CN107247085A - 一种同时测定口与鼻呼出气分子的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种同时测定口与鼻呼气NO的方法与装置，提供一个鼻呼采样装置或口呼采样装置配合尚沃纳库仑呼气分析仪，在满足ATS/ERS关于口与鼻呼气NO测定的技术标准的基础上，进行同时采样后分别分析，一次呼气测试就可以得到口呼气与鼻呼气一氧化氮浓度结果，排除生理病理状态变化的干扰，为临床判断提供更可靠的数据。

Description

一种同时测定口与鼻呼出气分子的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种内源性气体信号分子口呼气和鼻呼气采样与分析装置。
背景技术
呼出气NO是国际公认的气道炎症标志物。美国胸科学会（ATS）与欧洲呼吸学会（ERS）2005年制定了呼出气NO测定的标准化技术，描述了对口呼气与鼻呼气NO分别测定的方法，口呼气NO测定用来检测哮喘与慢阻肺等肺部疾病的下气道炎症，鼻呼气NO测定则用来检测鼻炎与鼻窦炎等鼻部疾病的上气道炎症。目前所有的公开技术，例如中国尚沃的纳库仑呼气分析仪（专利CN103487489A与CN203561610U）与瑞典的NIOX 化学发光分析仪，对口与鼻呼气NO都是分别测定的。
然而，临床上很多情况需要同时测定口呼气与鼻呼气一氧化氮，用来检测上下气道炎症合并的情况，例如哮喘合并鼻炎的情况。流行病学及临床循证已经表明，30-40%的鼻炎患者患有哮喘，通常呼吸医学也将鼻炎与哮喘叫做同一气道、同一疾病。对口与鼻呼气NO，分别测定需要患者进行两次测试，由于两次可能处在不同的生理病理状态，难以建立上下气道炎症的直接关联；而同时测定，患者只需进行一次呼气测试，处在相同的生理病理状态，可建立上下气道炎症的直接关联。
中国尚沃的纳库仑呼气分析仪在呼吸科、儿科、耳鼻喉科等科室都已经有了广泛的应用，可以分别进行口呼气和鼻呼气测试。本发明的目的就是在此基础上，开发一种能够对口呼气或鼻呼气同时采样的装置与分析的技术，以满足临床需求。
发明内容
本发明提供了一种同时测定口与鼻呼气NO的方法与装置，满足ATS/ERS关于口与鼻呼气NO测定的技术标准，进行同时采样后分别分析，一次呼气测试就可以得到口呼气与鼻呼气一氧化氮浓度结果，排除生理病理状态变化的干扰，为临床判断提供更可靠的数据。
国际标准推荐的口呼气采样流量为50ml/s，呼气压力5-20cmH2O，呼气时间6-10s，排空与稳定时间3~5s，采样时间1s或50ml气体。国际标准推荐的鼻呼气采样流量为5-50ml/s，优选10-20ml/s，口腔压力>5cmH2O，呼气时间10s，排空与稳定时间5s，采样时间5s或50ml气体。口呼气与鼻呼气采样的压力要求、呼气时间要求有一定重合，这为同时进行口与鼻呼出气采样的方法提供了实现基础。
然而，口与鼻呼出气采样的方式不同，口呼气是主动呼气采样，鼻呼气时被动抽气采样，必须要有一个同步的控制参数才可以实现同时采样的目的，即在口呼气的同时，装置通过该控制参数的变化开启或关闭抽气部件，同步采集鼻呼气。这里的控制参数可以是口呼气压力参数，通过在口呼气采样通路上的配置压力传感器来实现口呼压力参数的采集，同时通过对采集数据的处理和判断来控制鼻呼气采集装置的开启或关闭。
