一种医用雾化器盐雾浓度检测传感器及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种盐雾浓度传感器，尤其涉及一种医用雾化器盐雾浓度检测传感 器，属于医疗检测领域，主要用于对医用雾化器喷出的盐雾浓度实时动态检测。
【背景技术】
[0002] 医用雾化器是利用雾化吸入方法治疗各种呼吸道疾病的一种设备，属于医疗器 械。雾化吸入疗法采用医用雾化器将药物（溶液或粉末）分散成微小的雾滴或微粒，使其 悬浮于气体中，并进入呼吸道及肺部沉积，以达到呼吸道粘膜湿润、消炎祛痰、解痉、平喘等 治疗目的，这种治疗方法可适用于各种呼吸道急慢性炎症和哮喘等疾病的治疗。目前医用 雾化器主要分为两种：超声波雾化器和压缩雾化器。在雾化吸入治疗中，通常需要按需随时 改变用药量，调节药粉雾的浓度，可是目前药粉雾化装置结构简单，送药方式粗放，雾化浓 度检测及其过程控制缺乏，造成雾化浓度不稳定，影响治疗效果。
[0003] 目前颗粒物浓度检测方面的专利和产品主要用于对空气环境中工厂生产、可燃物 燃烧、汽车尾气等活动产生的粉尘颗粒大小和浓度检测，如发明专利（CN103782162A)公开 了一种颗粒物传感器及颗粒物传感器的制造方法，包括绝缘体和在绝缘体的主表面上相互 间隔地配置的一对电极，特点在于通过抑制大粒径的PM向电极之间附着而导致的电极的 导电性突变，达到减小传感器输出偏差的目的。由于空气环境中颗粒物成分复杂、粒径不 均匀且流动速度较慢，而医用雾化器中盐雾成分单一、粒径均匀且较小、流动速度较快且浓 度较高，因此一般空气环境中颗粒物检测方法在颗粒成分、粒径、流动速度、浓度以及使用 环境等方面与医用雾化器盐雾浓度检测存在很大差别，对医用雾化器盐雾浓度检测并不适 用。
[0004] 针对于颗粒物大小和浓度检测的已有采用光敏半导体的光电检测方法，如发 明专利（CN102323193A) -种激光散射法空气颗粒分布测量方法及装置和发明专利 (CN103674797A)颗粒物浓度检测传感器等，其中光电探测器件主要为雪崩光敏二极管、光 敏二极管和光电倍增管等，然而雪崩光敏二极管和光电倍增管均需要很高的工作电压，增 加了电路的复杂程度，光敏二极管灵敏度较低，不适用于较小粒径的颗粒物浓度检测；实用 新型专利（CN203551443A)公开了一种内置风机式颗粒物传感器，在线路板上设置激光二 极管驱动电路、激光二极管、光敏半导体、运算放大器、MCU、串行接口芯片和接插件，其中激 光二极管与光敏半导体成60°安装，在光敏半导体前面设有凸透镜，在对应传感器风道的 出风口处设置风机，用于对环境中PM2. 5进行检测，上述装置中形状不规则的检测区域容 易对医用雾化器的输出气流造成影响，影响检测精度，且安装困难。
【发明内容】
[0005] 基于以上不足，本发明考虑医用雾化器盐雾粒径小、颗粒成分单一等特点，以及医 用雾化器工作原理和导管形状结构具体要求，公开了一种医用雾化器专用的盐雾浓度检测 传感器。
[0006] 本发明采用的具体技术方案如下：
[0007] -种医用雾化器盐雾浓度检测传感器，包括壳体、前向小角散射光路和信号调理 检测电路，所述前向小角散射光路和信号调理检测电路均位于所述壳体内部；
[0008] 所述壳体两端分别设有盐雾入口和盐雾出口，所述壳体内部设有气流通道，所述 气流通道的两端分别与所述盐雾入口和所述盐雾出口相连通，所述壳体上设有传感器接线 P ；
[0009] 所述前向小角散射光路包括半导体激光器、硅光电池和采光透镜；所述半导体激 光器位于所述气流通道的一侧，所述采光透镜和所述硅光电池位于所述气流通道另一侧， 所述硅光电池的光接收端位于所述采光透镜的后方焦点位置；
[0010] 所述信号调理检测电路的输入端连接所述硅光电池的输出端，所述信号调理检测 电路的输出端作为医用雾化器盐雾浓度检测传感器的输出端，所述信号调理检测电路用于 将硅光电池输出的光电流信号进行处理后输出模拟电压。
[0011] 进一步，所述壳体为方体；所述盐雾入口、所述盐雾出口和所述气流通道均为圆柱 形；所述盐雾入口和所述盐雾出口均设有螺纹。
[0012] 进一步，所述信号调理检测电路包括运算放大器ApA1，电阻札、1?2、心、1^，电容(^、 Cf2;所述电阻R f和电容C f并联后分别连接运算放大器A ^的负端和输出端，所述电阻R亦 两端分别连接运算放大器Atl的输出端和运算放大器A i的正端，所述电阻R 2的一端连接运 算放大器Atl的正端并接地、所述电阻R 2的另一端连接运算放大器A i负端，所述电阻R f2和 电容Cf2并联后的两端分别连接运算放大器A i的负端和输出端；所述运算放大器A ^的负端 和正端作为所述信号调理检测电路的输入端，所述运算放大器A1的输出端作为所述信号调 理检测电路的输出端。
[0013] 进一步，所述运算放大器ApA1均采用AD820,所述电阻Rf2大小可调。
[0014] 进一步，所述半导体激光器发出激光的波长为760nm、功耗为50mw，所述娃光电池 采用2CR24。
[0015] 进一步，所述气流通道内部涂有黑色吸光材料。
[0016] 进一步，所述气流通道内径屯在10~IOOmm之间，所述半导体激光器发出激光与 气流通道气流方向的夹角α为30°~60°，所述采光透镜与所述激光的第一个反射点a 的横向距离范围为〇· Zd1Ztan α~〇· Gd1Ztan α。
[0017] 本发明还提出了一种医用雾化器盐雾浓度检测方法，包括以下步骤：
[0018] a.半导体激光器作为光源发出激光照射在待测盐雾上，产生Mie散射；
[0019] b.利用采光透镜汇聚散射光至硅光电池；
[0020] C.硅光电池将接收到的光信号转换为电流Ise;
[0021] d.采用信号调理检测电路将硅光电池的电流Isc转换为模拟电压信号Uq;
[0022] e.利用模拟电压信号Uq与盐雾浓度之间的函数关系计算得到待测盐雾浓度。
[0023] 进一步，所述步骤a还包括：计算盐雾颗粒物的个数浓度N和质量浓度C之间的关 系为： u 6C
[0024] --y πρ?
[0025] 其中，P为盐雾颗粒物的密度，d为