CN103237493A - 用于收集呼出空气的样本的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种在正常呼吸期间收集呼出空气的样本的设备，其包括：流发生器；可插入到口中的呼出空气接收器；以及用于隔离鼻腔气道的装置，其中，所述设备还包括：传感器，其用于检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；控制单元，其适于接收所述信号并控制用于隔离鼻腔气道的装置，其中，流发生器连接至呼出空气接收器或者与呼出空气接收器一体化。一种在正常呼吸条件下收集呼出空气的样本的方法，该方法包括如下步骤：检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；在控制单元中接收所述信号；激活用于隔离鼻腔气道的装置；激活连接至呼出空气接收器的流发生器；以及在鼻腔气道被隔离的呼气期间收集呼出空气的样本。

Description

用于收集呼出空气的样本的设备和方法
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 PracticeGuideline:Interpretation of Exhaled Nitric Oxide Levels(FENO)for ClinicalApplications”，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
Figure BDA00003178716800021
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。
US2008/0221471示出了用于收集气道气体的设备，所述气体包括来自受检对象的NO，所述设备包括用于产生受检对象的腭帆的闭合的第一构件和用于收集气道气体的第二构件，其中，第一和第二构件不必须彼此结合成一体。从上述公开中可以看到，用于产生腭帆的闭合的所述构件依赖可选地连接有压力计的可调节/可变化的流阻器的存在，指导受检对象尽力保持与呼气期间的期望流量对应的稳定压力。US2008/0221471的公开还讨论了鼻子的NO测量，使得这里的如下内容也是清楚的：用于产生腭帆的闭合的构件需要受检对象的合作。此外，通过受检对象进行瓦尔萨尔瓦动作(闭气用力法)以有意识地在通过鼻腔气道抽吸样本的同时保持腭帆闭合，来使鼻腔气道与口腔气道隔离。
在CA2669385中公开了另一装置，CA2669385示出了用于高流量的装置，从而使用非密封的呼吸界面。该装置涉及主要是氧气的治疗气体的供给，并且没有提到闭合软腭的可能性。然而，该装置包括被置放在两个鼻孔中或两个鼻孔附近的至少一个传感器，以测量压力、温度或氧气浓度。然而，该公开重复地强调在使用鼻套管时鼻套管不产生密封。
US4,668,568公开了用于通气的管，其同时闭塞(封闭)食道。该管具有两个可充气的套囊，一个在软腭和舌部后部之间置放在咽喉。然后，没有提到NO的测量，该公开使得如下内容变得清楚：该装置期望用于紧急情形。此外，该公开完全没有提到调节通过鼻腔气道的气流的可能性，例如通过打开和关闭咽喉套囊。
以上所述的呼出空气收集器和装置不适于婴儿和直到6岁的儿童的呼气NO的确定，而且也不适于无意识的、精神错乱的或其它残疾的成人，因为这些收集器要么需要病人的主动合作，要么不能隔离鼻腔气道，并且对于使用来说往往也不舒适。因而，婴幼儿或残疾的成人不能独立且正确地进行所需的呼吸动作。
因此，对于不能合作的婴幼，已经开发了补充ATS/ERS指南的方法。然而，这些方法都具有不利之处。
对于大于2岁的儿童，可以使用“单次呼吸”方法的至少一个变型，在该方法中，通过可以手动调节的呼气阻力来进行流量调节。在正常的自发呼吸期间进行在线NO测量。
然而，这些方法的一个规定是必须取消呼气参数的保持，通常是流量规定，以至少在口腔中实现充分的呼气压力。确保儿童的软腭的闭合的一种方式是例如让儿童吹气球。
与对婴幼儿进行采样相关的一个特别的问题是他们实际上排斥用鼻子呼吸。因此不能使用使鼻子需要永久闭合的方法，因为他们不能容忍。
为了防止经由鼻子呼气，一种方法描述为在呼气期间使覆盖嘴和鼻子的面罩向下移位，使得鼻翼被面罩从外侧压缩。呼气被收集到容器中。整个设备包括与ATS/ERS指南相比稍微减小的2cm的水的呼气阻力，以防止被鼻腔NO污染。
用于婴儿的另一种修改的“单次呼吸”方法利用能够用压缩空气充气和放气的夹克的帮助来操作，利用胸膛和腹部的人工压缩由此对胸膛和腹部施加压力。在阻力下经由面罩发生被动呼气，并且呼气流量恒定为50ml/s。该方法的明显的缺点在于，在该过程期间，必须使婴儿安静。
因此，本发明的目的在于提供用于收集呼出空气的样本的装置和系统，用于诸如婴幼儿和/或残疾人、老人和无意识的病人等不合作的病人的肺功能的诊断的目的。本发明特别地涉及呼出空气中的一种或多种成分的确定，例如但不限于呼出空气中的一氧化氮(NO)，旨在提供一种方法，利用该方法能够在正常呼吸条件下且符合ATS/ERS指南地进行呼出空气的采样。当呼出空气的成分是一氧化氮(NO)时，应当一定程度上避免呼出空气的样本被鼻腔NO污染。
发明内容
该目的由独立权利要求的特征实现，优选实施例以从属权利要求的主题展示，其通过引用方式合并于此。
一个实施例为：一种用于在正常呼吸期间收集呼出空气的样本的设备，该设备包括样本收集器、呼出空气接收器和用于隔离鼻腔气道的装置，其中，所述设备还包括：
-至少一个传感器，其用于检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；
-流发生器；
-控制单元，其例如与所述流发生器一体化，适于接收所述信号以控制用于隔离鼻腔气道的所述装置，以及控制所述流发生器以产生穿过样本收集器的呼出空气流；其中
-所述流发生器与所述样本收集器流体连通；所述样本收集器与所述呼出空气接收器流体连通或者一体化。
根据实施例，所述呼出空气接收器包括细长的中空结构体，所述结构体具有：用于插入到口腔中的本体；至少一个用呼出空气的入口孔，其适于定位到咽腔中；以及出口孔，其适于定位在嘴唇的外部，其中，所述至少一个入口孔经由所述本体的中空空间或经由通过所述本体的管子与所述出口孔连通，所述出口孔连接到所述流发生器。
