[实用新型]变流量呼气采样装置

说明书

技术领域

本发明涉及呼气气体采样领域。 

背景技术

呼气一氧化氮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。人体的一氧化氮由气道上皮细胞分泌产生，并扩散到气道，其动态变化与量的多少取决于炎症刺激和不同的呼气位置。eNO来源于气道及肺泡，可以通过建立数学模型并进行实验来求得不同部位的一氧化氮浓度，从而区分肺部不同部位产生的炎症。通过改变呼气流量、改变呼气时段来建立准确检测肺泡、气道的NO浓度的标准方法，并观察正常人及不同患者人群的肺泡、气道的NO水平，进而指导疾病诊断与用药。 

Jiang J等于2009年发表的文章《Nitric oxide gas phase release in human small airway epithelial cells》中说明了人体的一氧化氮由气道上皮细胞分泌产生，并扩散到气相，其动态变化与量的多少取决于炎症刺激和不同的呼气位置。eNO来源于气道及肺泡，可以通过建立数学模型并进行实验来求得不同部位的NO浓度，从而区分肺部不同部位产生的炎症。 

不同的研究机构对eNO的肺部的动态交换机制做了很多研究，建立了改变呼气流量情况下的多个模型。其中最广为接受的是George SC等于2004年《Modeling pulmonary nitric oxide exchange》中提出的“双室”模型。 

呼出气一氧化氮浓度(C_ENO)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’aw_NO, pl/s)，NO在气道的扩散能力(Daw_NO, pl*s^-1*ppb^-1)，和稳态下的肺泡气浓度(C_ANO，ppb)。NO在组织和气道气相中的Jaw_NO和总流量(pl/s)和呼气流速成反比；C_NO指气道中气相中的NO浓度。 

方程如下： 

当V_E >5*Daw_NO ml/s 或50 ml/s（健康人）时，该方程可简化为

    

一般来说，C_ANO<2% Caw_NO，且J’aw_NO =Daw_NO *Caw_NO，以上方程可简化为

由此，通过对不同气量（V_E）eNO浓度的测定，可以求得肺泡气浓度，以及气道壁的NO总流量。

用于采集呼气一氧化氮的采用采样技术多用于采集固定的标准流量(45-55ml/s）下的呼气一氧化氮气体，如美国胸科学会2005年在ATS/ERS eNO测定技术标准指南中就推荐了一种检测一氧化氮的离线采样技术，它是让患者在呼气时在装置外先排空死腔气然后进行收集测试气，这样带来的问题就是呼气过程中有憋气过程，严重影响了测试值的准确性，又或者GE Water＆Process Technologies公司公开的技术中采用鲁尔阀进行控制排空技术。变流量采样技术有Aerocrine公司的NIOX Flex仪器可以在线检测不同流量的呼吸一氧化氮浓度。 

根据ATS标准，用标准流量进行eNO采样测试时，在控制呼气流速为50ml/s的条件小，呼气阻力必须大于5cmH₂O，通常为了便于呼气流量的控制，一般呼气一氧化氮分析仪的气路阻力设计在10cmH₂O左右，在当前气路条件下，在进行变流量测量所需的大流量呼气时（>200ml/s），气路阻力将大于30cmH₂O，导致呼气采样的困难，所以采用固定气路结构的方法很难兼顾高低呼气流量下对呼气阻力控制的要求。解决该问题最直接的方法就是根据呼气流速调整气路阻力，低流速时用高气路阻力件，高流速时用低气路阻力件，通过阻力件与呼气流量的配合，保证在所有呼气流速下，呼气压力可控制在10~30cmH₂O范围内。阻力调配装置的类型很多，如：不同内径、长度的管路，不同开口状态的阀门、由舵机控制的不同转向的阀门等，可根据设计需要进行选择。