【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于醫(yī)學(xué)科研檢測設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種呼吸氣體采集裝置、控制方法、終端、介質(zhì)及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、運(yùn)動(dòng)心肺功能測試儀是通過對運(yùn)動(dòng)過程中氣體代謝指標(biāo)如耗氧量、二氧化碳排出量、呼吸頻率、通氣量、心率等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，并利用軟件分析人體的最大攝氧量、無氧閾和氧債等多項(xiàng)指標(biāo)的儀器設(shè)備。心肺功能測試儀所測得的數(shù)據(jù)可用于來評價(jià)人體的心肺功能，肺活量指數(shù)、基礎(chǔ)代謝率、脂肪代謝等水平；以及實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)評估，心肺功能預(yù)警等用途，在醫(yī)用診斷與臨床研究、康復(fù)及健身的評估等領(lǐng)域有廣泛用途和重要價(jià)值。運(yùn)動(dòng)心肺功能測試儀主要有便捷式和專業(yè)型兩種類型，本專利技術(shù)專利主要針對專業(yè)型心肺功能測試儀存在的問題進(jìn)行改進(jìn)。
2、隨著氣體代謝測試技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外許多品牌的心肺功能測試儀產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，但由于商業(yè)原因，不同儀器的分析原理和計(jì)算方法等內(nèi)容都未公開，相關(guān)儀器的信度效度研究文獻(xiàn)層出不窮且結(jié)論不一，其中最根本的原因還是專業(yè)型心肺功能測試儀的氣體采集與檢測存在較大的問題。目前，在各大體育學(xué)院、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和康復(fù)醫(yī)療等研究場所常見的心肺功能測試儀的品牌為德國cortex儀器、美國max-ⅱ儀器等，上述設(shè)備采用一口氣一口氣測試技術(shù)，是指每呼出一口氣，流量傳感器便以預(yù)設(shè)的速度從中抽取氣體進(jìn)行分析，常用的流量傳感器量程范圍為0.1～12升/秒，分辨率為7毫升，誤差2％。雖然每次呼吸法這種測試方式提高了氣體分析速度，且可減少呼吸周期中由于氣體采樣少而造成的誤差，然而，人體肺部存在不進(jìn)行氣體交換的解剖無效腔和肺泡無效腔，此外，人體在安靜狀態(tài)下和運(yùn)動(dòng)過程中的
3、通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：
4、(1)相較于將呼出氣體做“抽樣檢測”的一口氣一口氣測試法，還有一種古老而經(jīng)典的氣體采集檢測方式“全部檢測法”：道格拉斯袋測試法，此方法至今仍被學(xué)術(shù)界視為氣體代謝分析的“金標(biāo)準(zhǔn)”。道格拉斯袋測試法是操作者用氣囊收集受試者在運(yùn)動(dòng)過程中呼出的所有氣體，再做氣體分析的操作方式。然而，由于要不斷更換氣囊致使該測試相當(dāng)繁瑣，并且后來的研究者發(fā)現(xiàn)此方法存在較多缺陷，比如：收集氣體時(shí)存在呼氣阻力、由于氣體擴(kuò)散會(huì)造成收集到的氣體損失、氣囊漏氣、進(jìn)行氣體檢測時(shí)囊袋清空不全等問題。
5、(2)現(xiàn)有的心肺功能測試儀主要存在三方面的不足：首先是每個(gè)廠家采用的傳感器種類繁多，導(dǎo)致使用不同心肺功能測試儀的結(jié)果無法相互比較。常見的有呼吸氣流流速計(jì)、熱絲氣流流量計(jì)或渦輪流量傳感器，其中的原理分別是根據(jù)熱絲降溫的大小、渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的速度來擬合與呼氣流速相關(guān)的曲線，因而，此類用傳感器測試氣體流量的方法均可視為間接測試，容易產(chǎn)生誤差，且需要經(jīng)常校準(zhǔn)與維護(hù)才能保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次，傳感器的采樣方式為控制程序設(shè)定在固定時(shí)間內(nèi)抽取呼出的一口氣中的氣體，由于人體呼吸千變?nèi)f化，難以保證每次都收集到合適的氣體，因而，與之配套的軟件界面上氣體含量-時(shí)間曲線存在細(xì)微波動(dòng)，困難導(dǎo)致無法判斷最大攝氧量或峰值攝氧量的情況發(fā)生。最后，現(xiàn)有的反應(yīng)時(shí)間極短的傳感器價(jià)格昂貴，廠家為了測試準(zhǔn)確性而采用此類傳感器，無疑增加了心肺功能測試儀的價(jià)格，讓不少科研場所難以負(fù)擔(dān)，甚至?xí)璧K相關(guān)科學(xué)研究的進(jìn)步。