根据实施例，所述呼出空气接收器包括适于置放于受检对象的嘴上或者置放于受检对象的嘴和鼻子上的面罩。
根据可以与上述实施例自由组合的另一实施例，用于隔离鼻腔气道的装置包括用于阻止空气通过鼻腔气道的构件，所述构件包括可充气垫片，所述垫片适于置放在鼻子的根部和顶点之间的鼻子的外部，在充气状态下，所述垫片压紧两个鼻孔的前庭和/或中庭，阻止空气通过鼻腔气道。
根据另一实施例，用于隔离鼻腔气道的装置包括可插入口中的可膨胀本体，当该可膨胀本体于口腔中置放到位并被定位在软腭下方时，可膨胀本体在膨胀状态下在颅背侧方向上推软腭，防止空气在鼻腔气道和咽喉之间通过。
根据再一实施例，用于隔离鼻腔气道的装置包括用于阻止空气通过鼻腔气道的构件，所述构件包括可插入鼻孔的一对阀。
此外，可与上述任一实施例组合地，用于检测吸气和至少呼气的开始的所述至少一个传感器选自于：光传感器、温度传感器、流量计、压力传感器、阻抗计、EEC电极、湿度传感器、膨胀计、压电传感器、声敏传感器或它们的任意组合。
根据可以与上述任何一个实施例自由组合的实施例，流发生器包括被容器包裹的不透气的、柔性的可充气收集袋，该容器可以被抽真空、产生真空以将样本抽吸到所述收集袋中。
在变型例中，流发生器包括泵或风扇，其适于精确地维持1-100ml/s的流量，优选地维持约1至50ml/s的流量，或者优选地维持约1至约20ml/s的流量。可以构思的是，流量可以被调节至受检的病人或病人群体的呼气的体积和流量，对于成人适用高范围，对于婴儿和儿童适用低范围。
本发明的另一实施例是呼出空气接收器，其具有细长的中空结构体，该中空结构体的本体用于插入到口腔中，其中，所述本体具有扁平形状，并带有与上腭的形状相符的向上凸起的形状；以及用于接收舌部的向下的凹形。
优选地，用于插入到口腔中的所述本体还包括可膨胀本体，该可膨胀本体在膨胀状态下在颅背侧方向上推软腭，阻止在鼻腔气道和咽喉之间的空气通路。
优选地，用于插入到口腔中的所述本体包括：从适于定位在咽腔中的用于呼气的远端入口孔到适于定位在嘴唇外部的近端出口的通道；以及从所述可膨胀本体到定位在嘴唇外部的连接器的通道。
更优选地，用于插入到口腔中的所述本体还包括允许测量咽喉和/或口腔中的压力的通道。
根据可以与这里提到的两个前述实施例中的任一个自由组合的实施例，所述呼出空气接收器中的所述通道具有在通道壁内侧的间隔件，所述间隔件优选地为小块和/或肋和/或网形式，其防止所述通道在口腔中被置放到位时由于被咬住或在所述可插入本体上施加压力而阻塞。
根据可以与这里提到的呼出空气接收器的两个前述实施例中的任一个自由组合的实施例，所述通道具有纵向壁，纵向壁防止所述通道在口腔中被置放到位时由于被咬住或对所述可插入本体施加压力而阻塞。
呼出空气接收器优选地包括排湿过滤器或吸湿构件，所述排湿过滤器或吸湿构件配置在呼出空气接收器的通道中或进入呼出空气接收器的通道中的入口孔中，配置在进入压力测量线的通道中或一个或多个入口中，以防止由粘液和/或唾液引起的闭合。
另一实施例是用于隔离鼻腔气道的装置，其包括用于阻止空气通过鼻腔气道的构件，其中，所述构件包括适于置放在鼻子的根部和顶点之间的鼻子的外部的可充气的垫，该垫在充气状态下压紧两个鼻孔的前庭和/或中庭。
优选地，上述装置还包括至少一个传感器，该传感器用于基于在至少一个鼻孔中测量的参数的变化的检测来检测呼气的开始。
优选地，所述至少一个传感器从流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器或它们的任意组合中选出。
本发明还提供一种在正常呼吸期间收集呼出空气的样本的方法，该方法包括如下步骤：
-检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；
-在控制单元中接收所述信号；
-激活用于隔离鼻腔气道的装置；
-激活连接至呼出空气接收器的流发生器；以及
-在所述鼻腔气道被隔离时收集呼气期间的呼出空气的样本。
根据优选实施例，所述方法还包括如下步骤：在检测到呼气结束和/或吸气开始时，对用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活。
根据可以与这里公开的方法中的任一方法自由组合的优选实施例，对于吸气以及开始呼气的检测是基于对口腔压力、气道中的空气流量、胸膛和/或腹部的运动，以及电脉冲中的一种或多种作为呼吸活动的标志的检测/测量。
此外，根据该方法的实施例，当检测到呼气开始时或者在检测到呼气开始之后的一段预设时间，用于隔离鼻腔气道的装置即被激活。
优选地，当检测到呼气开始时，或者已经从检测到呼气开始起经过了一段预设时间时，进行呼出空气的样本的抽吸。
优选地，根据该方法的实施例，当已经从检测到呼气开始起经过了一段预设时间时，或者当已经检测到呼出的预设空气量时，对用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活，中断呼出空气的样本的抽吸。
优选地，基于正常呼吸循环的测量值确定所述预设时间，类似地，基于正常呼吸循环的测量值确定所述预设量。
优选地，根据该方法的实施例，当检测到下一呼吸循环的吸气阶段时，对用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活，中断呼出空气的样本的抽吸。
根据该方法的可以与这里公开的任何其它实施例自由组合的实施例，呼出空气接收器被引入到口中，并且至少一个用于呼气的入口孔被定位在咽喉后部空间。
此外，在根据这里公开的任何实施例的方法中，在一个或几个呼吸循环中收集呼出空气样本。
优选地，基于对口腔压力、气道中的空气流量、胸膛和/或腹部的运动、电脉冲(阻抗)中的一种或多种作为呼吸活动的标志的检测/测量，确定正常呼吸循环。
优选地，表明过早吸气的自正常呼吸的偏离，会引起抽吸的中断以及用于隔离鼻腔气道的装置的解除激活。
根据一个可以与这里公开的任何其它实施例自由组合的实施例，通过被供给呼出空气的CO2分析仪确定呼出空气的CO2含量，来检测呼气的开始。
根据可以与这里公开的任何其它实施例自由组合的另一实施例，对呼出空气的样本接受成分的定性或定量分析，所述成分选自：诸如一氧化碳和一氧化氮的气体成分；诸如细胞、微生物和大分子的微粒物质；以及挥发性有机化合物。
优选地，呼出空气的样本经受一氧化氮浓度的定量分析。
