CN110522450A - 呼气no检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种呼气NO检测设备，包括：NO传感器、呼吸入口端、气体收集单元和动力单元；所述收集单元用于收集使用者从呼吸入口端以第一流量和第一压强呼出的气体，其包括第一阀门、储气室和抽气泵，第一阀门的入口端用于呼出气体流入，出口端可分别切换至与大气连通或与所述储气室连通，抽气泵用于排空储气室内的气体；所述动力单元用于将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至NO传感器。本发明还提供了一种上述呼气NO检测设备的检测方法。本发明提供的检测设备及检测方法能够完全排空气路中的气体，提高了呼气NO检测结果的精确度；能够分多次收集呼出气体，降低了检测难度，扩大了呼气NO检测设备的应用范围。

Description

呼气NO检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及呼出气体分析技术领域，具体涉及一种呼气NO检测设备及检测方法。

背景技术

呼气NO由气道细胞产生，其浓度与炎症细胞数目高度相关联，作为气道炎症生物标志物，对呼气NO的测定目前已广泛应用于呼吸道疾病的诊断和监控中。欧洲和美国分别在1997年与1999年制定了呼气NO检测推荐标准，并在2005年联合制定公布了该项标准(“ATR/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online andOffline Measurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxide and Nasal NitricOxide，2005”，ATS为美国咽喉学会缩写，ERC 为欧洲呼吸学会缩写，以下简称《标准》)。该《标准》用来指导如何进行检测与将检测结果用于哮喘等呼吸病的诊断和疗效评价。由于NO检测传感器的精度问题，在呼气NO检测过程中，呼气气体的量通常需要满足一定需求。《标准》推荐，呼气NO测量要求至少在5cm H₂O柱至20cm H₂O柱的呼气压力、50ml/s(±10%) 的固定呼气流速下进行呼气测试。目前市场上较多用于呼出气NO检测设备在检测过程中，单次持续呼气一般要求12岁以下儿童至少持续4秒（标准要求大于4秒，市场上的至少为6秒），十二岁以上儿童和成人至少持续6秒（标准要求大于4秒，市场上的至少为10秒），此外由于检测设备中气路较长，往往还需要一定时间呼出气体排空气路，因此通常要求使用者进行更长时间的持续呼吸，这为NO准确检测造成了较大难度。

发明内容

本发明提供了呼气NO检测设备及检测方法，用于解决现有呼气NO检测精度不高，检测困难的问题。

本发明的一个目的在于提供一种呼气NO检测设备，包括：NO传感器、呼吸入口端、气体收集单元和动力单元；所述收集单元用于收集使用者从所述呼吸入口端以第一流量和第一压强呼出的气体，其包括第一阀门、储气室和抽气泵，所述第一阀门的入口端用于呼出气体流入，出口端可分别切换至与大气连通或与所述储气室连通，所述抽气泵用于排空所述储气室内的气体；所述动力单元用于将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至NO传感器。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括压力传感器和流量传感器，所述压力传感器用于检测从呼吸入口端呼出的气体压力，所述流量传感器用于检测从呼吸入口端呼出的气体流量。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括第一过滤单元和第二过滤单元，所述第一过滤单元用于过滤NO，所述呼吸入口端通过第一过滤单元与大气连通；所述第二过滤单元用于过滤呼出气体中的杂质，设于所述呼吸入口端和收集单元之间的气路中。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括流量控制单元，所述流量控制单元设于从呼吸入口端和收集单元之间的气路中，用于调节呼出气体的第一流量。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括第二阀门和第三过滤单元，所述第三过滤单元为NO过滤器，所述第二阀门的入口端可切换至与所述储气室连通或经所述第三过滤单元与大气连通，出口端与所述动力单元连通。

