一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量方法和裝置制造方法
【專利摘要】揭示了一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量方法和裝置，該裝置利用細長管（保證在呼氣采樣及分析測量時氣體在其中的流動為活塞流）在呼氣過程中以較快速度同步收集不同呼氣時間（流速）下的呼氣氣體，在分析時以較低流速將細長管內收集的氣體通過入傳感器進行分析測量；通過氣路設計及對采樣及測量時的氣體流量比例的控制使傳感器記錄的NO濃度曲線與呼氣流量（時間）曲線相對應，從而實現(xiàn)利用慢響應的電化學傳感器實現(xiàn)對快速變化的呼氣NO濃度的測量，進而根據(jù)呼氣NO二室模型計算呼出氣NO各個參數(shù)。
【專利說明】一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及呼氣一氧化氮測量方法和設備。

【背景技術】
[0002] 呼氣一氧化氮作為氣道炎癥的標志物用于哮喘等呼吸病的檢測分析已經獲得 醫(yī)療界充分肯定。美國胸腔協(xié)會和歐洲呼吸協(xié)會在2005年聯(lián)合制定與公布了進行該測 量的標準化方法（"ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide, 2005")，2011 年提出了其臨床應用指南（An Official ATS Clinical Practice Guideline: Interpretation of exhaled Nitric Oxide Level ( FeNO) for Clinical Applications),這些標準與指南用來指導如何進行檢測與將檢測結果用于哮喘 等呼吸病的診斷與療效評價。
[0003] 由于呼氣NO濃度與呼氣流速有關，且容易受到鼻腔氣的干擾，因而ATS/ERS推薦 的標準化呼氣一氧化氮測量方法用于測量下呼吸道的炎癥，要求在至少5cmH20的呼氣壓力 下，在50ml/s的固定呼氣流速下進行單次持續(xù)呼氣10秒（兒童為6秒)，選擇50ml/s的呼 氣流量主要考慮的是在該流量下，呼氣NO的貢獻主要來源與氣道，且呼氣控制較容易。
[0004] 但呼氣中的一氧化氮來源于肺泡及氣道，如果能區(qū)分不同區(qū)域的NO濃度，可以 評估出升高或者降低的NO分泌是發(fā)生在哪個病理區(qū)域，具有更廣泛的臨床參考價值。
[0005] 關于穩(wěn)態(tài)肺泡氣濃度在臨床方面的意義，Hogman等（J. Breath Res. 6 (2012) 047103)對2012年以前的100多篇文獻進行評述，簡要歸納出它與一些疾病的的關系： 1) 哮喘深度診斷：支氣管炎癥肺泡氣一氧化氮濃度CaTO不變而最大氣道通量Jaw升高， 毛細支氣管炎癥CaTO升高； 2) 治療治療方案選擇：吸入激素治療對毛細支氣管炎癥無效而應采取口服激素治療； 3) 肺與吸煙病人：慢阻肺病人CaN()較正常組高，而吸煙對測試者的CaTO不明確； 4) 性硬皮?。合到y(tǒng)性硬皮病患者中得間質性肺?。↖LD)者CaTO明顯升高（以10. 8ppb作 切點，特性性可達96%，Cam可作為ILD的標志物； 5) 肺泡炎：CaNQ升高而Jaw不變； 6) 肺纖維化：CaTO升高； 7) 肝腎功能綜合癥：CaN。升高（8.3ppb vs 4.7ppb)。
[0006] 有關呼氣一氧化氮檢測方法方面的文獻很多，對現(xiàn)有各種測量方法，Hogman (J. BreathRes. 7 (2013) 017104)做了相對全面及客觀的介紹：CaNQ不能直接測量，必須通 過一定的生理模型推演計算得到，目前有關呼氣NO的模型主要有三個，分別為：二室模型 (/々7/7/ 91: 2173-2181，2001.)、三室模型(/々7/7/ 96: 1832 - 1842， 2004.)及喇叭模型(/為叩/ 102: 417 - 425，2007)，可以分析三個與流量無關的 參量：穩(wěn)態(tài)肺泡濃度CaN()、氣道壁擴散量(最大氣道通量）Jaw和氣道壁濃度CawTO，其中具有 軸向擴散的喇叭模型被認為能夠對肺中流量相關的NO產量提供良好描述。
