手持式呼气分析仪的制作方法
【专利摘要】一种手持式呼气分析仪，其气路由采样气路及分析气路两部分组成，所述采样气路由压力或流量传感器、气室及单向阀串联组成，其中所述气室由细长管路构成，管路直径范围为2~40mm，在呼气及测量时气室气路阻力小于1cmH2O，所述单向阀正向开启阻力小于10cmH2O,反向漏气阻力大于20cmH2O;所述分析气路由传感器及泵串联组成，它们通过毛细管连接到气室末端及单向阀前端。
【专利说明】手持式呼气分析仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及人体呼出气体分析的设备。
【背景技术】
[0002]通过人体呼出气体的成分及其浓度的测量辅助医生诊断患者所患疾病，监控疾病状态及观察治疗效果等。
[0003]如呼气13C/14C用于胃幽门螺杆菌患者的诊断、呼气一氧化氮用于气道炎症的诊断与监测、呼气氢用于肠胃病的诊断、呼气一氧化碳用于戒烟控制，呼气氨用于肝肾病的诊断等。不同的应用所采取的测量方法不同，呼气采样的方式也不一样。
[0004]呼气一氧化氮、呼气一氧化、呼气氢、呼气氨等可用电化学方法进行测量，但电化学气体传感器的90%响应时间一般都大于10秒,特别是氢、氨的测量,传感器的响应时间都大于40秒，采用所述慢响应传感器进行在线测量时需要在控制流速的条件下长时间持续呼气以使传感器对呼气样品的响应达到稳态，这对大部分人来说是困难的，限制了该方法的广泛应用。
[0005]另外，根据不同的临床应用，需要对呼气采样的方式进行控制，如呼气一氧化氮作为气道炎症的标志物用于哮喘等呼吸病的检测分析已经获得医疗界充分肯定，美国胸腔协会和欧洲呼吸协会在2005年联合制定并公布了进行该测量的标准化方法“ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online and OfflineMeasurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide,2005”，要求在至少5cmH20的呼气压力下，在50ml/s的固定呼气流速下进行单次持续呼气10秒(或儿童6秒)，这对于儿童及部分由呼吸系统疾病的成年人来说，已存在一定的困难，但对响应较慢的电化学一氧化氮气体传感器而言(90%的响应时间大于10秒)，10秒的通气时间并不能使传感器的响应达到稳态值。因而用电化学气体传感器进行呼气一氧化氮测量时，在呼气的过程中对呼气一氧化氮浓度进行实时测量是有困难的。
[0006]对呼气氢及呼气一氧化碳检测，临床推荐的方法是吸气后先憋气15秒后持续呼气到传感器进行检测，一般要求呼气时间大于10秒，甚至70秒(如中核海德威的呼气氢检测器需要持续呼气70秒)，这是因为呼气氢及呼气一氧化碳检测需要测量的目标气体来源于肺泡气，在测量时需要保证来自肺泡气的气体能在传感器达到稳态响应时持续通过(持续呼气)。这在实际应用过程中患者较难把握。
[0007]为了解决呼气采样要求与传感器响应速度间的矛盾，将呼气采样与分析测量两个过程分开控制是自然的选择，最简单的方法是将呼出气体收集到气袋中，然后进行分析，一种改进的方法是将呼出气体收集到细长的样品室中，然后通过阀门切换，用泵将样品室中气体抽入传感器中进行分析测量，Aerocirne (US20040082872)及尚沃医疗电子公开的呼气分析装置(CN2012 1020 7872.6)都采用了该方法。
[0008]该方法解决了呼气采样与呼气样品测量速度不匹配的问题，使呼气采样过程更为轻松，通过电磁阀状态的调整自动实现呼气采样与样品分析过程的切换，但由于呼气过程呼气流速较大，为了控制呼气阻力，需要选用较大通径的电磁阀，这样电磁阀的功耗及暂态电流较大，工作时发热较大，在电源匹配及电路设计上需要对此进行特殊的考虑，工作频率较高时，仪器散热也是必须考虑的问题，同时大通径的电磁阀一般体积较大，不便于仪器的小型化。
【发明内容】
[0009]本发明针对上述方法的不足提出了一种简化的气路设计方案以提供一种手持式呼气气体分析仪，该分析仪结构简单、体积小、功耗低、成本低，非常适合家庭或在病床边使用。
[0010]本发明揭示的手持式呼气分析仪，其气路由采样气路及分析气路两部分组成，其特征为:所述采样气路由压力或流量传感器、气室及单向阀串联组成，其中所述气室由细长管路构成，管路直径范围为2~40_，在呼气及测量时气室气路阻力小于IcmH2O,所述单向阀正向开启阻力小于IOcmH2O,反向漏气阻力大于20cmH20 ;所述分析气路由传感器及泵串联组成，它们通过毛细管连接到气室末端及单向阀前端。
[0011]上述气室中的单向阀可替换为气体阻力件，如填充多孔材料的管路、缩小内径的细管、多孔透气膜，此时所述分析气路接入主气路气室的中部，其位置可根据主气路中前后阻力分配的大小进行调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1手持式呼气分析仪气路结构示意图。
