借助氣相色譜-離子遷移譜測(cè)量人體呼出空氣的方法
【專利摘要】借助氣相色譜?離子遷移譜測(cè)量人體呼出空氣的方法，其中使呼出空氣樣品經(jīng)由樣品入口(9)和多路閥(2)進(jìn)入樣品回路(16)，然后借助載氣從樣品回路中經(jīng)由多路閥輸送通過氣相色譜柱(3)進(jìn)入離子遷移譜儀(4)并且進(jìn)行測(cè)量，所述方法提供可靠和正確的測(cè)量結(jié)果。所述方法由此實(shí)現(xiàn)，在將呼出空氣樣品引入樣品回路之前，a)首先用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子遷移譜儀和樣品回路，然后如此切換多路閥，使得吹掃氣體進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量，b)然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且如此切換多路閥，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量，c)然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子遷移譜儀和樣品回路，并且如此切換多路閥，使得增濕的吹掃氣體進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量，d)終止增濕的吹掃氣體供應(yīng)并且將呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路，并且借助載氣輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量。
【專利說明】借助氣相色譜-離子遷移譜測(cè)量人體呼出空氣的方法
[0001]本發(fā)明涉及借助氣相色譜-離子迀移譜測(cè)量人體呼出空氣的方法，其中使呼出空氣樣品經(jīng)由樣品入口和多路閥進(jìn)入樣品回路然后借助載氣從樣品回路中經(jīng)由多路閥輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量。
[0002]借助于不同分析方法檢測(cè)人體呼吸空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物有大量描述。研究項(xiàng)目中也已經(jīng)使用了離子迀移譜儀以及其與氣相色譜預(yù)分離的結(jié)合。
[0003]因此例如由Journal of Chromatography A( 1084(2005)，第145至 151 頁(yè))已知一種方法，所述方法具有權(quán)利要求1的前序部分的特征。
[0004]然而對(duì)于醫(yī)院、護(hù)理機(jī)構(gòu)以及診所中的常規(guī)使用，這些分析方法的適用性始終有限，因?yàn)椴槐ＷC可靠的測(cè)量并且經(jīng)常造成背景(清潔劑、其它雜質(zhì))的測(cè)量或測(cè)量結(jié)果的錯(cuò)誤歸類。此外經(jīng)常在氣相色譜柱的后續(xù)測(cè)量中才根據(jù)在測(cè)量系統(tǒng)的管道處的吸附洗脫不同的揮發(fā)性化合物(例如酮)和其它組分，并且使實(shí)際結(jié)果失真。
[0005]這些在其它方面有希望的方法的結(jié)果尚不能勝任常規(guī)使用的要求，從而使得氣相色譜-離子迀移譜(其優(yōu)點(diǎn)在于其敏感性)在其科學(xué)可接受性方面存在問題。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供借助氣相色譜-離子迀移譜測(cè)量人體呼出空氣的方法，所述方法提供可靠和正確的測(cè)量結(jié)果。
[0007]在開篇提及的所述類型的方法的情況下，根據(jù)本發(fā)明以如下方式實(shí)現(xiàn)所述目的:在將呼出空氣樣品引入樣品回路之前
[0008]a)首先用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，然后如此切換多路閥，使得吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量，
[0009]b)然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且如此切換多路閥，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量，
