一种呼气分析装置及使用方法与流程

本发明涉及呼气成分检测技术领域，具体为一种呼气分析装置及使用方法。

背景技术：

通过人体呼出气体成分及其浓度的测量可以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，例如呼气一氧化氮测哮喘，呼气一氧化碳测煤气中毒。

哺乳动物通过红细胞给动物体的各个组织输送氧气，肺泡气的co浓度可推算出人体红细胞寿命，而样本气是否来源于肺泡气对结果影响较大。根据strocchi等的研究结果，当机体红细胞处于生成速度等于破坏速度的稳态时，或者说血红蛋白处于合成速度等于分解速度时，可通过检测呼出气体的内源性co浓度和外周血血红蛋白浓度hb，并根据下列公式计算rbcs：rbcs(d)＝外周血hb水平(g/l)×1.38/内源性co浓度(ppm)。

目前通过呼气分析计算红细胞寿命的设备多为大型实验室设备，其测定方法和设备无法直接测出肺泡气中内源性co浓度，现有呼出气co的测试设备，需要在操作人员的指导下进行有控制的呼气，这对于缺乏认知或沟通不顺的测试者不能使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够自动判断呼气来源并进行收集检测的呼气分析装置及使用该装置的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种呼气分析装置，沿气体行进路径依次设置有通过管道连接的co2检测单元、三通阀门；所述三通阀门一路与大气连通，另一路连接有气体存储单元，所述气体存储单元分别连接有排气管路、平衡管路和检测管路，所述排气管路上设置有第一阀门；所述平衡管路上设置有第二阀门和过滤单元；所述检测管路上设置有压力泵和气体检测单元。

优选地，所述co2检测单元和三通阀门之间还设置有流量调节机构和第一流量传感器。

优选地，所述检测管路上在压力泵之前还设置有湿度平衡机构。

优选地，所述压力泵上还设置有第二流量传感器。

优选地，所述气体检测单元为co、no、h2s、h2、ch4中的一种化学传感器或几种化学传感器的组合。

优选地，所述过滤单元吸附或反应掉待检测气体。

优选地，所述co2检测单元的进气端通过管道连接有供用户呼气的气嘴

本申请还提供了使用所述呼气分析装置计算红细胞寿命的方法，包括以下步骤：

步骤1：用户将嘴与气嘴配合进行正常呼气，通过口呼气让呼气全部进入呼气分析装置；

步骤2：co2检测单元检测呼吸波形，若当前状态不是呼气末期，则三通阀门与大气连通，若当前处于呼气末期，则三通阀门与气体存储单元连通，第一阀门打开，第二阀门和压力泵关闭，记录呼气末期的维持时间t1以及流量传感器记录的呼气流量f，用户保持呼吸，直到σft1＝2v，v是气体存储单元的体积，三通阀与大气连通，第一阀门关闭，停止采样；

步骤3：打开第二阀门和压力泵，以固定流量将气体存储单元中的气体抽入气体检测单元中，记录响应信号x1，当气体检测单元检测不到待测气体时，记录响应信号x2；

步骤4：计算红细胞寿命。

优选地，所述气体检测机构至少包括co化学传感器，所述过滤机构为吸附co的活性炭；此时，步骤4所述的计算红细胞寿命rbcs的方法为：

其中，hb为血红蛋白浓度，c为呼气末期co浓度；

其中，k是气体检测单元的常数。

本发明提供的呼气分析装置及使用方法的有益效果是：通过引入co2检测单元，能够根据呼气波形判断呼气阶段，并通过协调各阀门的状态收集需要的呼气，使用方便，结果准确，具有良好的推广前景。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的的一种呼气分析装置的示意图；

图2为呼气波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种呼气分析装置，包括沿气体行进路线依次设置并通过管道连接的co2检测单元1和三通阀门2；所述三通阀门2一路与大气直接连通，另一路连接有气体存储单元3，所述气体存储单元3分别连接有排气管路31、平衡管路32和检测管路33；所述排气管路31上设置有第一阀门311，平衡管路32上设置有第二阀门321和过滤单元322，所述检测管路33上设置有压力泵331和气体检测单元332。

优选实施例中，所述co2检测单元1和三通阀门2之间还设置有流量调节机构4和第一流量传感器5，针对不同的检测气体，通过流量调节机构4对呼出气流调节不同的阻力，例如对no调节呼气阻力至5～20cmh2o，呼气流量调节至40～200ml/min。

所述检测管路33上在压力泵331之前还设置有湿度平衡机构333，气体经过湿度平衡机构333增加或降低湿度，达到气体检测单元332的要求。

所述压力泵331上还设置有第二流量传感器334，通过第二流量传感器334实时监测压力泵331的流速，并用以控制压力泵331的参数以确保压力泵331的流速满足预设要求。

所述气体检测单元可根据待检测气体的类型确定，一般为co、no、h2s、h2、ch4中的一种化学传感器，当然也可以采用多种化学传感器的串联组合；所述过滤单元322需要根据待检测气体的类型来确定，其作用为吸附或反应掉空气中的待测气体。

本实施例提供的分析装置在使用时还需要连接气嘴6，为了保持卫生优选为可更换的一次性气嘴，并通过管道与所述co2检测单元1的进气端连通。

本实施例还提供的使用所述呼气分析装置计算红细胞寿命的方法，包括以下步骤：

步骤1：用户将嘴与气嘴配合进行正常呼气，通过口呼气让呼气全部进入呼气分析装置；

步骤2：参考图2所示的呼气波形，计算红细胞寿命需要检测肺泡气的co浓度，因此需要采集呼气波形末期即第三阶段的呼出气，利用co2检测单元1检测呼吸波形，若当前状态不是呼气末期，则三通阀门2与大气连通，将呼出气体直接排出；若当前处于呼气末期，则三通阀门2与气体存储单元3连通，第一阀门331打开，第二阀门321和压力泵331关闭，呼出气流进入气体存储单元3并将气体存储单元3内原有的气体从排气管道31排出，记录呼气末期的维持时间t1以及第一流量传感器5记录的呼气流量f，用户保持呼吸，直到σft1＝2v，v是气体存储单元3的体积，即总得进气量达到气体存储单元3体积的两倍，此时气体存储单元3内原有的空气基本全部排出，可以认为气体存储单元3内的气体全部是呼气末期的呼出气；将三通阀门2与大气连通，第一阀门311关闭，停止采样；

其中co2检测单元1检测呼吸波形为本领域现有技术，此处不再赘述。

步骤3：打开第二阀门321和压力泵331，以固定流量将气体存储单元3中的气体抽入气体检测单元332中，记录其响应信号x1，同时外界空气通过平衡管路32进入气体存储单元3中平衡气压，并通过过滤单元322将进入装置的气体存储单元3的空气中的待检测气体除去，当气体检测单元332检测不到待测气体时，即平衡气压的空气进入气体检测单元332后，记录响应信号x2；

步骤4：计算红细胞寿命rbcs，

其中，hb为血红蛋白浓度，可通过现有技术中的其他途径提前测得，c为呼气末期co浓度；

其中，k是气体检测单元的常数，可通过标准物质标定获取。

标准物质标定过程：配置100ppm浓度的co标准气体，通入呼气分析装置，记录其响应信息y1，再次记录通过过滤单元后的气体响应值y2，计算该气体检测单元的常数k＝(y1-y2)/100。