最优选地，确定呼出空气的样本中的一氧化氮的浓度，其中，样本被抽吸期间的呼气参数被控制在ATS/ERS指南2011中规定的数值。
附图说明
以下参照附图详细地描述本发明的实施例：
图1示意性地示出本发明的实施例，其包括样本收集器100、呼出空气用接收器——这里示出为可插入口中的呼出空气用接收器200、用于隔离鼻腔气道的装置300、流发生器400、至少一个传感器500，和用户界面600。
图2示意性地示出另一实施例，其中，用于隔离鼻腔气道的装置300与可插入口中的呼出空气用接收器200一体化，并且由流发生器400控制。
图3示意性地示出可以与上述实施例自由地组合的另一实施例，其还包括用于将气体输送给受检对象的单元700，并包括柔性管子701。
图4示意性地示出可以与上述实施例自由组合的实施例，其中，流发生器400包括基于例如阻抗测量来检测呼吸模式的构件，其使用置放在受检对象的胸部的至少一个传感器501。置放在胸部的一个或多个传感器501的使用使置放在病人的鼻孔的传感器500的使用变成非必须的，因此，这些传感器500由虚线标示并且附图标记置放在括号中。
图5示意性地示出可以与上述实施例自由组合的另一实施例，其中，流发生器400包括基于例如胸部运动或胸部和/或腹部的扩张的检测来检测呼吸模式的构件，其使用置放在受检对象的胸部的一个或多个传感器502。同样，在此处，置放在胸部/腹部的传感器502的使用使置放在病人的鼻孔的传感器500的使用变成可选的，因此，这些传感器500由虚线标示并且附图标记置放在括号中。
图6示意性地示出所有实施例是如何能进一步包括连接件或多支管的，该连接件或多支管适于将样本引至不同构件(例如，端口110、样本袋120、过滤器/净化器130和样本袋131、一个或多个阀140、校准气体源141和过滤器142)以用于采样到的呼气气体的进一步贮存、处理或分析；
图7示意性地示出可插入口中的呼出空气用的接收器200的纵截面图，接收器200为双腔嘴口201的形状，带有可选的可膨胀部213；
图8示意性地示出可插入口中的呼出空气用的接收器200的纵截面图，接收器200为三腔嘴口202的形状，带有可选的可膨胀部213的；
图9示出根据本发明的实施例的可插入口中的呼出空气用的接收器200的侧视图(a)和前视图(b)，这里示出为图8的三腔嘴口202；
图10示意性地示出根据本发明的实施例的：(a)双腔嘴口201的纵截面，其具有使嘴口的形状稳定并且形成两个腔208和214的纵向壁230；(b)三腔嘴口202的纵截面，其具有三个腔208、214和215；以及(c)三腔嘴口202的前部截面。
图11示意性地示出流发生器和样本收集器根据“箱中袋”原理运作的实施例，使用可插入口中的呼出空气接收器200，其中用于封闭鼻子的构件包括粘性的、可膨胀的鼻闭合装置300；
图12示意性地示出流发生器和样本收集器根据“箱中袋”原理运作的实施例，其中，用于封闭鼻子的构件包括适于定位在口腔中的可膨胀元件，这里示出为可膨胀元件310与可插入口中的呼出空气用接收器一体；
图13示意性地示出一实施例，其中装置800用于检测呼出空气中的第一成分，并连接到引导至流发生器400的管道，并且，其中用于检测呼出空气中的一种或多种另外的成分的装置900和样本袋120可以连接到样本收集器100。
图14示意性地示出用于隔离鼻腔气道的装置，其为双壁粘性片形状，(a)处于非动作(休停)状态；(b)处于动作(充气)状态；(c)该装置的正视局部剖示图；
图15示意性地示出使用双壁粘性片300的实施例的两个立体图，一个是从正面看的(a)，一个是从侧面看的(b)，还包括至少一个可选的用于检测从鼻子呼出的空气的参数的传感器500，传感器500可选地由粘性片300保持在位。
具体实施方式
在描述和主张本发明的实施例时，将使用如下术语：
未加数量修饰的和前面有“所述”(的名词)包括多个指示物，除非上下文作出清楚的相反指引。因而，例如，提到“样本”时包括一个或多个样本。
另外，术语“样本”旨在包括可从呼出空气中获得的所有类型的样本，诸如气体样本、液体样本(呼气冷凝物)、颗粒样本等。
一个实施例涉及用于在正常呼吸期间收集呼出空气的样本的设备，该设备包括样本收集器、呼出空气接收器和用于隔离鼻腔气道的装置，其中，所述设备还包括：
-传感器，其用于检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化，并且用于将所述变化作为信号传送；
-流发生器；
-控制单元，其例如与所述流发生器一体化，适于接收所述信号以控制用于隔离鼻腔气道的所述装置，以及控制所述流发生器以产生流过所述样本收集器的呼出空气；其中
-所述流发生器与所述样本收集器流体连通；所述样本收集器与所述呼出空气接收器流体连通或者一体化。
这示意性地示出在图1中，其中，流发生器标示为400，连接到可插入口中的呼出空气接收器200和用于隔离鼻腔气道的装置300，并且与样本收集器100流体连通。在该图中，还标示了界面600。所述界面可以是个人计算机、膝上型电脑、手持式电脑或智能手机，或者能够显示数据并且优选地还能够接收操作者输入的任何装置。还示意性地示出了一个传感器(或多个传感器)500，这里标示为布置在病人的鼻孔附近。
如图1示意性地所示，流发生器400连接到传感器500，并且适于接收来自所述传感器的信号。在这里示出的实施例中，流发生器400还连接到用于隔离鼻腔气道300的装置，这里标示为可充气的粘性片，可以构思的是，流发生器用诸如空气、水或惰性气体等流体对所述片进行加压，以使所述鼻腔气道关闭。
样本收集器100和可插入口中的呼出空气接收器200之间的连接被示出为管子，样本收集器和流发生器400之间的连接也是如此，这意味着，流发生器能够推升来自呼出空气接收器的样本，经由样本收集器。连接流发生器和呼出空气接收器的第二管子意味着流发生器还能够单独地测量口腔的压力，和/或控制与可插入口中的呼出空气接收器200一体的用于隔离鼻腔气道(未示出)的装置。
图2示意性地示出另一实施例，其中，用于隔离鼻腔气道的装置300与可插入口中的呼出空气用接收器200一体化，并且由流发生器400控制。因而，没有用于隔离鼻腔气道的构件。然而，在该图中标示了传感器500，以及连接呼出空气接收器200和流发生器400的两个管子，这意味着流发生器适于测量口腔的压力并且适于操作与可插入口中的呼出空气接收器200一体的用于隔离鼻腔气道(未示出)的装置。