[0007] 兩室模型（2CM)是最簡單的呼出氣一氧化氮生理模型，它認為呼氣一氧化氮濃度 (Ce1J由兩部分構成，分別來自于肺泡區(qū)和氣道區(qū)(如圖1所示)，取決于三個根據(jù)流量變化 的參數(shù)：來源于氣道壁的NO總流量（最大氣道通量JawNQ，pl/s)，NO在氣道的擴散能力 (DawNO, pl*sl*pptTl),和穩(wěn)態(tài)下的肺泡氣濃度（CaNQ, ppb)。最大氣道壁通量JawNQ(pl/s) 和呼氣流速F成反比；CawTO指氣道壁NO濃度。
[0008] 各參數(shù)間滿足關系如下關系式：

【權利要求】
1. 一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量方法，其特征在于： 呼氣控制：控制呼氣流量在4~10秒時間內線性變化，記錄呼氣流量隨時間變化曲線； 濃度測量：在呼氣的同時用一個快速響應的NO傳感器測量呼氣全過程呼氣NO濃度的 變化曲線； 流量修正：根據(jù)氣道死腔氣體積及呼氣流速變化規(guī)律修正呼氣流量與呼出氣NO濃度 間的對應關系； 參數(shù)計算：根據(jù)修正后的呼氣流量與呼出氣NO濃度之間對應關系，計算最大氣道通量 Jaw,肺泡氣NO濃度Ca及標準呼氣流量50ml/s下呼出氣NO濃度FeN050。
2. 如權利要求1所述一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量方法，其中呼氣流量控制通過流 量傳感器與流量控制器組合成的一個流量自動反饋控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特征為：在受試者 持續(xù)呼氣時，流量傳感器實時測量呼氣流量，并將數(shù)據(jù)傳輸給流量控制器，流量控制器將該 數(shù)據(jù)與預設的目標呼氣流量進行比較，并及時調整呼氣管路的通徑，保證呼氣流量按預先 設定的流量變化規(guī)律變化。
3. -種測量氣道死腔氣體積的方法，其特征在于：通過控制改變呼氣流量狀態(tài)進行至 少兩次呼氣NO濃度測量，其中至少一次呼氣NO濃度的測量值與氣道死腔氣體積相關，然后 根據(jù)二者的相關性計算所述氣道死腔氣體積。
4. 如權利要求3所述的一種測量氣道死腔氣體積的方法，其特征為：兩次呼氣狀態(tài)為 一次恒定流量測量，一次變流量測量。
5. 如權利要求4所述的一種測量氣道死腔氣體積的方法，其特征為：兩次呼氣狀態(tài)的 改變可通過流量控制器在一次持續(xù)呼氣過程中實現(xiàn)，在呼氣前段或呼氣末段保證有一段恒 定流速的呼氣過程，其它時間為變流量呼氣過程。
6. 如權利要求3所述的一種測量氣道死腔氣體積的方法，其特征為：兩次呼氣狀態(tài)為 均為變流量測量，但兩次呼氣流量的變化規(guī)律不同。
7. -種利用電化學傳感器實現(xiàn)一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量的方法，其特征在于： 呼氣：控制呼氣以預設的流速程序變化，記錄呼氣流量隨時間變化曲線； 采樣：將呼氣全過程呼出的氣體或其中的一部分收集在一根細長管中； 測量：以與傳感器響應時間相適應的抽氣流速將細長管中的氣體通入傳感器進行分析 測量，記錄傳感器響應隨時間變化曲線； 同步：同步呼氣采樣過程與測量分析過程的時間，尋找呼氣流量與呼氣NO濃度測量值 之間的數(shù)據(jù)對應關系； 修正：根據(jù)氣道死腔氣體積及呼氣流速變化規(guī)律修正呼氣流量與呼氣NO間的對應關 系； 計算：根據(jù)修正后的呼氣流量與呼氣NO濃度測量值之間對應關系，計算最大氣道通量 Jaw,肺泡氣NO濃度Ca及標準呼氣流量50ml/s下呼出氣NO濃度FeN050。
8. 如權利要求7所述一種利用電化學傳感器實現(xiàn)一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量的 方法，其中所述采樣過程的特征在于：呼氣采樣時通過采樣泵將呼出氣中的一部分氣體以 固定的流速收集到一根細長管氣室中。
9. 如權利要求7所述一種利用電化學傳感器實現(xiàn)一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量的 方法，其中所述測量過程的特征在于：測量時通過測量泵將細長管氣室中的氣體以傳感器 響應時間相適應的氣體流速通入傳感器進行分析測量，記錄傳感器響應隨時間變化曲線， 采樣時氣體流速為分析時氣體流速的5~20倍。
