture Credits: © Juergen Faelchle / Fotolia.com

NDIR气体分析用红外探测器

热释电探测器可以广泛用于气体分析领域,从环境监测到气体泄漏检测,从钢铁成分分析到医疗检测,麻醉气体等。

平面多通道探测器

在不同的标准平面多通道检测器之间进行选择

  • 双通道,三通道和四通道封装

  • 个性化定制产品,例如,可选JFET,运算放大器,内置分光装置等。

Pyroelectric detectors in the NDIR gas analysis - Picture Credits: © Juergen Faelchle / Fotolia.com

NDIR气体分析用红外探测器

热释电探测器可以广泛用于气体分析领域,从环境监测到气体泄漏检测,从钢铁成分分析到医疗检测,麻醉气体等。

平面多通道探测器