一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法和设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种不需要严格控制呼气流量的呼气一氧化氮测量方法和设备，只要在呼气压力大于5cmH2O、呼气流速20~100ml/s的范围内自主呼气采样两次，测量在不同流速下的呼气一氧化氮浓度值，根据测量结果确定固定流速下的呼气一氧化氮浓度。
【专利说明】一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及呼气一氧化氮测量方法和设备。
【背景技术】
[0002]呼气一氧化氮(NO)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年联合制定与公布了进行该测量的标准化方法“ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures forthe Online and Offline Measurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxideand Nasal Nitric Oxide”，2011 年提出了其临床应用指南(An Official ATS ClinicalPractice Guideline:1nterpretation of exhaled Nitric Oxide Level ( FeN0) forClinical Applications),这些标准与指南用来指导如何进行检测与将检测结果用于哮喘等呼吸病的诊断与疗效评价。
[0003]ATS/ERS推荐的标准化呼气一氧化氮测量方法用于测量下呼吸道的炎症，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，存在一定的困难，美国FDA正对NIOX MINO (Aerocrine AB)指出，测量呼气N O需要受过训练的保健专业人员指导，并且该测量不能用于婴儿或7岁以下的儿童使用。
[0004]以恒定流速呼气最直接的方法是通过测量呼气流速并指示，然后呼气者通过指示的反馈信号自主调节呼气力度来实现，在实际应用过程中发现，要将呼气流速在2~3秒时间内持续控制在45~55ml/s范围内还是有一定难度的。
[0005]为了降低呼气流量控制的难度，Aerocine设计了一款自力式呼气流量控制器并用于其产品，GE等提供呼气一氧化氮检测的厂商在呼气一氧化氮检测设备上都选配了呼气流量控制器。
[0006]针对该问题，Philips的解决思路是(US2012/123288A1):在受试者执行潮气呼吸的多次呼气期间获得呼气流速和呼气N O浓度的多个测量结果，然后将所述测量结果应用到描述呼出一氧化氮的流量相关性模型，以及使用所述模型导出与固定流速的呼出一氧化氮的值。这种方法利用了潮气呼吸操纵期间获得的测量结果，由于潮气呼气可自己执行而无需指导，更适合与低龄儿童和重病患者。
[0007]但是潮气呼气采样分析也存在以下几方面的问题:
1.潮气呼气流量一般较高(典型地从100到1000ml/S)，在这些较高流速下，NO浓度更低，需要更高灵敏度的检测系统；
2.潮气呼气涉及更浅的吸气，更短的呼气时间，在潮气呼吸周期(成人4-20次/分钟，儿童20-40次/分钟)时间内，受试者肺中的肺泡仅部分消除吸入空气中的N O，因此潮气呼气采样对吸入空气的要求较高，另外经鼻吸入的N O也可能影响测定；
3.在标准化测试过程中，由于控制了呼气压力，软腭是关闭的，这避免了来自鼻腔NO对测量的干扰，而潮气呼气，这种干扰始终存在；4.为了扣除鼻腔气及呼气状态对测量的影响，需要对潮气呼气全过程呼气一氧化氮浓度分布进行分析，这需要高时间分辨的操作装置及传感器，这对测量技术及传感器的要求较高；
5.目前关于肺中NO产量和扩散的各种模型并不完善，较复杂的模型需要用到且需要使用近似解析解或数值解，这在应用上也不太方便，且利用不同的模型计算结果也会有较大的差异。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法和设备，以克服上述方法的缺陷。
[0009]本发明方法包括如下步骤:在呼气流速2(Tl00ml/S的范围内至少自主呼气采样两次，测量在不同流速下的呼气一氧化氮浓度值；根据测量结果的呼气与流速关系的拟合曲线计算标准流速下的呼气一氧化氮浓度。
[0010]由于呼气一氧化氮浓度强烈依赖与呼气流量，因而标准化的呼气NO测量需在单次呼气过程中控制呼气流速在50ml/s+/-10%范围内，本发明方法不需要对流速进行精确控制，因而更容易执行，可大大提高呼气采样的成功率。
[0011]本发明方法可通过下述采样及测量设备实现:所述装置由压力或流量传感器、气室、、泵及阀门组成，其特征为:呼气主气路由压力或流量传感器(I)、阀门(2)、气室(4)及阀门(3)串联组成，其中所述压力传感器的响应时间小于ls，所述主气路气路阻力在呼气条件下大于5cmH20，所述气室由细长管路组成，体积小于50ml ;泵(5)、传感器(6)通过毛细管并联在气室两端形成循环气路，所述并联气路所有管路体积小于气室体积的5%。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1肺泡及气道一氧化氮产生及扩散双室模型。
[0013]图2呼气一氧化氮测量设备组成示意图。
【具体实施方式】
[0014]本发明方法参考了文献中报道的肺中NO产量和扩散的双室模型。在双室模型中，eNO主要来自于两个腔室，即气道区和肺泡区，该模型定义了三个与流速无关的交换参数描述NO交换动力学，如图1所示。该模型指出:呼出气一氧化氮浓度(C.)由两部分构成，分别来自于肺泡区和气道区，取决于三个根据流量变化的参数:来源于气道壁的NO总流量(J，awN0, pl/s) ,NO在气道的扩散能力(DawN0, pl*s_l*ppb_l),和稳态下的肺泡气浓度(Cano, ppb)。NO在组织和气道气相中的Jawm^P总流量(pl/s)和呼气流速成反比；CNQ指气道中气相中的NO浓度。
[0015]它们间的关系如下述方程(I)所示:
Ceno = €m\\:0 + (Cano - Ca%vN0)*exp(-DawK0;V=)
当Ve >5*^awN0 ml/s或50 ml/s (健康人)时,该方程可简化为(方程(2)):
【权利要求】
1.一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法，其特征在于:在呼气压力大于5cmH20、呼气流速2(Tl00ml/s的范围内至少自主呼气采样两次，测量在不同流速下的呼气一氧化氮浓度值；根据测量结果的呼气与流速关系的拟合曲线计算固定流速下的呼气一氧化氮浓度。
2.如权利要求1所述不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量方法，其特征在于:呼气时实时监控呼气流速，记录采样时刻的呼气流速并用于计算。
3.一种不需要严格控制呼气流量的一氧化氮测量设备，用于实现权利要求1所述方法，所述装置由压力或流量传感器、气室、传感器、泵及阀门组成，其特征为:呼气主气路由压力或流量传感器(I)、阀门(2)、气室(4)及阀门(3)串联组成，其中所述压力传感器的响应时间小于ls，所述主气路气路阻力在呼气条件下大于5cmH20，所述气室由细长管路组成，体积小于50ml ;泵(5)、传感器(6)通过毛细管并联在气室两端形成循环气路，所述并联气路所有管路体积小于气室体积的5%。
【文档编号】G01N33/48GK103513022SQ201310479645
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】谢雷, 曹青, 韩杰, 郭世英, 韩益苹 申请人:无锡市尚沃医疗电子股份有限公司