本发明的一种实现方式是提供一个鼻呼采样装置配合尚沃纳库仑呼气分析仪，即在分析仪上进行口呼气采样，通过软件控制启动鼻呼气采样装置进行同步鼻呼气采样，待分析仪上口呼气样本分析完成后再分析采集的鼻呼气样本，下文详述实现的装置结构及采样分析过程。
一种同时测定口与鼻呼气NO的装置由尚沃纳库仑呼气分析仪（100）、鼻呼气采样装置（300）与软件模块（600）组成。
尚沃纳库仑呼气分析仪（100）由采样模块（110）和分析模块（210）组成。所述采样模块（110）由流量调节器（101）、压力传感器（106）、两通阀一（102）、缓冲室（103）、两通阀二（104）和采样泵一（105）组成，可以进行口呼气采样和鼻呼气采样。所述分析模块（210）由三通阀一（201）、分析泵（202）、湿度调节器（203）、NO传感器（204）和NO过滤器（205）组成。
鼻呼气采样装置（300）由采样泵二（301）、三通阀二（302）组成，其中三通阀二（302）用于切换采样气排空或进入气袋（500）。
软件模块（600）同时与鼻呼采样装置和分析仪连接通信，交互采样数据，包括呼气压力、采样时间、采样流量数据；上传分析数据，包括电流信号、测试温度数据；完成采样、分析、数据计算及测试报告；可适用于Windows和IOS、安卓系统。
对于呼气样本采集阶段：受试者口含与分析仪连接好的呼气过滤器，同时一个鼻孔通过鼻呼过滤器与鼻呼气采样装置连接好。受试者开始呼气后，压力传感器（106）会实时监测口呼压力，流量调节器（101）控制呼气流速在要求的范围内，当监测到有压力信号时，两通阀一（102）和两通阀二（104）开启，口呼气进入缓冲室（103），需要排空的口呼气从两通阀二（104）后端排出，采集的口呼气样本保留在缓冲室中；当口呼压力满足>5cmH2O时，软件模块（600）会发送信号给鼻呼气采样装置开始鼻呼气采样，采样泵二（301）开启，驱动鼻腔气体进入鼻呼气采样装置（300），切换三通阀（302）按要求进行排空后，符合要求的鼻呼气样本采集到气袋（500）中；当口呼气采样满足要求后，两通阀一（102）和两通阀二（104）关闭，呼气停止后，压力传感器监测到压力为0，软件模块（600）发送信号给鼻呼气采样装置停止鼻呼气采样；通过口呼压力数据的交互反馈，使得口呼气与鼻呼气的采样压力满足要求、采样时间保持同步，实现同时口鼻呼气采样。
对于呼气样本分析阶段：采样结束后分析仪会自动开启分析泵（202），缓冲室（103）中的口呼气样本被驱动经过湿度调节器（203）后进入NO传感器（204），样本气分析完成后自动切换三通阀一（201），分析经过NO过滤器（205）过滤的零点气，通过计算两段电流值可以得到口呼气的NO浓度；将采集好的鼻呼气样本气袋与分析仪连接好后，分析仪开启两通阀一（102）和采样泵一（105），将气袋中的气体采集到缓冲室（103）后开启分析泵（202）分析鼻呼气样本，分析完成后，利用之前的零点电流计算得到鼻呼气NO浓度。
本发明的另一种实现方式是提供一个口呼采样装置配合尚沃纳库仑呼气分析仪，即在口呼气采样装置进行口呼气采样，通过软件控制启动分析仪上进行同步鼻呼气采样，待分析仪上鼻呼气样本分析完成后再分析采集的口呼气样本。下文详述实现的装置结构及采样分析过程。
一种同时测定口与鼻呼气NO的装置由尚沃纳库仑呼气分析仪（100）、口呼气采样装置（400）与软件模块（600）组成。
所述口呼气采样装置（400）由流量调节器（401）、压力传感器（402）和三通阀三（403）组成，其中三通阀三（403）用于切换采样气排空或进入气袋（500）。