图3示出另一实施例，其中，流发生器400连接到单元700并且能够控制单元700，单元700用于管理输给病人的吸气，吸气例如通过终止于鼻套管的柔性管子701输给病人，软塑料管端部嵌入到鼻孔中或者封闭鼻孔。吸气优选地为公知的组成，最优选地是，不含有呼出空气的样本中待检测的一种或多种成分，该呼出空气样本为根据本发明的实施例的装置和方法获得的。当待检测的成分为NO时，抽吸空气优选地是不含NO的气体。这可以通过如下方式实现：将泵或风扇及NO净化器整合到单元700中，从而在将环境空气输送给病人之前使环境空气通过NO净化器。
图4示出了另一实施例，其中，流发生器400连接到附接到病人的胸部的一个或多个传感器501，传感器501能够检测身体的电脉冲，该电脉冲指示呼吸循环的不同阶段，诸如吸气、呼气、屏息等。可从商业中获得适当的电极，并且可以技术人员容易地使用，所述电极例如是用于电阻测量的电极。传感器501可以代替或补充其他传感器，诸如位于鼻孔中或鼻孔附近的一个或多个传感器501。为此，由虚线标示传感器500和流发生器400之间的连接。
由于婴幼儿不能承受插入到鼻孔中的鼻塞构件或测流计对鼻子的主动封闭，所以可以用儿童的呼吸运动、即腔膛和/或腹部的升降来记录、特别是检测呼吸循环的吸气阶段和/或呼气阶段的开始。除了这里描述的其他技术之外，或者替代这里描述的其他技术，可以依靠这种方式。在现有技术中已知这种测量装置和数据检测装置。例如，这种医疗产品可以是带有一体的膨胀条的胸带。
相应地，图5示出了这样的实施例，其中，流发生器400连接到附接到病人的胸部的一个或多个传感器502，传感器502能够检测运动，例如胸部或腹部的扩张和收缩，这表示呼吸循环的不同阶段。传感器502可以代替或补充其他传感器，诸如位于鼻孔中或鼻孔附近的一个或多个传感器500。为此，这里也由虚线标示传感器500和控制单元400之间的连接。
图6示出与图1所示的实施例相似的实施例，其可以与这里公开的任何其它实施例自由地组合，其中，样本收集器100将呼出空气的样本供给到用于连接到任何辅助设备的端口110，所述辅助设备例如是用于分析压力和/或呼出空气的成分的浓度的设备。样本收集器可以包括具有一个或多个这样的端口的多支管，样本可以直接地或者经由净化器130被引导到例如
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袋的可膨胀的样本袋120或131，净化器130例如是湿气过滤器和/或CO2净化器。样本收集器也可以经由适当的阀140连接到校准气体源141，阀140的出口还可以包括流阻142。
根据实施例，呼出空气接收器包括细长的中空结构体，该结构体具有：插入到口腔中的本体；至少一个用于呼气的入口孔，其适于定位到咽腔中；以及出口孔，其适于定位在嘴唇的外部，其中，所述至少一个入口孔经由本体的中空空间或经由通过本体的管子与出口孔连通，出口孔连接到流发生器。
优选地，呼出空气接收器被设计成与奶头相似，奶头本体至少部分中空。其包括至少一个呼出空气用入口孔，该入口孔适于定位到咽腔中。外于嘴外面的出口孔配置在嘴出口侧，由此，至少一个入口孔经由奶头本体的至少一个中空空间或者经由通过奶头本体的柔性管子、管道或通道与出口孔连通。
另外地，奶头形状或奶嘴形状具有优点：婴幼儿通常容易快速地接受它。另外，这具有使儿童冷静的效果，因为，如商业上可获得的奶头那样，其使吮吸成为可能。
根据可以与这里提到的其他实施例自由地组合的另一实施例，压力测量线可以经过呼出空气接收器。布置在呼出空气接收器中或更优选地布置在流发生器或控制单元中的、优选地对应于压力传感器的压力测量线，用于确定口腔和/或咽部空间中的内压。在从吸气到呼气的呼吸循环的变化的过程中，嘴部空间/咽部空间中的压力略有上升。可以检测该压力差，并将其用于标示呼气的开始。然后，可以由控制单元根据所确定的压力数据产生信号，该信号优选地激活和/或解除激活腭帆闭合构件和/或鼻塞构件。
排湿过滤器或吸湿构件可以配置在进入呼出空气接收器的一个或多个入口孔上或中，或者布置在进入压力测量线的入口上或中，以防止由粘液和/或唾液引起的闭合。这确保了，从口腔中取得样本并检测测量数据，而无需为了清洁或更换呼出空气接收器而中断。
根据另一实施例，用于隔离鼻腔气道的装置包括可插入口中的可膨胀本体，当该可膨胀本体被置放在口腔中并被定位在软腭下方时，可膨胀本体在膨胀状态下在颅背侧方向上推软腭，防止在鼻腔气道和咽喉之间的空气通路。
此外，可与上述任一实施例自由组合地，用于检测吸气和至少呼气的开始的所述至少一个传感器从光传感器、温度传感器、流量计、压力传感器、阻抗计、EEC电极、湿度传感器、膨胀计、压电传感器、声敏传感器或它们的任意组合中选出。
根据可以与上述任何一个实施例自由组合的实施例，流发生器包括由容器围着的不透气的、柔性的可充气收集袋，该容器可以被抽真空、产生真空以将样本抽吸到所述收集袋中。
在变型例中，流发生器包括泵或风扇，其适于精确地维持1-100ml/s的流量，优选地维持约1至50ml/s的流量，或者优选地维持约1至约20ml/s的流量。可以构思的是，流量可以被调节成涉及的病人或病人群体的呼气的量和流量，对于成人适用高范围，对于婴儿和儿童适用低范围。
本发明的另一实施例是可插入口中的呼出空气接收器，其具有细长的中空结构体，其本体用于插入到口腔中，其中，所述本体具有扁平形状，并具有与上腭的形状相符的向上凸起的形状；以及用于接收舌部的向下的凹形状，其用于接收舌部。
优选地，用于插入到口腔中的所述本体还包括可膨胀本体，该可膨胀本体在膨胀状态下在颅背侧方向上推软腭，防止在鼻腔气道和咽喉之间的空气通路。
在上下文中，腭帆闭合构件意味着软腭(腭帆)被向上压，结果，鼻咽被隔离以避免呼出空气被鼻子的NO污染。腭帆闭合可以优选地参照其对腭帆的影响在与两个状态(例如，“解除激活”和“激活”，或者“打开”和“关闭”)对应的至少两个位置和/或形状之间来回切换。在第一位置或第一状态，不与病人的腭帆接触。腭帆然后可以自由地移动。在第二位置或第二状态，闭合构件与病人的腭帆接触，结果，腭帆压靠咽喉背面的空间。在该位置，腭帆不再自由移动，同时关密鼻咽。腭帆闭合构件特别地在呼气开始时被激活，结果，主动地将腭帆引导为抵靠咽喉背面的空间。
