[发明专利]用于测量和分析多次呼吸氮气洗出过程的装置

说明书

本发明涉及一种用于测量和分析多次呼吸洗出过程的装置，其特征在于用超声波流量摩尔质量传感器测定主流中被患者吸入和呼出的气体的瞬时流量和瞬时摩尔质量。

技术领域

本发明涉及一种用于测量和分析多次呼吸氮气洗出过程的装置。

背景技术

自1950年左右以来，对示踪气体从肺部的洗出过程的测量就已开始，并且从那时起已用来确定肺容量、肺容量细分以及通气不均匀性参数[见：A.A.Hutchison,A.C.Sum,T.A.Demis,A.Erben,L.I.Landau.Moment analysis of multiple breath nitrogenwashout in children Am Rev Respir Dis 1982；125:28-32]。多次呼吸洗出过程可使用不同示踪气体进行：氦气、SF6(六氟化硫)或N2(氮气)是最常用的示踪气体。使用N2是最简单的方法，因为患者仅须从呼吸空气转换为呼吸100％氧气。在呼吸氧气时，残留在肺部的N2从肺呼吸中被洗出用于呼吸。已开发出各种方法用于测量示踪气体N2、SF6或氦气的浓度，这些方法每种都具有独特的优点和缺点。

发明内容

在下文对先前所使用方法的描述中，将描述基于氮气(N2)的洗出过程。然而，所述方法还可利用示踪气体SF6或氦气以类似方式用于分析多次呼吸洗出。

利用氮气多次呼吸洗出过程(MBW)的分析需要精确测量流入和流出肺部的气体流速，并结合同样精确地测量由患者吸入和呼出的N2浓度。必须利用快速响应传感器测量流速和N2信号，因为即使在基础呼吸下，流量信号和浓度信号也会发生快速变化。另外，必须同步记录流量信号和N2浓度信号(即，信号之间没有任何时间延迟)，因为要对N2浓度和流量的乘积进行积分来确定吸入和呼出的N2体积。

图1示出随时间(t)变化的流量(F)和N2浓度。在整个测试过程中，患者正常呼吸，但是附带有鼻夹以使所有空气通过口吸入和呼出。N2浓度在实际N2洗出过程之前几乎是恒定的并且处于环境N2浓度值(78.08％)；在洗出过程中，N2浓度在吸入期间(几乎)为零，而在呼出期间，平均N2浓度每呼吸一次下降一点，因为每呼吸一次，氮气就被从肺部进一步洗出。图1还放大呈现了N2浓度随呼出体积(V)的变化。这一呈现示出呼出阶段I至III(I＝死腔；II＝混合空气；III＝肺泡气)。用于量化通气不均匀性的其它参数可通过测定洗出过程的所有呼吸在阶段III中的增加来确定[Consensus statement for inert gas washoutmeasurement using multiple and single breath tests.Eur Respir J 2013；41:507-522]。

通常利用100Hz的测量速率检测流速信号和气体浓度信号。流量传感器通常具有<10ms的响应时间；用于测量气体浓度的传感器通常更慢并且具有60至100ms范围内的响应时间(见[Consensus statement for inert gas washout measurement using multipleand single breath tests.Eur Respir J 2013；41:507-522])。现有不同类型的气体流量传感器，诸如通过流路中的阻力检测压力差的传感器，或测量热线的冷却的传感器、测量涡轮机的旋转的传感器，或测量超声波渡越时间的传感器。气体浓度在洗出过程中经受较大波动。不过，这可能不会对流量测量产生任何影响或这种影响须被充分校正。然而，不仅流量传感器的技术可不同。当前的系统如何通过测量示踪气体来分析洗出以用于确定N2浓度的方法也是不同的。以下方法被用于测量N2浓度。