对于呼气样本采集阶段：受试者口含与口呼气采样装置连接好的呼气过滤器，同时一个鼻孔通过鼻呼过滤器与分析仪连接好。受试者开始呼气后，口呼气采样装置的流量调节器（401）控制呼气流速在要求的范围内，同时压力传感器（402）对呼气压力进行实时监测，切换三通阀（302）按要求进行排空后，符合要求的口呼气样本采集到气袋（500）中；当口呼压力满足>5cmH2O时，软件模块（600）会发送信号给分析仪开始鼻呼气采样，两通阀一（102）和采样泵一（105）开启，鼻呼气进入缓冲室（103），需要排空的鼻呼气从采样泵一（105）后端排出，采集的鼻呼气样本保留在缓冲室中；当口呼气采样满足要求后，软件模块（600）会提示采样成功，呼气停止后，压力传感器监测到压力为0，软件模块（600）发送信号给分析仪停止鼻呼气采样；通过软件模块对口呼压力数据的收集、处理和反馈，实现同步口鼻呼气采样。
对于呼气样本分析阶段：同样先进行分析仪中气体的分析，再分析气袋中的气体，分析结束后得到口呼气与鼻呼气NO浓度。
附图说明
图1一种同时测定口与鼻呼气NO的装置1结构示意图。
图2尚沃纳库仑呼气分析仪气路结构示意图。
图3一种同时测定口与鼻呼气NO的装置2结构示意图。
具体实施方式
具体实施例一
本实施例利用图1所示装置，在分析仪上进行口呼气采样，通过软件控制启动鼻呼气采样装置进行同步鼻呼气采样，待分析仪上口呼气样本分析完成后再分析采集的鼻呼气样本。
以下详细述整个采集和分析过程：
1）采样准备阶段：受试者要求测试前一小时不得饮食、抽烟和运动；测试前，医务人员会在软件模块上输入本次测试采用的鼻呼采样流量10ml/s和受试者的年龄、性别、身高、体重等参数，软件内算法会自动计算出受试者采样所需排空时间和采样时间；医务人员在鼻呼气采样装置的接口接上鼻呼过滤器，鼻呼过滤器包含一个硅胶材质的鼻呼头和一个细菌过滤器，鼻呼头呈橄榄形状，可以很好的贴合鼻孔部位，防止漏气，细菌过滤器可以过滤细菌、粉尘及液态水；同时在分析仪接口上接好呼气过滤器，呼气过滤器上有细菌过滤膜，同样可以过滤细菌、粉尘及液态水；鼻呼过滤器和呼气过滤器为专人专用耗材，以避免交叉感染。
2）呼气样本采集阶段：受试者口含与分析仪连接好的呼气过滤器，同时一个鼻孔通过鼻呼过滤器与鼻呼气采样装置连接好。受试者开始呼气后，压力传感器（106）会实时监测口呼压力，流量调节器（101）控制呼气流速在50±5ml/s的范围内，当监测到有压力信号时，两通阀一（102）和两通阀二（104）开启，口呼气进入缓冲室（103），需要排空的口呼气从两通阀二（104）后端排出，采集的口呼气样本保留在缓冲室（30ml）中；当口呼压力满足>5cmH2O时，软件模块（600）会发送信号给鼻呼气采样装置开始鼻呼气采样，采样泵二（301）开启，以10ml/s的流速驱动鼻腔气体进入鼻呼气采样装置（300），排空5s后切换三通阀（302），采集鼻呼气样本到气袋（500）中；当口呼气时间达到10s后，两通阀一（102）和两通阀二（104）关闭，呼气停止，压力传感器监测到压力为0，软件模块（600）发送信号给鼻呼气采样装置停止鼻呼气采样；通过口呼压力数据的交互反馈，使得口呼气与鼻呼气的采样压力满足要求、采样时间保持同步，实现同时口鼻呼气采样。