[0010]c)然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，并且如此切換多路閥，使得增濕的吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量，
[0011]d)終止增濕的吹掃氣體供應(yīng)并且將呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路，并且借助載氣輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方法因此通過這樣設(shè)置，從而可靠地避免實(shí)際測(cè)量之前的污染和錯(cuò)誤測(cè)量:在真實(shí)呼吸空氣測(cè)量之前首先依次進(jìn)行上述步驟，即在第一方法步驟中進(jìn)行傳感器(氣相色譜柱和離子迀移譜儀)的自由測(cè)量而無(wú)樣品測(cè)量，在第二步驟中測(cè)量環(huán)境空氣并且在第三步驟中用增濕的吹掃氣體作為樣品進(jìn)行系統(tǒng)的自由測(cè)量，使得在通過吹掃過程除去污染物之后考慮測(cè)量系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)以及環(huán)境條件，即獲得測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)(例如反應(yīng)離子峰(RIP))以及環(huán)境空氣的組成或特性和水分含量，從而在呼出空氣樣品的后續(xù)測(cè)量和評(píng)價(jià)中考慮該獲得的參數(shù)。
[0013]為了在測(cè)量結(jié)束之后避免呼吸空氣樣品污染，優(yōu)選的設(shè)計(jì)為在呼吸空氣樣品的測(cè)量之后用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀、樣品回路和樣品入口。該吹掃維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，直至進(jìn)行新的呼吸空氣測(cè)量過程或關(guān)閉測(cè)量裝置。
[0014]在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中設(shè)計(jì)為，使用肺活量計(jì)作為樣品入口。為了有效和可再現(xiàn)的取樣，優(yōu)選使用醫(yī)學(xué)肺活量計(jì)，其傳感器整合至手持殼體從而進(jìn)行C02/02和體積流量的精確和直接的數(shù)據(jù)記錄。用于真實(shí)測(cè)量裝置的過渡軟管在測(cè)量過程之外用吹掃氣體吹掃并且優(yōu)選加熱，從而可以避免冷凝并且清潔污染。
[0015]在此優(yōu)選設(shè)置的是，檢查呼出空氣通過肺活量計(jì)的流量，當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定極限值時(shí)中斷到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)。當(dāng)例如患者不能在肺活量計(jì)中吹入足夠的呼吸空氣時(shí)，中斷呼出空氣供應(yīng)從而避免環(huán)境空氣進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)。對(duì)于肺活量計(jì)的預(yù)定流動(dòng)條件，可以例如設(shè)置時(shí)間間隔作為極限值。因此可以例如設(shè)置成僅需向肺活量計(jì)的吹嘴持續(xù)呼氣數(shù)秒。當(dāng)呼出過程中斷或提前終止時(shí)，中斷呼出空氣供應(yīng)。
[0016]替代性地可以設(shè)置的是，檢查呼出空氣通過肺活量計(jì)的流量，只有在超過預(yù)定極限值時(shí)才開啟到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)?；颊咭虼丝梢远啻魏舫鲚^小體積，所述體積然后加合，從而提供進(jìn)入樣品回路的足夠大的樣品體積(呼吸空氣)。
[0017]還優(yōu)選設(shè)置的是，經(jīng)由另外的氣體入口將校準(zhǔn)氣體或測(cè)試氣體或來(lái)自樣品容器的外部呼吸空氣樣品引入多路閥。
[0018]下文借助附圖示例性地詳細(xì)解釋本發(fā)明。
[0019]圖1至6中顯示了借助氣相色譜-離子迀移譜測(cè)量人體呼出空氣的測(cè)量裝置在不同測(cè)量階段中的示意圖。