腭帆闭合优选地是可变形的溶胀体，由此溶胀体的形状和变形程度可以由控制单元控制，由此所述形状和变形程度导致腭帆闭合。溶胀体可以是充气有不可压缩的介质的可膨胀本体，所述介质优选地为水。可替代地或者额外地，溶胀体可以通过压缩空气的供给而膨胀。溶胀体的外壳可以包括具有不同可膨胀性的区域，结果，可以通过外壳的形状给出变形形状，因为具有较大可膨胀性的外壳区域比具有较大刚性的外壳区域膨胀的多。
根据特定的实施例，溶胀体是可插入口中的呼出空气接收器或奶头本体的组成构件。与奶头本体一体的溶胀体优选地是配置在奶头本体中的中空空间，该中间空间可以由于压缩空气而变形。通过控制设备、优选地根据所确定的一个或多个呼吸循环的进展数据控制将压缩空气供给到溶胀体中以及从溶胀体中去除压缩空气。压缩空气可以优选地通过管线供给到溶胀体以及从溶胀体去除，由此管线经过奶头本体并且可能可选地连到压缩空气容器或连接到出口。
优选地，用于插入到口腔中的所述本体包括：从适于定位在咽腔中的用于呼气的远端入口孔到适于定位在嘴唇外部的近端出口的通道；以及从所述可膨胀本体到定位在嘴唇外部的连接器的通道。
更优选地，用于插入到口腔中的所述本体还包括允许测量咽喉和/或口腔中的压力的通道。
根据可以与这里提到的两个前述实施例中的任一个自由组合的实施例，所述空气接收器中的所述通道具有在通道壁内侧的间隔件，所述间隔件优选地为小块和/或肋和/或网形式，其防止所述通道在被置放在口腔中时由于被咬住或在所述可插入本体上施加压力而阻塞。这将防止收集过程以及呼出空气接收器的功能由于儿童的嘴部或颔部、吮吸或舌的自然动作而中断。为此，间隔件优选地具有穿孔和/或错位，使得总是确保通过呼出空气接收器的气体和流体输送通路。
呼出空气接收器优选地还具有配置在进入呼出空气接收器的入口孔上或中，以及配置在进入压力测量线的一个或多个入口上或中的排湿过滤器或吸湿构件，以防止通道由于粘液和/或唾液而阻止。
可插入口中的呼出空气接收器200示意性地示出在图7、8和9中。根据本发明的实施例的双腔呼出空气接收器201示意性地示出在图7的截面图中，其中，第一通道208与开口210连通，另一通道214与可膨胀本体213连通。两个通道都优选地具有内部小块221，其防止所述通道在所述空气接收器被病人压缩(例如，通过咬空气接收器)时阻塞。可插入的呼出空气接收器优选地终止于插塞219中，插塞219有助于空气接收器与流发生器和/或控制单元之间的连接。可以构思的是，可插入的呼出空气接收器是个人用品，仅用于一个病人并且随后丢弃。为了方便连接，插塞219嵌入到接座220中。在变型例中，通道214和208连续成可插入的呼出空气接收器的外部的柔性管子，该管子然后连接到流发生器和/或控制单元(未示出)。
图8示出可插入的呼出空气接收器200的另一实施例，这里示出为三腔呼出空气接收器202，其具有：第一通道208，其与开口210连通；另一通道214，其与可膨胀本体213连通；以及第三通道215，其与压力传感器(未示出)连通并且终止于具有过滤器和/或唾液捕获器225的开口中。在该图中，所有三个通过都示出为具有内部小块221。此外，如在上述实施例中那样，可以构思的是，可插入的三腔呼出空气接收器202终止于与对应的插座220’嵌合的插塞219’，这里，除了所述插塞和插座容纳用于三个通道208’、214’和215’的连接件。在变型例中，通道208、214和215连续成可插入的呼出空气接收器的外部的柔性管子，该管子然后连接到流发生器和/或控制单元(未示出)。
接着，图9示出根据实施例的可插入的呼出空气接收器200和如图8所示的三腔呼出空气接收器202的立体图。这里，至少示意性地标示出空气接收器的剖示形状以及可膨胀本体213的位置和一个或多个开口210和225。
图10示意性地示出根据本发明的实施例的：(a)双腔嘴口(mouthpiece)201的纵截面，其具有使嘴口的形状稳定并且形成两个通道208和214的纵向壁230；(b)三腔嘴口202的纵截面，其具有三个通道208、214和215；以及(c)三腔嘴口的前部截面。
在图10a、10b和10c中，位置208标示第一通道208，其与开口210连通并具有纤维材料或过滤器225形式的唾液捕获器；另一通道214经由开口212与可膨胀本体213连通。图10b和10c还示出第三通道215，其具有进入咽喉的开口并且与压力传感器(未示出)连通。优选地，所述通道与通道208相似地还具有唾液捕获器或过滤器225。
如图10所示，通道通过纵向壁230分开，纵向壁230防止所述通道在置放在口腔中时由于被咬住或对所述可插入本体施加压力而阻塞。
在图10中还示出了插塞219和219’，标示为它们作为到管或插座的连接器的功能和它们作为止动件的功能两者，止动件防止本体被插入到嘴中太深，或者防止本体被不利地吞咽等。
另一实施例是用于隔离鼻腔气道的装置，其包括用于阻止空气通过鼻腔气道的构件，其中，所述构件包括适于在鼻子的根部和顶点之间置放在鼻子的外部的可充气的垫片，该垫片在充气状态下压两个鼻孔的前庭和/或中庭。
优选地，上述装置还包括至少一个传感器，该传感器用于基于在至少一个鼻孔中测量的参数的变化的检测来检测呼气的开始。
优选地，所述至少一个传感器从光传感器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器或它们的任意组合中选出。
根据可以与上述实施例自由组合的另一实施例，用于隔离鼻腔气道的装置包括用于阻止空气通过鼻腔气道的通路的构件，所述构件包括适于在鼻子的根部和顶点之间置放在鼻子的外部的可充气的垫片，该垫片在充气状态下压两个鼻孔的前庭和/或中庭，阻塞空气通过鼻腔气道的空气通路。
在优选的实施例中，存在覆盖鼻翼的可充气的粘性片、粘性或绷带，其优选地具有可充气诸如水或空气等流体的至少一个室，其中，由控制单元起动和控制充气和排泄。充在使用空气的情况下，所需的充气空气可以优选地经由供给线从压缩空气容器获得。
鼻粘性优选地由均置放在鼻翼的两个中空室构成。在特别的实施例中，粘性由可以膨胀不同强度的两层构成，在这两层之间配置中空空间或室。粘性的上覆盖层优选地由比放在皮肤上的下层的可膨胀性小的材料制造。这使得，在用压缩空气对中空空间或室进行充气的过程中，下层膨胀更多并且压靠鼻翼，这实现鼻子的封闭。