3）呼气样本分析阶段：采样结束后分析仪会自动开启分析泵（202），缓冲室（103）中的口呼气样本以1ml/s的流速被驱动经过湿度调节器（203）后进入NO传感器（204），样本气分析30s后自动切换三通阀一（201），分析经过NO过滤器（205）过滤的零点气30s，通过计算两段电流值可以得到口呼气的NO浓度；将采集好的鼻呼气样本气袋与分析仪连接好后，分析仪开启两通阀一（102）和采样泵一（105），以10ml/s的流速将气袋中的气体采集到缓冲室（103）后开启分析泵（202）分析鼻呼气样本，同样分析30s，利用之前的零点气电流计算得到鼻呼气NO浓度。
表1中收集了3位受试者在同一采样流速下的3次重复采样分析结果，由表可知，利用本装置采集和分析口与鼻呼气样品可以获得良好的重复性。为尽量避免生理状态变化的影响，要求每次测试间隔20-30分钟。
具体实施例二
本实施例利用图2所示装置，在口呼气采样装置进行口呼气采样，通过软件控制启动分析仪上进行同步鼻呼气采样，待分析仪上鼻呼气样本分析完成后再分析采集的口呼气样本。
设定好鼻呼气采样流量后，受试者口含与口呼气采样装置连接好的呼气过滤器，同时一个鼻孔通过鼻呼过滤器与分析仪连接好。受试者开始呼气后，口呼气采样装置的流量调节器（401）控制呼气流速在50±5ml/s范围内，同时压力传感器（402）对呼气压力进行实时监测，排空7s后切换三通阀（302）采集口呼气样本到气袋（500）中；当口呼压力满足>5cmH2O时，软件模块（600）会发送信号给分析仪开始鼻呼气采样，两通阀一（102）和采样泵一（105）开启，鼻呼气以10ml/s的流速进入缓冲室（103），需要排空的鼻呼气从采样泵一（105）后端排出，采集的鼻呼气样本保留在缓冲室中；当口呼气时间达到10s后，提示采样成功，呼气停止，压力传感器监测到压力为0，软件模块（600）发送信号给分析仪停止鼻呼气采样。
采样完成后对呼气样本进行分析，同样先进行分析仪中气体的分析，再分析气袋中的气体，分析结束后得到口呼气与鼻呼气NO浓度。
表2中收集了3位受试者利用不同装置进行口呼气与鼻呼气测定的测试结果，做了4种采样分析方式：（1）利用图1所示装置，同时口呼在线+鼻呼离线；（2）利用图2所示装置，同时鼻呼在线+口呼离线；（3）利用分析仪，先口呼在线后鼻呼在线；（4）利用分析仪，先鼻呼在线后口呼在线。由表可知，采样方式（1）和（2）的一致性要优于采样方式（3）和（4），说明同时采集口与鼻样本的方法可以更好的排除生理病理状态变化的干扰，为临床判断提供更可靠的数据。为尽量避免生理状态变化的影响，要求每次测试间隔20-30分钟。

Claims (7)

1.一种同时测定口与鼻呼气NO的方法，其特征在于：提供一个鼻呼采样装置配合尚沃纳库仑呼气分析仪，即在分析仪上进行口呼气采样，通过软件控制启动鼻呼气采样装置进行同步进行鼻呼气采样，待分析仪上口呼气样本分析完成后再分析采集的鼻呼气样本。
2.一种同时测定口与鼻呼气NO的装置由尚沃纳库仑呼气分析仪（100）、鼻呼气采样装置（300）与软件模块（600）组成，其特征在于：
所述尚沃纳库仑呼气分析仪（100）由采样模块（110）和分析模块（210）组成；其中，采样模块（110）由流量调节器（101）、压力传感器（106）、两通阀一（102）、缓冲室（103）、两通阀二（104）和采样泵一（105）组成；分析模块（210）由三通阀一（201）、分析泵（202）、湿度调节器（203）、NO传感器（204）和NO过滤器（205）组成；
所述鼻呼气采样装置（300）由采样泵二（301）、三通阀二（302）组成，其中三通阀二（302）用于切换采样气排空或进入气袋（500）；