[0020]測(cè)量裝置首先具有肺活量計(jì)I，所述肺活量計(jì)I經(jīng)由換向閥Vl和管道LI與多路閥(在所述實(shí)施例中為6路閥2)連接。6路閥2的六個(gè)入口或出口用&、13、0、(1、6、f表示。6路閥2的入口或出口 c、d上連通樣品回路16。6路閥2的出口 e經(jīng)由管道L2與氣相色譜柱3 (優(yōu)選多毛細(xì)管柱)流體連接，所述氣相色譜柱3的出口經(jīng)由管道L3與離子迀移譜儀4的離子室連接。離子迀移譜儀4的漂移氣體入口與管道L4連通，所述管道L4配置有用于漂移氣體的電子壓力調(diào)節(jié)器5。管道L4以分支管道的形式與氣體供應(yīng)管道L5流體連接，所述氣體供應(yīng)管道L5的端部與氣體入口 14連接。此外，管道L6從管道L5分支，所述管道L6配置有用于載氣的電子壓力調(diào)節(jié)器6。管道1^6在6路閥2的入口 b處終止。
[0021]因此在所述實(shí)施例中，對(duì)于載氣和漂移氣體僅設(shè)置氣體入口14，即在所述實(shí)施例中載氣和漂移氣體相同，例如氮?dú)饣蚝铣煽諝?。從管道L5還分支管道L7，所述管道L7可以經(jīng)由換向閥V2與氣體出口 13或管道L8連接。管道L8經(jīng)由另一個(gè)換向閥V3與管道L9或管道LlO連接。管道LlO經(jīng)由換向閥V4與管道Lll或與管道L12連接，所述管道Lll與6路閥2的接口 f連通，所述管道L12中設(shè)置栗7并且在樣品出口 11處終止。如通過圖2可知，管道L9連通至外部水瓶8并且通往轉(zhuǎn)向閥V2。
[0022 ] 肺活量計(jì)I處的樣品入口用9表示，肺活量計(jì)I的轉(zhuǎn)向閥VI經(jīng)由管道L13連通至校準(zhǔn)入口 1。此外，離子迀移譜儀4的氣體出口用15表示。
[0023]圖1至6中顯示了不同的方法階段。根據(jù)6路閥2和其它閥V1、V2、V3、V4的閥位分別僅開啟各個(gè)管道，開啟的(即激活的)管道在圖1至6中以實(shí)線顯示。相反，未激活的管道以虛線顯示。
[0024]用于吹掃和獲得離子迀移譜儀4的最佳結(jié)果的可以經(jīng)由氣體入口14引入的漂移氣體通過電子壓力調(diào)節(jié)器5控制。引導(dǎo)經(jīng)由氣相色譜柱3然后進(jìn)入離子迀移譜儀4的樣品載氣受到電子壓力調(diào)節(jié)器6的控制。兩種氣體(漂移氣體和樣品載氣)(例如氮?dú)饣蚝铣煽諝?以單獨(dú)路徑到達(dá)氣體出口 15。離子迀移譜儀4以及氣相色譜柱3以及6路閥2優(yōu)選進(jìn)行溫度控制。
[0025]只要不進(jìn)行呼吸空氣或測(cè)試氣體/校準(zhǔn)氣體的測(cè)量，就用吹掃氣體吹掃測(cè)量系統(tǒng)。為了整個(gè)系統(tǒng)的清潔，吹掃氣體還另外吹掃通過肺活量計(jì)I，從而避免之前測(cè)量的物質(zhì)吸附在內(nèi)部管道L1、L7、L8、L10和L11，閥Vl和V4，樣品回路16和6路閥2的接口 a、b、c、d、e、f上。
[0026]借助栗7將氣體樣品吸入系統(tǒng)?？梢灾苯油ㄟ^在插在肺活量計(jì)I的支持器中的可拆卸吹嘴中呼氣從而進(jìn)行呼吸空氣的取樣。經(jīng)由優(yōu)選加熱的導(dǎo)管LI將樣品傳輸至6路閥2。替代性地，出于校準(zhǔn)的目的，樣品也可以從氣體瓶或氣體樣品容器經(jīng)由校準(zhǔn)入口 10進(jìn)入管道L13。
[0027]為了測(cè)量來(lái)自呼吸空氣或測(cè)試氣體源的氣體樣品，在圖1顯示的6路閥2的基本設(shè)置下，載氣永久性地吹掃通過氣相色譜柱3。樣品氣體經(jīng)由肺活量計(jì)9或經(jīng)由校準(zhǔn)入口 10借助栗7抽吸通過樣品回路16。在該位置下，樣品氣體從肺活量計(jì)I或校準(zhǔn)入口 10直接到達(dá)氣體出口 11。
[0028]為了進(jìn)行真實(shí)測(cè)量，通過切換6路閥2將樣品回路16中的樣品輸送至氣相色譜柱3然后傳輸至離子迀移譜儀4。載氣運(yùn)送樣品回路16中的呼吸氣體樣品并且進(jìn)一步到達(dá)氣相色譜柱3，在氣相色譜柱3中樣品中存在的物質(zhì)根據(jù)其保留時(shí)間相應(yīng)地分離。洗脫物質(zhì)經(jīng)由管道L3導(dǎo)入離子迀移譜儀4的離子室。
[0029]為了有效和可再現(xiàn)的取樣，使用醫(yī)學(xué)肺活量計(jì)I，其傳感器整合至手持殼體從而進(jìn)行C02/02和體積流量的精確和直接的數(shù)據(jù)記錄。在基本設(shè)置中，連接管道LI被吹掃氣體充滿并且加熱，從而避免冷凝，并且可以清潔污染。切換6路閥2和因此的取樣的時(shí)間點(diǎn)可以根據(jù)分析問題經(jīng)由呼吸空氣的C02/02或體積流量測(cè)量通過肺活量計(jì)I和測(cè)量裝置的控制器之間的通訊進(jìn)行改變/優(yōu)化并且儲(chǔ)存在程序流程中。