6、解決上述問題的難度主要體現(xiàn)在：第一、設(shè)計(jì)一種誤差極小的氣體體積測量方式。相對于現(xiàn)有的用氣量傳感器間接測量氣體流量來計(jì)算體積的方法，本專利技術(shù)需要設(shè)計(jì)一種基于基本物理量的測量方式，力求將誤差降到最低；第二、在道格拉斯袋測試法的基礎(chǔ)上做改進(jìn)，尤其是解決收集氣體時(shí)存在呼氣阻力、進(jìn)行氣體檢測時(shí)囊袋清空不全的問題；第三、設(shè)計(jì)不依賴于高靈敏性傳感器的氣體采集方法。我們要實(shí)現(xiàn)全過程自動(dòng)化采集呼出氣體，同樣需要傳感器設(shè)備，那么選擇或設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)摹r(jià)格合適的傳感器尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種呼吸氣體采集裝置、控制方法、終端、介質(zhì)及應(yīng)用，以解決上述
技術(shù)介紹
中所提出的問題。
2、本專利技術(shù)技術(shù)方案如下：一種呼吸氣體采集裝置的控制方法，包括：
3、步驟一，上位機(jī)發(fā)出氣體交換閥門命令，同時(shí)該指令發(fā)送至輔助氣體收集與排出控制模塊；
4、步驟二，隨著氣體交換閥門的轉(zhuǎn)換，進(jìn)氣桶從輔助收集氣體的狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為輔助氣體快速排出狀態(tài)，排氣桶從輔助氣體快速排出狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為平衡氣壓、輔助氣體收集狀態(tài)。
5、進(jìn)一步，所述步驟一中，氣體交換閥門位于浮筒內(nèi)，上位機(jī)控制氣體交換閥門的方法包括：
6、步驟a：系統(tǒng)參數(shù)初始化，在上位機(jī)顯示界面上設(shè)定單個(gè)浮筒收集氣體的體積設(shè)定值ls；
7、步驟b：開啟浮筒氣體交換閥門，呼出氣體進(jìn)入氣體儲(chǔ)存裝置；
8、步驟c：當(dāng)人體呼出氣體體積l≥ls時(shí)，進(jìn)入下一步驟d；
9、步驟d：檢測人體呼吸狀態(tài)是否為呼氣完成，否則繼續(xù)收集，等待至呼吸完成，是則進(jìn)入步驟e；
10、步驟e：轉(zhuǎn)換浮筒氣體交換閥門，呼出氣體進(jìn)入另一氣體儲(chǔ)存裝置。
11、進(jìn)一步，所述步驟d中，上位機(jī)實(shí)時(shí)接收人體呼吸狀態(tài)的數(shù)據(jù)，當(dāng)呼出氣體體積達(dá)到設(shè)定值，且判斷人體處于呼氣結(jié)束狀態(tài)時(shí)，立即控制浮筒氣體進(jìn)出交換閥門，轉(zhuǎn)換至另一浮筒進(jìn)出氣體，以使下一口呼出的氣體進(jìn)入另一浮筒。
12、本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種呼吸氣體采集裝置包括：
13、上位機(jī)，與氣體進(jìn)出管道交換閥門裝置相連接，用于收集處理與分析所測得的數(shù)據(jù)；
14、氣體進(jìn)出管道交換閥門裝置，與上位機(jī)相連接，用于接受上位機(jī)的命令，按指令轉(zhuǎn)換氣體進(jìn)出管道；
15、氣體進(jìn)出管道裝置，連接氣體儲(chǔ)存裝置，用于引導(dǎo)人體呼吸氣體進(jìn)行收集與排放；
16、氣體儲(chǔ)存裝置，與輔助氣體收集與排出控制模塊相連接，用于暫時(shí)儲(chǔ)存氣體；
17、輔助氣體收集與排出控制模塊，其與氣體儲(chǔ)存裝置相連接，用于輔助氣體收集與排出；
18、氣量傳感器，與氣體儲(chǔ)存裝置相連接，采用脈沖方式將氣體體積上傳至上位機(jī)。
19、進(jìn)一步，所述輔助氣體收集與排出控制模塊包括控制器、電機(jī)、氣壓平衡裝置、輔助氣體排出裝置和第一位置傳感器、第二位置傳感器；
20、所述電機(jī)與控制器相連接，起到釋放與回收拉繩的作用；所述氣壓平衡裝置為配重塊，通過同步帶與氣體儲(chǔ)存裝置相連，在收集氣體的時(shí)候，配重塊向下運(yùn)動(dòng)，用于平衡浮筒內(nèi)氣體的壓力；輔助氣體排出裝置通過拉繩與電機(jī)相連接，緊挨著氣壓平衡裝置，并利用第一位置傳感器保持其間的距離，在輔助排出浮筒內(nèi)的氣體時(shí)，電機(jī)回收拉繩，輔助氣體排出裝置可推動(dòng)配重塊向上運(yùn)動(dòng)，用于快速排出浮筒內(nèi)的氣體，為下一次收集氣體做準(zhǔn)備；