所述软件模块（600）同时与鼻呼采样装置和分析仪连接通信，交互采样数据，包括呼气压力、采样时间、采样流量数据；上传分析数据，包括电流信号、测试温度数据；完成采样、分析、数据计算及测试报告；可适用于Windows和IOS、安卓系统。
3.如权利要求2所述装置，其特征在于：受试者口含与分析仪连接好的呼气过滤器，同时一个鼻孔通过鼻呼过滤器与鼻呼气采样装置连接好；受试者开始呼气后，压力传感器（106）会实时监测口呼压力，流量调节器（101）控制呼气流速在要求的范围内，当监测到有压力信号时，两通阀一（102）和两通阀二（104）开启，口呼气进入缓冲室（103），需要排空的口呼气从两通阀二（104）后端排出，采集的口呼气样本保留在缓冲室中；当口呼压力满足>5cmH2O时，软件模块（600）会发送信号给鼻呼气采样装置开始鼻呼气采样，采样泵二（301）开启，驱动鼻腔气体进入鼻呼气采样装置（300），切换三通阀（302）按要求进行排空后，符合要求的鼻呼气样本采集到气袋（500）中；当口呼气采样满足要求后，两通阀一（102）和两通阀二（104）关闭，呼气停止后，口呼压力为0，软件模块（600）发送信号给鼻呼气采样装置停止鼻呼气采样。
4.如权利要求2所述装置，其特征在于：在样本分析阶段，分析仪会自动开启分析泵（202），缓冲室（103）中的口呼气样本被驱动经过湿度调节器（203）后进入NO传感器（204），样本气分析完成后自动切换三通阀一（201），分析经过NO过滤器（205）过滤的零点气，通过计算两段电流值可以得到口呼气的NO浓度；将采集好的鼻呼气样本气袋与分析仪连接好后，分析仪开启两通阀一（102）和采样泵一（105），将气袋中的气体采集到缓冲室（103）后开启分析泵（202）分析鼻呼气样本，分析完成后，利用之前的零点电流计算得到鼻呼气NO浓度。
5.一种同时测定口与鼻呼气NO的方法，其特征在于：提供一个口呼采样装置配合尚沃纳库仑呼气分析仪，即在口呼气采样装置进行口呼气采样，通过软件控制启动分析仪上进行同步鼻呼气采样，待分析仪上鼻呼气样本分析完成后再分析采集的口呼气样本。
6.如权利要求5所述一种同时测定口与鼻呼气NO的方法，其特征在于：所述口呼气采样装置（400）由流量调节器（401）、压力传感器（402）和三通阀三（403）组成，其中三通阀三（403）用于切换采样气排空或进入气袋（500）。
7.如权利要求5所述一种同时测定口与鼻呼气NO的方法，其特征在于：受试者口含与口呼气采样装置连接好的呼气过滤器，同时一个鼻孔通过鼻呼过滤器与分析仪连接好；受试者开始呼气后，口呼气采样装置的流量调节器（401）控制呼气流速在要求的范围内，同时压力传感器（402）对呼气压力进行实时监测，切换三通阀（302）按要求进行排空后，符合要求的口呼气样本采集到气袋（500）中；当口呼压力满足>5cmH2O时，软件模块（600）会发送信号给分析仪开始鼻呼气采样，两通阀一（102）和采样泵一（105）开启，鼻呼气进入缓冲室（103），需要排空的鼻呼气从采样泵一（105）后端排出，采集的鼻呼气样本保留在缓冲室中；当口呼气采样满足要求后，软件模块（600）会提示采样成功，呼气停止后，压力传感器监测到压力为0，软件模块（600）发送信号给分析仪停止鼻呼气采样。
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