本发明的第二个目的在于提供一种呼气NO检测方法，适于上述任一种呼气NO检测设备，包括以下步骤：

S1、呼气前，控制第一阀门的出口端与大气连通，通过抽气泵排空所述储气室内的气体；

S2、从呼吸入口端呼吸气，当呼出气体的压力达到第一压力，且呼出气体的流量达到第一流量时，将第一阀门的出口端与储气室连通，收集呼出气体至储气室；所述第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱；

S3、当呼出气体的压力低于第一压力和/或流量低于第一流量时，切换第一阀门的出口端与大气连通并调整呼吸后重复步骤S2，直至储气室内收集的呼出气体总体积不小于V；所述V不小于100毫升；

S4、通过动力单元将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器，获得第一NO量C₁，确定呼气NO量为C₁；所述第二流量为1mL/s至20mL/s。

进一步地，所述呼出气体的压力由压力传感器检测，所述呼出气体的流量由流量传感器检测，所述步骤S2为：当呼出气体的压力达到第一压力，且呼出气体的流量达到第一流量时，呼气N秒后将第一阀门的出口端与储气室连通，收集呼出气体，所述N不小于2，所述第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱。

进一步地，所述呼气NO检测设备包括第二阀门和第三过滤单元，所述第三过滤单元为NO过滤器，所述第二阀门的入口端可切换至与所述储气室连通或经所述第三过滤单元与大气连通，出口端与所述动力单元连通；所述步骤S4为：

S41、将第二阀门的入口端与储气室连通，通过动力单元将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器，获得第一NO量C₁；

S42、将第二阀门的入口端与通过第三过滤单元与大气连通，通过动力单元将过滤后的空气按第二流量持续输送至所述NO传感器，获得第二NO量C₂，呼气NO量C₀=C₁-C₂，所述第二流量为1mL/s至20 mL/s。

本发明提供的呼气NO检测设备及检测方法能够完全排空气路中的气体，从而避免对检测结果的干扰，提高了呼气NO检测结果的精确度；通过设置收集装置，能够分多次收集满足《标准》推荐压力和流量的呼出气体，提高了检测精度，降低了检测难度，从而扩大了呼气NO检测设备的应用范围。

附图说明

图1是本发明第一实施例中呼气NO检测设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。

参考图1，本发明第一实施例提供了一种呼气NO检测设备，包括：

NO传感器13；

呼吸入口端1；

收集单元，所述收集单元用于收集使用者从所述呼吸入口端1以第一流量和第一压强呼出的气体，其包括第一阀门7、储气室8和抽气泵9，所述第一阀门7的入口端用于呼出气体流入，出口端可分别切换至与大气连通或与所述储气室8连通，所述抽气泵9用于排空所述储气室8内的气体；

动力单元12，用于将储气室8内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器13。

需要说明的是，本实施例中，采用《标准》推荐的呼气压力和呼气流速，第一流量应不小于50ml/S（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱之间；在呼气NO检测过程中，根据NO传感器的检测精度确定第二流量，通常情况下，第二流量为1mL/s至20mL/s之间。

由于呼气NO检测过程中对呼出气体的量有一定需求，因此通常需要使用者持续6至10秒的用力呼气，对于如儿童等肺活量小的使用者而言难以完成。本发明提供的呼气NO检测设备中由于设置有收集单元，将第一阀门的出口端切换至与大气连通时，通过抽气泵能够排空储气室及第一阀门至储气室之间的管道内的气体，且可以在呼气前期利用呼出气体排空呼吸入口端至第一阀门之间管路中的气体，从而使得呼气NO检测结果更准确。