该实施例的一个实例示意性地示出在图14和15中，其中图a)示出可充气片300的截面图，可充气片300包括第一层310和第二层320，第一层310和第二层320沿着片的外周彼此附接，形成两层之间的中空空间。与所述中空空间流体连通的柔性管子示出为330。在图b)中，片已经通过进给例如空气或水的流体而充气，流体通过管子330充气到空间315中。如上所述，上层优选地较厚和/或较强硬因而柔性较小，下层较薄、更具弹性，从而引导朝向鼻翼的膨胀。下层可以例如由聚氨酯膜、硅酮或相似材料制成，适于与皮肤接触。
图c)示出片的局部剖面图，示出上层310、下层320和中空空间315。虚线区域340标实例如由融接或胶粘两层而形成上层和下层之间密封。
图15示出使用中的片300，其置放在病人的鼻子上，标示出柔性管子可以引到病人的前额上。图a)和b)都标示出片300可以包括一个或多个传感器500或者可以与一个或多个传感器500同时使用，传感器500置放在鼻孔附近以检测诸如流量、温度、湿度或CO2浓度等呼气参数的变化，以检测呼吸节奏和/或呼气的开始。一个或多个传感器500可以优选地分开，但是可以通过粘性片300保持在位。
根据再一实施例，用于隔离鼻腔气道的装置包括用于阻塞空气通过鼻腔气道的空气通路的构件，所述构件包括可插入鼻孔的一对阀。
图11示出根据实施例的用于在正常呼吸条件下收集呼气样本的设备，其中，可插入口中的呼出空气接收器200与用于隔离鼻腔气道的装置300一起使用。另外，传感器500在鼻孔中。呼出空气接收器200插入口中并且延伸到口腔或口咽腔9并且位于上腭与舌26之间。
呼出空气接收器200可以配备有可膨胀本体301形式的腭帆闭合构件，用于临时地封闭腭帆27的目的。然而，可以构思的是，用于隔离鼻腔气道的装置300将是足够的。
呼出空气接收器200经由压力测量线连接到压力传感器22，利用该压力传感器22检测口腔中的压力，以确定呼气阶段和/或吸气阶段的开始和结束。
鼻闭合构件300置放在病人的鼻子，并且经由线16与压缩空气容器3连通。仅为了图示的目的而标示出阀和压力传感器。鼻闭合构件300是覆盖鼻翼的可充气粘性片，经由线16用来自压缩空气容器3的压缩空气充气该可充气粘性片。由控制单元7起动片的充气和排泄，并且控制单元可以对此进行控制和调节。在充气状态中，片使病人的鼻子闭合，使得他不能再通过鼻子呼气。设备还包括具有呼气用收集容器2的流发生器，收集容器2经由软管线或管子8与呼出空气接收器1连通。可以在收集容器2中建立和调节用于去除呼气的抽吸压力。
根据一个实施例，收集容器2由不透气的柔性收集袋17构成，通过抽吸将呼出空气吸引到收集袋17中。收集袋17由刚性容器18包围。容器18被抽真空，以建立在容器18中产生真空的抽吸压力。通过控制单元7调节和控制用于产生限定的真空的真空度。通过在收集容器17的周围施加真空，收集容器17吸引呼出空气并且同时贮存呼出空气。流量调节器或流量计6配置在线8中，使用该流量调节器或流量计6来调节所需的呼气流量。流量调节器6可以是被动或主动流量调节器，在主动流量调节器的情况下，如控制单元7和流量调节器之间的虚线所标示的，控制单元7控制流量调节器。
图12示出没有鼻配合构件的一个替代实施例。呼出空气接收器200也插入口中并且延伸到口腔或咽腔9并且位于上腭与舌26之间。呼出空气接收器200配备有腭帆闭合构件，配置该腭帆闭合构件用于临时地封闭腭帆27。腭帆闭合构件包括溶胀体301。溶胀体的形状和变形可以由控制单元400控制，由此溶胀体的膨胀致腭帆27封闭。溶胀体301充气有不可压缩的介质并且经由压力线14用来自压力容器3的压缩空气充气，压力容器3用于使溶胀体13膨胀的目的。
设备还包括具有呼气用收集容器2的流发生器，收集容器2经由软管线8与呼出空气接收器200连通。可以在收集容器2中建立和调节用于去除呼气的抽吸压力。
收集容器2由不透气的柔性收集袋17构成，通过抽吸将呼出空气吸引到收集袋17中。收集袋17由刚性容器18包围。容器18被抽真空，以建立在容器18中产生真空的抽吸压力。通过控制单元7调节和控制用于产生限定的真空的真空度。通过在收集容器17的周围施加真空，收集容器17吸引呼出空气并且同时贮存呼出空气。流量调节器6配置在线8中，使用该流量调节器6来调节所需的呼气流量。如上面的图11的上下文所公开的，流量调节器6可以是被动或主动流量调节器，在主动流量调节器的情况下，如控制单元7和流量调节器之间的虚线所标示的，控制单元7控制流量调节器。
呼出空气接收器与收集容器之间的软管线可以包括节流设备和/或流量调节器，例如，适当地构造的正压阀。
优选的是，收集容器由不透气的柔性收集袋构成，收集袋可以充气呼气并且被包容在容器中。容器可以被抽真空，以产生抽吸压力，结果，在容器中产生真空。优选地，可以由控制设备调节和控制用于产生限定的真空的真空度，从而控制样本流量。通过在收集带周围施加真空，收集袋吸引呼出空气并且同时贮存呼出空气。
为了将嘴外部呼出空气接收器、特别是奶头本体的出口和入口可拆卸地连接至设备的供给线和排放线，供给线和排放线可以作为插塞连接件(优选地组合插塞和插座)构造在两侧。在优选实施例中，插座本体和/或插塞本体可以进一步移动到呼出空气接收器中，特别是移动到奶头本体中，在插入口中的状态下，至少移动到位于颚部的牙齿区中的区域。
图13示意性地示出用于检测呼出空气中的第一成分的装置800连接到引至流量调节器400的管道的实施例，并且示出用于检测呼出空气中的第二成分的装置900和样本袋120可以怎样地连接到样本收集器100，例如，NO分析仪。
在一成分可以是氧气或二氧化碳，确定氧气和二氧化碳中的任一者可以用于确定呼气的来源，与源自死区、例如口腔或除肺之外的气道相比，已知源自肺的空气将含有明显少的氧气和更多的二氧化碳。
当待确定的第二成分是NO时，装置900可以是基于化学发光而运作的NO分析仪、基于传感器的半导体、电化学传感器或基于传感器的聚合体。在根据图11所示的实施例的设定中，可以构思的是，流发生器400还与分析仪900连通，例如用于起动分析。如图中所标示的，组成构件可以相互连通，或者在不同构造中，例如经由界面600无线地或者经由电缆地相互连通。
本发明还提供一种在正常呼吸期间收集呼出空气的样本的方法，该方法包括如下步骤：
-检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；
-在控制单元中接收所述信号；
-激活用于隔离鼻腔气道的装置；
-激活连接至呼出空气接收器的流发生器；以及
-在鼻腔气道被隔离时收集呼气期间的呼出空气样本。