[0013]图2本发明手持式呼气一氧化碳分析仪对一氧化碳标准气的响。
[0014]图3利用本发明手持式呼气一氧化碳分析仪进行呼气CO测量结果与利用Carefusion Micro CO呼气一氧化碳分析仪进行呼气测量结果的比较。
`[0015]图4本发明手持式呼气氢分析仪对氢气标准气的响应。
[0016]图5利用本发明手持式呼气氢分析仪进行呼气氢测量结果与利用中核海得威呼气氢分析仪进行呼气测量结果的比较。
【具体实施方式】
[0017]图1为本实用新型手持式呼气分析仪气路结构示意图，所述气路由采样气路及分析气路组成，其中采样气路由压力或流量传感器1、气室2及单向阀6串联组成，其中所述气室由细长管路构成，其设计原则为保证呼气及测量时气体在其中的流动均为活塞流，气室阻力小于IcmH2O,对呼气一氧化碳及呼气氢测量，其管路直径可选范围为2~40_，优选为riOmm，所述单向阀具以下特点:其正向开启阻力小于IOcmH2O,反向漏气阻力大于20cmH20;所述分析气路由传感器3及泵4串联组成，它们通过毛细管连接到气室2末端及单向阀6前端,所述毛细管直径0.1^2mm,优选0.2^0.5mm。
[0018]在上述气路条件下，呼气时呼出气体在主气路中流动，残留在气室2及管路中的气体被及时替换，分析时泵4从气室2中抽气通过传感器3进行测量分析，所测量的气体样品主要来源于气室2，空气从单向阀6处反向漏气对测量结果的影响可忽略。
[0019]上述气路中所述单向阀6可用一气体阻力件代替，如填充多孔材料的管路、缩小内径的细管、多孔透气膜等，此时分析气路接入主气路气室的中部，具体位置可根据主气路中前后阻力分配的大小进行调节，一个特例是:主气路为一细长管路，将分析气路接入主气路中部，在分析时开启泵4进行测量，由于气体在细长管中的流动为活塞流，空气气室2两端推动气体进入分析气路而不会与气室中原有的样品气共混，从而保证了传感器3对气室2所收集的气体测量的准确性。
[0020]对于呼出一氧化碳及呼气氢测量，需要收集肺泡气进行测量，目前传感器测量方法受到传感器响应时间的限制，一般都要进行长时间稳定地呼气才能保证测量的准确性(如利用中和海得威的呼气氢分析仪进行呼气氢测量时需要稳定持续呼气70秒)，这对大部分人来说是困难的。
[0021]采样本发明仪器可将采样与分析过程分开，患者只需正常呼气到呼气末端就可以了，这大大降低了呼气难度(对与呼气氢及呼气一氧化碳测量，由于不需要测量呼气流量，仪器中的压力及流量传感器也可省略)，然后开启泵4，根据传感器的响应时间，以适当的流速将气室2中所收集的呼气样品抽入传感器3进行测量即可(根据气室体积，抽气流速一般可控制在5?10ml/s)。
[0022]图2是选用呼气一氧化碳传感器利用所述仪器对(T250ppm范围内一氧化碳标准气的测量结果，结果表明本分析仪在(T250ppm范围内对一氧化碳的响应是线性的，线性相关性为0.998。
[0023]图3是所述仪器对志愿者进行呼气一氧化碳测量结果与药监注册产品Carefusion公司的Micro CO 一氧化碳呼气分析仪的测量结果对比,表明两个产品测量结果基本一致，Person相关系数0.991 (P〈0.001)，线性相关系数0.982。
[0024]图4是选用呼气氢传感器利用所述仪器对OlOOppm范围内氢气标准气的测量结果，结果表明本分析仪在OlOOppm范围内对氢的响应是线性的，线性相关性为0.999。
[0025]图5是所述仪器对55位志愿者(服用乳果糖)在同一时间分别在所述呼气检测仪及中核海得威HHBT-1型呼气氢分析仪上进行呼气测试的结果对比，两组数据的Pearson相关性为0.992 (P〈0.001)，线性相关系数为0.983。
[0026]以上实施揭示的是呼气氢及呼气一氧化碳的的测量，实际上本新型装置的应用不仅限于此，对呼气一氧化氮、呼气氨及呼气醛等的测量也可利用该仪器实现。
【权利要求】
1.一种手持式呼气分析仪，其气路由采样气路及分析气路两部分组成，其特征为:所述采样气路由压力或流量传感器、气室及单向阀串联组成，其中所述气室由细长管路构成，管路直径范围为2?40mm，在呼气及测量时气室气路阻力小于IcmH2O,所述单向阀正向开启阻力小于IOcmH2O,反向漏气阻力大于20cmH20;所述分析气路由传感器及泵串联组成，它们通过毛细管连接到气室末端及单向阀前端。
2.如权利要求1所述手持式呼气分析仪，其特征为:其中所述单向阀替换为气体阻力件，如填充多孔材料的管路、缩小内径的细管、多孔透气膜，所述分析气路接入主气路气室的中部，具体位置根据主气路中前后阻力分配的大小进行调节。
【文档编号】A61B5/08GK203465233SQ201320601971
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】韩益苹, 谢雷, 韩杰, 曹青, 邓中全 申请人:无锡市尚沃医疗电子股份有限公司