气体采集过程中，将第一阀门的出口端切换至与储气室连通时，储气室收集呼出气体；当使用者呼气困难时，重新将第一阀门的出口端切换至与大气连通，收集装置停止收集呼出气体，直至使用者调整好呼吸状态后再次将出口端切换至与储气室连通进行呼出气体的再次收集。本方案可以收集多次呼吸过程中的呼出气体，在满足呼出气体量的要求的前提下，缩短了单次用力呼气的时间，从而降低了使用者呼气难度，扩大了呼气NO检测设备的适用范围。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括压力传感器5和流量传感器6，所述压力传感器5用于检测从呼吸入口端1呼出的气体压力，所述流量传感器6用于检测从呼吸入口端1呼出的气体流量。通过设置压力传感器和流量传感器，可以实时检测呼出气体的压力和流量，从而能够准确采集到满足需求的呼出气体。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括用于过滤NO的第一过滤单元2，所述呼吸入口端1通过第一过滤单元2与大气连通。本方案中，使用者吸入经第一过滤单元过滤后的空气，第一过滤单元能够除去空气中的NO，避免了空气的NO对后续检测结果的干扰，使得检测结果更准确。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括设于所述呼吸入口端1和收集单元气路之间的第二过滤单元3，所述第二过滤单元3用于过滤流入收集单元的呼出气体中的杂质，如口水、泡沫等。本方案进一步提高了对呼出气体检测结果更准确。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括流量控制单元6，所述流量控制单元6设于从呼吸入口端和收集单元之间的气路中，用于调节呼出气体的第一流量。

进一步地，所述呼气NO检测设备还包括第二阀门10和第三过滤单元11，所述第三过滤单元11为NO过滤器，所述第二阀门10的入口端可切换至与所述储气室连通或经所述第三过滤单元11与大气连通，出口端与所述动力单元12连通。通过设置第二阀门10和第三过滤单元11可用于对呼气NO的检测进行校正。

进一步地，所述储气室为气袋。本方案有效降低了呼气NO检测设备的成本。

进一步地，所述第一阀门7和第二阀门10为电磁阀。本实施例中，所述第一阀门7和第二阀门10均为两位三通电磁阀。

进一步地，所述动力单元12为风扇或泵。需要说明的是，通过调节控制动力单元12的动力大小可以调节第二流量大小。

进一步地，所述呼吸NO检测设备还包括MCU，所述MCU分别与压力传感器4、流量传感器5、第一阀门7、第二阀门10、抽气泵9和动力单元12连接，用于接收所述压力传感器4和流量传感器5实时采集到的压力数据和流量数据，并控制所述第一阀门7出口端的位置、第二阀门10入口端的位置，抽气泵9的通断和动力单元12的动力大小。

采用本实施例的呼气NO检测设备进行呼出气体检测的步骤如下：

S1、呼气前，控制第一阀门7的出口端与大气连通，通过抽气泵9排空所述储气室8内的气体后关闭所述抽气泵；

S2、从呼吸入口端呼吸气，当呼出气体的压力达到第一压力，且呼出气体的流量达到第一流量时，将第一阀门7的出口端与储气室8连通，收集呼出气体至储气室8；所述第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱；

S3、当呼出气体的压力低于第一压力和/或流量低于第一流量时，切换第一阀门7的出口端与大气连通并调整呼吸后重复步骤S2，直至储气室内收集的呼出气体总体积不小于V；所述V不小于100毫升；

S4、通过动力单元12将储气室8内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器13，获得第一NO量C₁，确定呼气NO量为C₁；所述第二流量为1mL/s至20 mL/s。

其中，步骤S2和S3中，呼出气体的压力通过压力传感器4进行实时检测，呼出气体的流量通过流量传感器5实时检测。

需要说明的是，采用《标准》推荐的呼气压力和呼气流速，第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱，本实施例中，确定第一流量为50ml/s，第一压强为5cm H₂O柱。在呼气NO检测过程中，根据NO传感器的检测精度确定第二流量，通常情况下，第二流量为1mL/s至20mL/s，本实施例中，所述第二流量为8ml/s；通常采用NO传感器检测呼气NO的过程中，需要按第二流量持续检测10秒，此外，气路中还存在少量呼出气体残留损耗，因此本实施例中定义V为100毫升。

需要说明的是，本方案中，步骤S4可以是在步骤S2和步骤S3完成后进行，也可以是与S2同步进行。本实施例中，由于第二流量远小于第一流量，因此，步骤S4可以与步骤S2同步进行，只需满足呼出气体按第二流量持续输送至NO传感器即可。