根据优选实施例，所述方法还包括如下步骤：在检测到呼气结束和/或吸气开始时，对用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活。
根据可以与这里公开的方法中的任一方法自由组合的优选实施例，基于对口腔压力、气道中的空气流量、胸膛和/或腹部的运动、电脉冲中的一种或多种作为呼吸活动的标志的检测/测量以检测吸气和呼气的开始。
此外，根据该方法的实施例，当检测到呼气开始时或者在检测到呼气开始之后的一段预设时间，激活用于隔离鼻腔气道的装置。
优选地，当检测到呼气开始时，或者已经从检测到呼气开始起经过了一段预设时间时，进行呼出空气的样本的抽吸。
优选地，根据该方法的实施例，当已经从检测到呼气开始经过了一段预设时间时，对用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活，中断呼出空气的样本的抽吸。
优选地，基于正常呼吸循环的测量值确定所述预设时间。对于每下次的呼吸，也可以连续且重复地确定所述预设时间，因而允许抽吸适应当前呼吸节奏。相似地，基于正常呼吸循环的测量值确定预设量。
优选地，根据该方法的实施例，当检测到下一呼吸循环的吸气阶段时，对用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活，中断呼出空气的样本的抽吸。
根据该方法的可以与这里公开的任何其它实施例自由组合的实施例，呼出空气接收器被引入到口中，并且在咽喉后部空间定位至少一个呼气用入口孔。
此外，在根据这里公开的任何实施例的方法中，在一个或几个呼吸循环中收集呼气样本。
优选地，基于口腔压力、气道中的空气流量、胸膛和/或腹部的运动、电脉冲(阻抗)中的一种或多种来作为呼吸活动的标志的检测/测量以确定正常呼吸循环。
优选地，标示过早地吸气的自正常呼吸的偏离使抽吸中断，并且使用于隔离鼻腔气道的装置解除激活。另外，在开始下一呼吸循环的自然进行的吸气阶段开始之前，以时间控制方式和/或测量值控制的方式中断抽吸的呼出空气的去除，同时，使用于封闭腭帆和/或鼻子的构件解除激活。后者允许儿童的吸气不受打扰。
根据一个可以与这里公开的任何其它实施例自由组合的实施例，通过被供给呼出空气的O2或CO2分析仪确定呼出空气的O2或CO2含量，来检测呼气的相关部分的开始。
该方法步骤使用呼出空气中的CO2的浓度比抽吸空气的CO2的浓度高的事实。因此，通过用CO2分析仪检测呼出空气的CO2含量，可以确定呼气的相关部分的开始。为此，呼出空气被供给到CO2分析仪，CO2分析仪确定浓度值并且将浓度值作为信号提供给控制单元，控制单元对浓度值作出评价。在比较CO2含量或浓度波动的实际值与理论值之后，可以确定呼气的开始，使样本的抽吸起动。
根据可以与这里公开的任何其它实施例自由组合的另一实施例，呼出空气的样本受到从在学术上和/或在临床上关注的成分中选出的成分的定性或定量分析。呼出空气中的临床上关注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，诸如较少被提及的过氧化氢、S-亚硝基硫醇、硝基酷氨酸、蛋白质、细胞因子和大分子。
优选地，呼出空气的样本经受一氧化氮浓度的定量分析。可以使用化学发光、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来进行NO分析。
最优选地，确定呼出空气样本中的一氧化氮的浓度，抽吸样本所在的呼气的参数控制为在ATS/ERS指南2011中规定的值。

Claims (37)

1.一种用于在正常呼吸期间收集呼出空气的样本的设备，包括样本收集器(100)、呼出空气接收器(200)和用于隔离鼻腔气道的装置(300)，其特征在于，所述设备还包括：
-传感器(500)，用于检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；
-流发生器(400)；
-控制单元，适于接收所述信号并控制所述用于隔离鼻腔气道的装置(300)，以及控制所述流发生器(400)以产生穿过所述样本收集器的呼出空气流；其中
-所述流发生器(400)与所述样本收集器(100)流体连通，所述样本收集器(100)与所述呼出空气接收器(200)流体连通或者一体化。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述呼出空气接收器包括细长的中空结构体，所述结构体具有用于插入到口腔中的本体；带有至少一个用于呼出空气的入口孔，其适于定位在咽腔中，以及出口孔，其适于定位在嘴唇的外部；其中，所述至少一个入口孔经由所述本体的中空空间或经由穿过所述本体的管子与所述出口孔连通，所述出口孔连接到所述流发生器。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述呼出空气接收器包括适于置放于受检对象的至少嘴巴上的面罩。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于隔离鼻腔气道的装置包括用于阻止空气通过所述鼻腔气道的构件，所述构件包括可充气垫片，所述垫片适于置放在鼻子的根部和顶点之间的鼻子的外部，在充气状态下，所述垫片压紧两个鼻孔的前庭和/或中庭，阻止空气通过所述鼻腔气道。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于隔离鼻腔气道的装置包括可插入口中的可膨胀本体，当所述可膨胀本体于口腔中置放到位并被定位在软腭下方时，所述可膨胀本体在膨胀状态下在颅背侧方向上推软腭，防止空气在所述鼻腔气道和咽喉之间通过。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述用于隔离鼻腔气道的装置包括用于阻止空气通过所述鼻腔气道的构件，所述构件包括可插入鼻孔的一对阀。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个传感器用于检测吸气和至少呼气的开始，所述至少一个传感器选自于：光传感器、温度传感器、流量计、压力传感器、阻抗计、EEC电极、湿度传感器、膨胀计、压电传感器、声敏传感器或它们的任意组合。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，其中，所述流发生器包括被容器包裹的不透气的收集袋，所述容器能被抽真空，产生真空以将样本抽吸到所述收集袋中。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，其中，所述流发生器包括泵或风扇，所述泵或风扇适于精确地将流量维持在1-100ml/s的范围内。
