Page 90 - 《中国医疗器械杂志》2025年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025 年 第49卷 第2期

设 计 与 制 造

文章编号：1671-7104(2025)02-0204-08

基于一体化气路的微流式呼气末二氧化碳监测系统的研制

1,2
【作 者】 刘亚男 ，宋学东 ，尹琦 ，康富豪 ，杭岩 ，叶继伦 1,2,3 ，张旭 1,2
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1,2
1,2
3
1 深圳大学 医学部 生物医学工程学院，深圳市，518037
2 深圳市生物医学工程重点实验室，深圳市，518037
3 深圳市惟拓力医疗电子有限公司，深圳市，518132
【摘 要】 呼气末二氧化碳监测是评估人体肺功能的重要手段，被广泛应用于临床急救、心肺复苏等领域。该文研制
了一套微流式呼气末二氧化碳（CO 2 ）监测系统，该系统采用一体化气路设计，进一步缩小了设备体积。
其通过计算差压信号的均方根（root mean square, RMS）值调控气路流量，使系统可稳定运行于
30 mL/min的流量状态。另外，该系统可以同时检测温度、压力等多种环境参数，实现对系统状态的监测和
对气体参数的补偿。测试结果显示，该系统各项指标均满足相关标准要求，为后续的工程化应用奠定了良
好的基础。
【关 键 词】 呼气末二氧化碳；非分散红外；微流式；气体检测
【中图分类号】 R197.39; TH77
【文献标志码】 A doi: 10.12455/j.issn.1671-7104.240382
Development of a Microstream End-Tidal Carbon Dioxide Monitoring
System with Integrated Gas Circuit
1,2
1,2
1,2
3
1,2
【 Authors 】 LIU Yanan , SONG Xuedong , YIN Qi , KANG Fuhao , HANG Yan , YE Jilun 1,2,3 , ZHANG Xu 1,2
1 School of Biomedical Engineering, Health Center, Shenzhen University, Shenzhen, 518037
2 Shenzhen Key Lab for Biomedical Engineering, Shenzhen, 518037
3 ShenZhen Witleaf Medical Electronics Co., Ltd., Shenzhen, 518132
【 Abstract 】 End-tidal carbon dioxide monitoring is an important means of evaluating human lung function and is
widely used in fields such as clinical emergency treatment and cardiopulmonary resuscitation. This paper
develops a microstream end-tidal carbon dioxide monitoring system. It adopts an integrated gas circuit
design to further reduce the size of the equipment. The system uses the method of calculating the root
mean square (RMS) of differential pressure signals to regulate the gas circuit flow, enabling the system to
stably operate at a flow state of 30 mL/min. In addition, by simultaneously detecting multiple environmental
parameters such as temperature and pressure, the system realizes system state monitoring and gas
parameter compensation. The test results show that various indicators of the system meet the
requirements of relevant standards, laying a good foundation for subsequent engineering applications.
【Key words】 end-tidal carbon dioxide, non-dispersive infrared, microstream, gas detection

0 引言 其一，EtCO 监测能够有效评估患者的通气状况，
2
为及时调整呼吸机设置或采取干预措施提供依
在临床实践中，全面且精确地监测患者的各项 据 ；其二，EtCO 浓度值的变化能够间接反映心
[2]
2
生理参数至关重要，而在心肺功能评估、麻醉手术 排血量的动态，为评估循环系统的功能提供额外的
实施及呼吸障碍疾病治疗过程中，呼气末CO 2 信息 。另外，在麻醉管理的全过程中，包括手术
[3]
end-tidal CO , EtCO ）浓度作为一项核心指标，
（ 2 2 期间及术后复苏阶段，持续监测EtCO 浓度对于确
2
不仅在重症监护室和麻醉科等临床领域占据重要 保患者安全、预防麻醉相关并发症及评估麻醉深度
[1]
地位，也是先进监护设备中不可或缺的检测项目 。 与恢复进展具有不可替代的作用 。
[4]

目前，在医用呼吸气体检测技术应用方面，多
收稿日期：2024-07-15
基金项目：深圳市科技重大专项（KJZD20230923114306013）；珠 数采用主流式或旁流式的气体采样结构 。其中，
[5]
海市人才项目（2120004000207-06）
作者简介：刘亚男，E-mail: 1823424930@qq.com 旁流式的检测系统采用单独的气体采样管来抽气，
通信作者：叶继伦，E-mail: yejilun@126.com 相对容易获得更高的精度。然而，由于其需要在主

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