一種醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)傳感器及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鹽霧濃度傳感器，尤其涉及一種醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)傳感 器，屬于醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域，主要用于對(duì)醫(yī)用霧化器噴出的鹽霧濃度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)用霧化器是利用霧化吸入方法治療各種呼吸道疾病的一種設(shè)備，屬于醫(yī)療器 械。霧化吸入療法采用醫(yī)用霧化器將藥物（溶液或粉末）分散成微小的霧滴或微粒，使其 懸浮于氣體中，并進(jìn)入呼吸道及肺部沉積，以達(dá)到呼吸道粘膜濕潤(rùn)、消炎祛痰、解痙、平喘等 治療目的，這種治療方法可適用于各種呼吸道急慢性炎癥和哮喘等疾病的治療。目前醫(yī)用 霧化器主要分為兩種：超聲波霧化器和壓縮霧化器。在霧化吸入治療中，通常需要按需隨時(shí) 改變用藥量，調(diào)節(jié)藥粉霧的濃度，可是目前藥粉霧化裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，送藥方式粗放，霧化濃 度檢測(cè)及其過(guò)程控制缺乏，造成霧化濃度不穩(wěn)定，影響治療效果。
[0003] 目前顆粒物濃度檢測(cè)方面的專利和產(chǎn)品主要用于對(duì)空氣環(huán)境中工廠生產(chǎn)、可燃物 燃燒、汽車尾氣等活動(dòng)產(chǎn)生的粉塵顆粒大小和濃度檢測(cè)，如發(fā)明專利（CN103782162A)公開(kāi) 了一種顆粒物傳感器及顆粒物傳感器的制造方法，包括絕緣體和在絕緣體的主表面上相互 間隔地配置的一對(duì)電極，特點(diǎn)在于通過(guò)抑制大粒徑的PM向電極之間附著而導(dǎo)致的電極的 導(dǎo)電性突變，達(dá)到減小傳感器輸出偏差的目的。由于空氣環(huán)境中顆粒物成分復(fù)雜、粒徑不 均勻且流動(dòng)速度較慢，而醫(yī)用霧化器中鹽霧成分單一、粒徑均勻且較小、流動(dòng)速度較快且濃 度較高，因此一般空氣環(huán)境中顆粒物檢測(cè)方法在顆粒成分、粒徑、流動(dòng)速度、濃度以及使用 環(huán)境等方面與醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)存在很大差別，對(duì)醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)并不適 用。
[0004] 針對(duì)于顆粒物大小和濃度檢測(cè)的已有采用光敏半導(dǎo)體的光電檢測(cè)方法，如發(fā) 明專利（CN102323193A) -種激光散射法空氣顆粒分布測(cè)量方法及裝置和發(fā)明專利 (CN103674797A)顆粒物濃度檢測(cè)傳感器等，其中光電探測(cè)器件主要為雪崩光敏二極管、光 敏二極管和光電倍增管等，然而雪崩光敏二極管和光電倍增管均需要很高的工作電壓，增 加了電路的復(fù)雜程度，光敏二極管靈敏度較低，不適用于較小粒徑的顆粒物濃度檢測(cè)；實(shí)用 新型專利（CN203551443A)公開(kāi)了一種內(nèi)置風(fēng)機(jī)式顆粒物傳感器，在線路板上設(shè)置激光二 極管驅(qū)動(dòng)電路、激光二極管、光敏半導(dǎo)體、運(yùn)算放大器、MCU、串行接口芯片和接插件，其中激 光二極管與光敏半導(dǎo)體成60°安裝，在光敏半導(dǎo)體前面設(shè)有凸透鏡，在對(duì)應(yīng)傳感器風(fēng)道的 出風(fēng)口處設(shè)置風(fēng)機(jī)，用于對(duì)環(huán)境中PM2. 5進(jìn)行檢測(cè)，上述裝置中形狀不規(guī)則的檢測(cè)區(qū)域容 易對(duì)醫(yī)用霧化器的輸出氣流造成影響，影響檢測(cè)精度，且安裝困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于以上不足，本發(fā)明考慮醫(yī)用霧化器鹽霧粒徑小、顆粒成分單一等特點(diǎn)，以及醫(yī) 用霧化器工作原理和導(dǎo)管形狀結(jié)構(gòu)具體要求，公開(kāi)了一種醫(yī)用霧化器專用的鹽霧濃度檢測(cè) 傳感器。