10.一种呼出空气接收器，具有细长的中空结构体，所述中空结构体带有用于插入到口腔中的本体，其特征在于，所述本体具有扁平形状，并带有与上腭的形状相符合的向上凸起的形状以及用于接收舌部的向下的凹形。
11.根据权利要求10所述的呼出空气接收器，其中，用于插入到口腔中的所述本体包括可膨胀本体，所述可膨胀本体在膨胀状态下在颅背侧方向上推软腭，防止空气在鼻腔气道和咽喉之间通过。
12.根据权利要求10所述的呼出空气接收器，其中，用于插入到口腔中的所述本体包括：从适于定位在咽腔中的用于呼出空气的远端入口孔到适于定位在嘴唇外部的近端出口的通道；以及从所述可膨胀本体到定位在嘴唇外部的连接器的通道。
13.根据权利要求10所述的呼出空气接收器，还包括允许测量咽喉和/或口腔中的压力的通道。
14.根据权利要求12或13所述的呼出空气接收器，其中，所述通道具有在通道壁内侧的间隔件，所述间隔件优选地为小块和/或肋和/或网的形式，所述间隔件防止所述通道在口腔中被置放到位时由于被咬住或施加压力在所述可插入本体上而被阻塞。
15.根据权利要求12或13所述的呼出空气接收器，其中，所述通道具有纵向壁，所述纵向壁防止所述通道在口腔中被置放到位时由于被咬住或施加压力在所述可插入本体上而被阻塞。
16.根据权利要求12或13所述的呼出空气接收器，其中，排湿过滤器或吸湿构件配置在所述呼出空气接收器的所述通道中或进入所述呼出空气接收器的所述通道中的入口孔中，以及配置在进入压力测量线的通道中或一个或多个入口中，以防止由粘液和/或唾液引起的闭合。
17.一种用于隔离鼻腔气道的装置，包括用于阻止空气通过所述鼻腔气道的构件，其特征在于，所述构件包括适于置放在鼻子的根部和顶点之间的鼻子的外部的可充气的垫片，所述垫片在充气状态下压紧两个鼻孔的前庭和/或中庭。
18.根据权利要求17所述的装置，还包括至少一个传感器，用于基于对在至少一个鼻孔中测量到的参数的变化的检测来检测呼气的开始。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述至少一个传感器选自流量传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器或它们的任意组合。
20.一种在正常呼吸状态期间收集呼出空气的样本的方法，包括以下步骤：
-检测表示从吸气到呼气的变化的参数中的变化并且将所述变化作为信号传送；
-在控制单元中接收所述信号；
-激活用于隔离鼻腔气道的装置；
-激活连接至呼出空气接收器的流发生器；以及
-当所述鼻腔气道被隔离时收集呼气期间的呼出空气的样本。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括步骤：在检测到呼气结束和/或吸气开始时，对所述用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，对于吸气以及开始呼气的检测是基于对口腔压力、气道中的空气流量、胸膛和/或腹部的运动，以及电脉冲中的一种或多种作为呼吸活动的标志的检测/测量。
23.根据权利要求20或21所述的方法，其中，当检测到呼气开始时，或者在检测到呼气开始之后的一段预设时间，所述用于隔离鼻腔气道的装置即被激活。
24.根据权利要求20或21所述的方法，其中，当检测到呼气开始时，或者从检测到呼气开始起已经经过了一段预设时间时，进行呼出空气的样本的抽吸。
25.根据权利要求20或21所述的方法，其中，当检测到呼气开始时，或者已经检测到呼出的预设的空气量时，进行呼出空气的样本的抽吸。
26.根据权利要求20或21所述的方法，其中，当从检测到呼气开始已经经过了一段预设时间时，对所述用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活，并且中断呼出空气的样本的抽吸。
27.根据权利要求20或21所述的方法，其中，当已经检测到呼出的预设的空气量时，对所述用于隔离所述鼻腔气道的装置进行解除激活，并且中断呼出空气的样本的抽吸。
28.根据权利要求23至27中的任一项所述的方法，其中，基于正常呼吸循环的测量值，确定所述预设时间或预设量。
29.根据权利要求20或21所述的方法，其中，当检测到下一呼吸循环的吸气阶段时，对所述用于隔离鼻腔气道的装置进行解除激活，并且中断呼出空气的样本的抽吸。
30.根据权利要求20所述的方法，其中，所述呼气接收器被引入口中，并且定位成在咽喉后部空间有至少一个用于呼出空气的入口孔。
31.根据权利要求20至30中的任一项所述的方法，其中，在一个或几个呼吸循环期间收集呼出空气的样本。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，正常呼吸循环的确定是基于对口腔压力、气道中的空气流量、胸膛和/或腹部的运动，以及电脉冲(阻抗)中的一种或多种作为呼吸活动的标志的检测/测量。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，表明过早吸气的自正常呼吸的偏离引起了抽吸的中断以及所述用于隔离鼻腔气道的装置的解除激活。
34.根据权利要求20所述的方法，其中，通过用CO2分析仪确定呼出空气的CO2含量来检测呼气的开始，呼出的空气被提供至CO2分析仪。
35.根据权利要求20至34中的任一项所述的方法，其中，呼出空气的样本接受成分的定性或定量分析，所述成分选自：气体成分诸如一氧化碳和一氧化氮；微粒物质诸如细胞、微生物和大分子；以及挥发性有机化合物。
36.根据权利要求20至34中的任一项所述的方法，其中，呼出空气的样本接受一氧化氮浓度的定量分析。
37.根据权利要求20至34中的任一项所述的方法，其中，于呼出空气的样本中确定一氧化氮的浓度；其中，样本被抽吸期间的呼气参数被控制在ATS/ERS指南2011中规定的数值。
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