10. 如權利要求7所述一口氣多參數(shù)測量呼氣一氧化氮的方法，其特征在于：進行流量 修正時，其中死腔氣體積根據(jù)權利要求3所述方法測量得到。
11. 一種一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量裝置，由米樣模塊（100)與分析模塊（200)構 成，其特征在于：所述采樣模塊由流量傳感器（101)、流量調節(jié)器（201)，電磁閥（301)串聯(lián) 組成，在流量調節(jié)器（201)及電磁閥（301)間通過三通與分析模塊中的氣室（401)相連；所 述分析模塊依次由氣室（401)、三通（501)、分析泵（602)、氣體濕度調節(jié)器（701)、NO傳感 器（801)、NO過濾器（901)及三通閥（302)構成循環(huán)氣路；泵（601)通過三通（501)與氣室 (401)相連，NO過濾器（901)與NO傳感器（801)間并聯(lián)一三通閥（303)。
12. -種一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量裝置，由米樣模塊（100)與分析模塊（200)構 成，其特征在于：所述采樣模塊由流量傳感器（101)、流量調節(jié)器（201)，電磁閥（301)串聯(lián) 組成，在流量調節(jié)器（201)及電磁閥（301)間通過三通與分析模塊中的電磁閥（303)相連； 所述分析模塊依次由電磁閥（303)、氣室（401)、三通（501)、分析泵（602)、氣體濕度調節(jié)器 (701)、N0傳感器（801)、三通閥（302)構成循環(huán)氣路；泵（601)通過三通（501)與氣室（401) 相連，NO過濾器（901)通過三通閥（303)接入分析氣路。
13. -種一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量裝置，由米樣模塊（100)與分析模塊（200)構 成，其特征在于：所述采樣模塊由流量傳感器（101)、流量調節(jié)器（201)，電磁閥（301)串聯(lián) 組成，在流量調節(jié)器（201)及電磁閥（301)間通過三通接入分析模塊中的氣室（401);所述 分析模塊依此由氣室（401 )、三通（501 )、NO過濾器（901 )、NO傳感器（801 )、氣體濕度調節(jié) 器（701)、分析泵（602)、循環(huán)氣路；泵（601)通過三通（501)與氣室（401)相連。
14. 一種一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量裝置，由米樣模塊（100)與分析模塊（200)構 成，其特征在于：所述采樣模塊由流量傳感器（101)、流量調節(jié)器（201)，電磁閥（301)串聯(lián) 組成，在流量調節(jié)器（201)及電磁閥（301)間通過三通接入分析模塊中的氣室（401);所述 分析模塊依此由氣室（401 )、三通（501 )、NO過濾器（901 )、NO傳感器（801 )、氣體濕度調節(jié) 器（701)、分析泵（602)、循環(huán)氣路；泵（601)通過三通（501)與氣室（401)相連；在所述NO 傳感器（801)后端與NO過濾器（901)間加一三通閥（302)，該閥的另一出口接NO過濾器 (901)的出口端。
15. -種一口氣多參數(shù)呼氣一氧化氮測量裝置，由米樣模塊（100)與分析模塊（200)構 成，其特征在于：所述采樣模塊由流量傳感器（101)、流量調節(jié)器（201)，電磁閥（301)串聯(lián) 組成，在流量調節(jié)器（201)及電磁閥（301)間通過三通接入分析模塊中電磁閥（302);所述 分析模塊依此由三通閥（302)、氣室（401)、分析泵（602)、氣體濕度調節(jié)器（701)、N0傳感器 (801)串聯(lián)組成、采樣泵（601)通過三通接在氣室（401)后端、電磁閥（302)的另一入口端 接NO過濾器（901)。
【文檔編號】G01N27/26GK104407026SQ201410704361
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】謝雷, 韓杰, 韓益蘋, 曹青, 郭世英, 鄧中全 申請人:無錫市尚沃醫(yī)療電子股份有限公司