21、所述輔助氣體排出裝置和配重塊在電機(jī)回收拉繩的過程中一同向上運(yùn)動(dòng)，到頂點(diǎn)處有第二位置傳感器，用于檢測氣體儲(chǔ)存裝置的零點(diǎn)位置，到此位置時(shí)，輔助氣體排出裝置和配重塊在控制器的作用下停止運(yùn)作。
22、進(jìn)一步，所述氣體儲(chǔ)存裝置包本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種呼吸氣體采集裝置的控制方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的呼吸氣體采集裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟一中，氣體交換閥門位于浮筒內(nèi)，上位機(jī)控制氣體交換閥門的方法包括：
3.如權(quán)利要求1所述的呼吸氣體采集裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟d中，上位機(jī)實(shí)時(shí)接收人體呼吸狀態(tài)的數(shù)據(jù)，當(dāng)呼出氣體體積達(dá)到設(shè)定值，且判斷人體處于呼氣結(jié)束狀態(tài)時(shí)，立即控制浮筒氣體進(jìn)出交換閥門，轉(zhuǎn)換至另一浮筒進(jìn)出氣體，以使下一口呼出的氣體進(jìn)入另一浮筒。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述控制方法的呼吸氣體采集裝置，其特征在于，所述呼吸氣體采集裝置包括：
5.如權(quán)利要求4所述的呼吸氣體采集裝置，其特征在于，所述輔助氣體收集與排出控制模塊包括控制器、電機(jī)、氣壓平衡裝置、輔助氣體排出裝置和第一位置傳感器、第二位置傳感器；
6.如權(quán)利要求4所述的呼吸氣體采集裝置，其特征在于，所述氣體儲(chǔ)存裝置包括固定桶與浮筒，固定桶內(nèi)含有液體，浮筒倒置于固定桶內(nèi)，用于收集呼出的氣體。
7.如權(quán)利要求4所述的呼吸氣體采集裝置，其特征在于，所述
8.一種信息數(shù)據(jù)處理終端，其特征在于，所述信息數(shù)據(jù)處理終端包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述控制方法。
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述控制方法。
10.一種如權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述控制方法在體育運(yùn)動(dòng)心肺功能測試上的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種呼吸氣體采集裝置的控制方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的呼吸氣體采集裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟一中，氣體交換閥門位于浮筒內(nèi)，上位機(jī)控制氣體交換閥門的方法包括：
3.如權(quán)利要求1所述的呼吸氣體采集裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟d中，上位機(jī)實(shí)時(shí)接收人體呼吸狀態(tài)的數(shù)據(jù)，當(dāng)呼出氣體體積達(dá)到設(shè)定值，且判斷人體處于呼氣結(jié)束狀態(tài)時(shí)，立即控制浮筒氣體進(jìn)出交換閥門，轉(zhuǎn)換至另一浮筒進(jìn)出氣體，以使下一口呼出的氣體進(jìn)入另一浮筒。
4.一種實(shí)施權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述控制方法的呼吸氣體采集裝置，其特征在于，所述呼吸氣體采集裝置包括：
5.如權(quán)利要求4所述的呼吸氣體采集裝置，其特征在于，所述輔助氣體收集與排出控制模塊包括控制器、電機(jī)、氣壓平衡裝置、輔助氣體排出裝置和第一位置傳感器、第二位置傳...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳天宇，賀輝，尋紅星，方彩華，陽嘉倫，
申請(專利權(quán))人：湖南優(yōu)冠康體智能裝備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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