[0030]測(cè)量系統(tǒng)的不同的系統(tǒng)設(shè)置和因此的測(cè)量方法過程如下:
[0031]圖1中顯示了基本設(shè)置，吹掃氣體(漂移氣體以及樣品載氣)從氣體入口14經(jīng)由激活管道(實(shí)線)一方面作為漂移氣體流動(dòng)通過離子迀移譜儀4，另一方面經(jīng)由6路閥2的相應(yīng)切換的入口或出口 b、e作為樣品氣體流動(dòng)通過氣相色譜柱3和離子迀移譜儀4并且進(jìn)一步經(jīng)由6路閥2的相互切換的接口 f、d、c和a流動(dòng)通過樣品環(huán)路16和肺活量計(jì)I。因此在所述基本設(shè)置中，所有系統(tǒng)組件被吹掃氣體流過。
[0032]為了開始呼吸空氣測(cè)量，在根據(jù)圖1的該基本設(shè)置中進(jìn)行系統(tǒng)的自由測(cè)量，即在吹掃系統(tǒng)組件的過程中可以說吹掃氣體作為樣品氣體進(jìn)入離子迀移譜儀4的離子室并且在離子迀移譜儀4中測(cè)量吹掃氣體。
[0033]測(cè)量值相應(yīng)地儲(chǔ)存在系統(tǒng)控制器中并且在之后的樣品測(cè)量或測(cè)量評(píng)價(jià)中進(jìn)行考慮O
[0034]在第二方法步驟中，終止吹掃氣體供應(yīng)并且如此切換多路閥2，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱3進(jìn)入離子迀移譜儀4并且在該處進(jìn)行測(cè)量。為此，栗7抽吸環(huán)境空氣使其通過肺活量計(jì)I至氣密性樣品回路16。多路閥2然后處于圖4中顯示的切換位置。然后6路閥切換成圖中3顯示的位置，使得樣品(在該情況下為環(huán)境空氣)傳輸至氣相色譜柱3并且進(jìn)一步傳輸至離子迀移譜儀，并且記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。相應(yīng)地將環(huán)境空氣的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0035]在第三方法步驟中，然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱3、離子迀移譜儀4和樣品回路16。該情況顯示于圖2，經(jīng)由氣體入口 14進(jìn)入的吹掃氣體經(jīng)由管道L8通過外部水瓶8進(jìn)入并且加濕并且因此還進(jìn)入樣品回路16。然后6路閥2切換成圖中3顯示的位置，使得樣品(在該情況下例如為增濕的N2或合成空氣)進(jìn)一步傳輸至氣相色譜柱3和傳輸至離子迀移譜儀4，并且記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。所述第三方法步驟的測(cè)量數(shù)據(jù)也被儲(chǔ)存并且相應(yīng)地在呼吸空氣樣品的后續(xù)評(píng)價(jià)中進(jìn)行考慮。
[0036]然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且在最后一個(gè)步驟中將患者的呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路16。在圖4中顯示的6路閥2的切換位置下，呼吸空氣從肺活量計(jì)I進(jìn)入樣品回路16。在此，呼吸空氣樣品通過栗7抽吸。
[0037]在此對(duì)患者提出的軟件技術(shù)要求是向肺活量計(jì)I的吹嘴連續(xù)呼吸，從而充滿樣品回路16。例如要求向肺活量計(jì)I的吹嘴持續(xù)呼吸6秒。如果患者不能進(jìn)行預(yù)定呼出程序和/或在預(yù)定時(shí)間內(nèi)中斷，閥Vl切換回去并且栗7的栗控制器中斷抽吸過程。這避免了環(huán)境空氣進(jìn)入系統(tǒng)。
[0038]相反，當(dāng)呼出空氣正確進(jìn)入樣品回路16時(shí)，在充滿樣品回路16之后多路閥2切換成根據(jù)圖3的位置，并且呼吸空氣樣品由載氣輸送通過氣相色譜柱3進(jìn)入離子迀移譜儀4，并且在該處進(jìn)行測(cè)量。然后進(jìn)行呼吸空氣樣品的測(cè)量值評(píng)價(jià)同時(shí)考慮之前的測(cè)量。
[0039]如果患者不能例如向肺活量計(jì)I的吹嘴持續(xù)呼吸6秒，則在軟件技術(shù)上存在加合單個(gè)較小體積的可能性，其中在每次呼出程序之后閥Vl切換回去并且僅在提供足夠大的總體積時(shí)才切換6路閥2并且使樣品從樣品回路16進(jìn)入柱3然后進(jìn)入離子迀移譜儀4。
