[发明专利]用于收集呼出空气的样本的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在正常呼吸条件下收集呼出空气的样本的装置和方法，特别用于不能遵从指令或不能满足收集样本的要求的受检对象。这种受检对象包括但不限于婴幼儿以及残疾的、无意识的或者年老的病人。优选地，收集呼出空气的样本是为了确定所述呼出空气中某种成分是否存在和/或其浓度的目的而实施的。

背景技术

已知的是，呼出空气中存在许多成分，它们可以有助于使人们深入了解某些疾病的代谢过程，并对某些疾病有指示作用，甚至指示某些疾病的致病原的存在。在研究以及临床环境下，都已详细地研究了这种成分的浓度。基于这种深刻的了解，浓度值能帮助形成诊断，并已证明其对于监控病人的健康状况是有用的。临床上关注的呼出空气中的成分的两个实例是无机和有机气体化合物。存在于呼出空气中的气体化合物的实例包括一氧化二氮、这里的一氧化氮(NO)、二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)和挥发性有机化合物。进一步的实例是可以在呼气冷凝物中检测到的不同程度复杂的化合物和生物分子，诸如以下所列：过氧化氢、S-亚硝基硫醇、硝基酷氨酸、蛋白质、细胞因子和大分子。

重要的实例是NO，因为在1990年代的早期就已发现NO是炎症的诊断标志，所以NO已经变成了众多研究的焦点。在NO浓度的确定中已推荐使用不同的技术和传感器。实例包括但不限于化学发光、基于传感器的半导体、电化学传感器和基于传感器的聚合物。

美国胸科学会(ATS)和欧洲呼吸学会(ERS)具有已公开的肺功能标记的确定和肺功能标准检查指南(参见例如“An Official ATS Clinical Practice Guideline:Interpretation of Exhaled Nitric Oxide Levels(FENO)for Clinical Applications”，美国呼吸道与危重护理学杂志，2011,184:602-615”)。

ATS/ERS指南的主要重点是呼出空气(呼气)中的深肺区域的内源性NO的检查和论证。对于各种测量方法、诸如成人以及儿童的在线或离线测量，指南指出了各种标准。

在确定呼出空气中的NO时的一个问题如下：源自肺的深肺区域的分开的内源性NO(FENO)表现出比鼻子中的NO的浓度明显地低，使得FENO的测量值鼻子中的NO混合物抵消。

ATS/ERS指南考虑了这种情况，规定使病人的呼气受至少5cm水的呼气阻力的影响。当病人在这种阻力下呼气时，腭帆将关闭并且鼻咽被隔离。

ATS/ERS指南还考虑了如下事实：FENO的浓度很大程度上取决于呼气流量，因为呼气流量越大，呼出空气的可测量FENO浓度越低。因此，指南在这方面规定如下：允许病人在优选50ml/s的恒定呼气流率下呼气。为此，病人被要求在光学显示器的帮助下以给定水平独立地保持恒定的呼气流率。流量计、压力计以及计算机绘制的图表用来显示。

另外，ATS/ERS指南要求测量值记录在NO平稳水平的范围中。然而，由于NO平稳水平被调节为仅在呼气开始之后的时间错位，根据于病人的年龄，病人必须完成4或10秒的时间段的恒定呼气。ATS和ERS规定的标准方法推荐给成人和6岁以上的儿童。

呼吸气体的样本收集器已知在现有技术中用于在线以及离线测量。

在ATS/ERS指南(2011)中公开了用于FENO的离线测量的一种样本收集器，使用该样本收集器可以在ATS/ERS规定的要求下收集呼吸气体样本。该收集器由具有嘴口的引导管构成，所述嘴口包括在吸气侧的NO过滤器，病人通过所述吸气侧吸入周围空气。通过嘴口的变型来产生呼气时的呼气阻力。呼出空气被收集在袋中。为了保持ATS/ERS规定的标准，样本收集器还配备有压力计，压力计帮助病人在自控制的情况下执行所需的呼吸动作。

在ATS/ERS指南中公开的另一离线样本收集器中，呼出空气被分成几部分，因为来自上肺区域的死区成分首先被分离在捕获袋中。来自下肺区域的部分随后被捕获在第二收集容器中，再后被供给以进行分析。