[0006] 本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：
[0007] -種醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)傳感器，包括殼體、前向小角散射光路和信號(hào)調(diào)理 檢測(cè)電路，所述前向小角散射光路和信號(hào)調(diào)理檢測(cè)電路均位于所述殼體內(nèi)部；
[0008] 所述殼體兩端分別設(shè)有鹽霧入口和鹽霧出口，所述殼體內(nèi)部設(shè)有氣流通道，所述 氣流通道的兩端分別與所述鹽霧入口和所述鹽霧出口相連通，所述殼體上設(shè)有傳感器接線 P ；
[0009] 所述前向小角散射光路包括半導(dǎo)體激光器、硅光電池和采光透鏡；所述半導(dǎo)體激 光器位于所述氣流通道的一側(cè)，所述采光透鏡和所述硅光電池位于所述氣流通道另一側(cè)， 所述硅光電池的光接收端位于所述采光透鏡的后方焦點(diǎn)位置；
[0010] 所述信號(hào)調(diào)理檢測(cè)電路的輸入端連接所述硅光電池的輸出端，所述信號(hào)調(diào)理檢測(cè) 電路的輸出端作為醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)傳感器的輸出端，所述信號(hào)調(diào)理檢測(cè)電路用于 將硅光電池輸出的光電流信號(hào)進(jìn)行處理后輸出模擬電壓。
[0011] 進(jìn)一步，所述殼體為方體；所述鹽霧入口、所述鹽霧出口和所述氣流通道均為圓柱 形；所述鹽霧入口和所述鹽霧出口均設(shè)有螺紋。
[0012] 進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)理檢測(cè)電路包括運(yùn)算放大器ApA1，電阻札、1?2、心、1^，電容(^、 Cf2;所述電阻R f和電容C f并聯(lián)后分別連接運(yùn)算放大器A ^的負(fù)端和輸出端，所述電阻R亦 兩端分別連接運(yùn)算放大器Atl的輸出端和運(yùn)算放大器A i的正端，所述電阻R 2的一端連接運(yùn) 算放大器Atl的正端并接地、所述電阻R 2的另一端連接運(yùn)算放大器A i負(fù)端，所述電阻R f2和 電容Cf2并聯(lián)后的兩端分別連接運(yùn)算放大器A i的負(fù)端和輸出端；所述運(yùn)算放大器A ^的負(fù)端 和正端作為所述信號(hào)調(diào)理檢測(cè)電路的輸入端，所述運(yùn)算放大器A1的輸出端作為所述信號(hào)調(diào) 理檢測(cè)電路的輸出端。
[0013] 進(jìn)一步，所述運(yùn)算放大器ApA1均采用AD820,所述電阻Rf2大小可調(diào)。
[0014] 進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光的波長(zhǎng)為760nm、功耗為50mw，所述娃光電池 采用2CR24。
[0015] 進(jìn)一步，所述氣流通道內(nèi)部涂有黑色吸光材料。
[0016] 進(jìn)一步，所述氣流通道內(nèi)徑屯在10~IOOmm之間，所述半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光與 氣流通道氣流方向的夾角α為30°~60°，所述采光透鏡與所述激光的第一個(gè)反射點(diǎn)a 的橫向距離范圍為〇· Zd1Ztan α~〇· Gd1Ztan α。
[0017] 本發(fā)明還提出了一種醫(yī)用霧化器鹽霧濃度檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0018] a.半導(dǎo)體激光器作為光源發(fā)出激光照射在待測(cè)鹽霧上，產(chǎn)生Mie散射；
[0019] b.利用采光透鏡匯聚散射光至硅光電池；
[0020] C.硅光電池將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流Ise;
[0021] d.采用信號(hào)調(diào)理檢測(cè)電路將硅光電池的電流Isc轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)Uq;
[0022] e.利用模擬電壓信號(hào)Uq與鹽霧濃度之間的函數(shù)關(guān)系計(jì)算得到待測(cè)鹽霧濃度。
[0023] 進(jìn)一步，所述步驟a還包括：計(jì)算鹽霧顆粒物的個(gè)數(shù)濃度N和質(zhì)量濃度C之間的關(guān) 系為： u 6C
[0024] --y πρ?
[0025] 其中，P為鹽霧顆粒物的密度，d為