[0040]在終止呼吸氣體樣品的供應(yīng)之后切換成根據(jù)圖1的基本設(shè)置，S卩，使吹掃氣體流過系統(tǒng)組件，然后開始新的測(cè)量循環(huán)或關(guān)閉測(cè)量裝置。
[0041]圖5和6中顯示了另外的方法流程，當(dāng)經(jīng)由校準(zhǔn)入口10引入時(shí)，用于測(cè)量測(cè)試氣體/校準(zhǔn)氣體或來(lái)自外部樣品容器的樣品。從根據(jù)圖1的基本設(shè)置出發(fā)，終止吹掃氣體供應(yīng)并且肺活量計(jì)I和校準(zhǔn)入口 10之間的閥Vl從肺活量計(jì)I切換至校準(zhǔn)入口 10并且使氣體流改道。在此，多路閥2首先處于根據(jù)圖6的位置。在此，栗7從校準(zhǔn)入口 10抽吸至樣品回路16。然后6路閥切換成圖中5顯示的位置，使得樣品(在該情況下為測(cè)試氣體或校準(zhǔn)氣體或樣品氣體)從外部容器輸送至氣相色譜柱5并且進(jìn)一步傳輸至離子迀移譜儀4，并且記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。所述另外的方法步驟結(jié)束之后，測(cè)量系統(tǒng)重新恢復(fù)至根據(jù)圖1的基本設(shè)置(吹掃模式)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.借助氣相色譜-離子迀移譜測(cè)量人體呼出空氣的方法，其中使呼出空氣樣品經(jīng)由樣品入口和多路閥進(jìn)入樣品回路，然后借助載氣從樣品回路中經(jīng)由多路閥輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量， 其特征在于， 在將呼出空氣樣品引入樣品回路之前 a)首先用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，然后如此切換多路閥，使得吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量， b)然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且切換多路閥，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量， c)然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，并且如此切換多路閥，使得增濕的吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量， d)終止增濕的吹掃氣體供應(yīng)并且將呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路，并且借助載氣輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測(cè)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 在測(cè)量呼吸空氣樣品之后用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀、樣品回路和樣品入口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 使用肺活量計(jì)作為樣品入口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 檢查呼出空氣通過肺活量計(jì)的流量，和在低于預(yù)定極限值時(shí)中斷到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 檢查呼出空氣通過肺活量計(jì)的流量，和只有在超過預(yù)定極限值時(shí)才開啟到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 經(jīng)由另外的氣體入口將校準(zhǔn)氣體或測(cè)試氣體或來(lái)自樣品容器的外部呼吸空氣樣品引入多路閥。
【文檔編號(hào)】G01N30/72GK105849551SQ201480071524
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年11月21日
【發(fā)明人】S·斯?fàn)柪章? T·沃特爾曼
【申請(qǐng)人】伊姆斯佩克斯診斷有限公司