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四方光電呼氣末二氧化碳傳感器在臨床監測中的關鍵作用

來源:四方光電股份有限公司   2025年04月25日 15:03  
  ETCO2監測的臨床應用

  在醫學臨床監測中,呼氣末二氧化碳(ETCO2)是一項十分重要的生理參數,可以反映病人的代謝、通氣和循環狀態,被認為是除體溫、呼吸、脈搏、血壓、動脈血氧飽和度以外的第六個基本生命體征。2017年,國內急診/重癥相關專家小組制定了《急診呼氣末二氧化碳監測專家共識》,總結了ETCO2監測在氣道定位、呼吸監測、循環監測、輔助診斷和病情評估5個方面的臨床應用,具體可以監測患者呼吸功能、幫助評估人工通氣和心肺復蘇效果和輔助進行麻醉管理等。相較血氧飽和度指標,呼氣末二氧化碳的反應更加迅速,且安全,國內各大醫院的手術室、ICU、麻醉等科室為了方便患者的日常檢查和病情診斷已經把ETCO2監測列為日常監護項目,也是ASA、EUSA各國麻醉診療常規監測指標。


  圖1 ETCO2臨床應用總結

  ETCO2的產生和正常波形

  人體的組織細胞在新陳代謝的過程中產生CO2,經由人體的體循環靜脈血流經肺動脈經過氣體交換彌散到肺泡氣,之后通過人體的呼氣排出體外,CO2的流經方向就是其氣體分壓從高到低的一個彌散過程。ETCO2濃度或者分壓的檢測,主要用于肺通氣功能的評估,也可以反映肺血流情況。在平原地區其正常值為5%,相當于5KPa即38mmHg,但是隨著海拔高度的上升,正確的CO2讀數也會發生變化。

 

  圖2 5%CO2在不同海拔下分壓數據

  正常的ETCO2波形圖如下,A-B為吸氣基線,是呼吸道內死腔氣,基本不含CO2,數值為0。B-C是肺泡和無效腔的混合氣,曲線快速上升。C-D為肺泡氣,CO2曲線水平或者輕微向上傾斜,D點值稱為ETCO2值。D-E重新開始吸氣,新鮮氣體進入氣道,CO2曲線迅速下降到基線水平。

 

  圖3 正常的CO2濃度波形圖

  ETCO2監測的技術原理

  臨床上的ETCO2監測方法是非分光紅外技術(NDIR),基于CO2分子在紅外光譜4. 26μm波長處有一個特征吸收峰,在此特定波長下,根據所吸收CO2光強的大小、紅外吸收光譜進行計算,即確認當前CO2的濃度,并根據波形的特征檢測來進一步計算呼吸率、吸入和呼出CO2濃度。

 

  圖4 NDIR技術原理

  四方光電ETCO2傳感器

  基于非分光紅外技術(NDIR),四方光電自主研發了呼氣末二氧化碳傳感器模塊CM2201,用于測定ETCO2濃度,可應用于、、監護儀等醫療設備中,具有讀數精確,安全可靠,使用便捷和安裝靈活等優點,且四方光電可根據客戶需求提供多種ODM定制方案,適用不同應用場景。

  ? 精確監測:利用NDIR原理,具有高選擇性,不受到其他氣體的干擾。采用EMI系統,避免電磁干擾,實現高信噪比,全溫度保證測量范圍內的精度。

  ? 安全可靠:結構緊湊,堅固耐用,無易耗易損件

  ? 使用便捷:快速插拔、即插即用,無需占用主機空間,只需一個串口連接。適用成人、小兒及新生兒各種適配器。

  ? ODM方案:20年NDIR檢測二氧化碳技術積累,可根據客戶需求進行主流、旁流ETCO2傳感器和二氧化碳檢測儀整機的定制,提供多種協議,使客戶產品快速升級裝配。

 

  圖5 ETCO2監測主流與旁流取樣示意圖

 

  圖6 四方光電ETCO2傳感器CM2201

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