较佳地，所述步骤S2为：当呼出气体的压力达到第一压力，且呼出气体的流量达到第一流量时，呼气N秒后将第一阀门的出口端与储气室连通，收集呼出气体，所述N不小于2，所述第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱。与上述技术方案相比，本方案在呼气N秒再后收集呼出气体，N秒内的呼出气体可用于排空呼吸入口端至第一阀门之间的气路，从而使得呼气NO检测结果更准确。

进一步地，所述检测方法还包括步骤S4为：

S41、将第二阀门10的入口端与储气室8连通，通过动力单元12将储气室8内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器13，获得第一NO量C₁；

S42、将第二阀门10的入口端与通过第三过滤单元11与大气连通，通过动力单元12将过滤后的空气按第二流量持续输送至所述NO传感器13，获得第二NO量C₂，呼气NO量C₀=C₁-C₂，所述第二流量为1mL/s至20 mL/s。

与上述方案相比，本方案对呼气NO检测量进行了校准，进一步降低了空气中未完全过滤的NO对检测结果造成的影响，提高了检测结果的准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种呼气NO检测设备，其特征在于，包括：NO传感器、呼吸入口端、气体收集单元和动力单元；所述收集单元用于收集使用者从所述呼吸入口端以第一流量和第一压强呼出的气体，其包括第一阀门、储气室和抽气泵，所述第一阀门的入口端用于呼出气体流入，出口端可分别切换至与大气连通或与所述储气室连通，所述抽气泵用于排空所述储气室内的气体；所述动力单元用于将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至NO传感器。

2.根据权利要求1所述的呼气NO检测设备，其特征在于，所述呼气NO检测设备还包括压力传感器和流量传感器，所述压力传感器用于检测从呼吸入口端呼出的气体压力，所述流量传感器用于检测从呼吸入口端呼出的气体流量。

3.根据权利要求2所述的呼气NO检测设备，其特征在于，所述呼气NO检测设备还包括第一过滤单元和第二过滤单元，所述第一过滤单元用于过滤NO，所述呼吸入口端通过第一过滤单元与大气连通；所述第二过滤单元用于过滤呼出气体中的杂质，设于所述呼吸入口端和收集单元之间的气路中。

4.根据权利要求3所述的呼气NO检测设备，其特征在于，所述呼气NO检测设备还包括流量控制单元，所述流量控制单元设于从呼吸入口端和收集单元之间的气路中，用于调节呼出气体的第一流量。

5.根据权利要求4所述的呼气NO检测设备，其特征在于，所述呼气NO检测设备还包括第二阀门和第三过滤单元，所述第三过滤单元为NO过滤器，所述第二阀门的入口端可切换至与所述储气室连通或经所述第三过滤单元与大气连通，出口端与所述动力单元连通。

6.一种呼气NO检测方法，适于权利要求4所述的呼气NO检测设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1、呼气前，控制第一阀门的出口端与大气连通，通过抽气泵排空所述储气室内的气体；

S2、从呼吸入口端呼吸气，当呼出气体的压力达到第一压力，且呼出气体的流量达到第一流量时，将第一阀门的出口端与储气室连通，收集呼出气体至储气室；所述第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cm H₂O柱至20cm H₂O柱；

S3、当呼出气体的压力低于第一压力和/或流量低于第一流量时，切换第一阀门的出口端与大气连通并调整呼吸后重复步骤S2，直至储气室内收集的呼出气体总体积不小于V；所述V不小于100毫升；

S4、通过动力单元将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器，获得第一NO量C₁，确定呼气NO量为C₁；所述第二流量为8mL/s至12 mL/s。

7.根据权利要求6所述的呼气NO检测方法，其特征在于，所述呼出气体的压力由压力传感器检测，所述呼出气体的流量由流量传感器检测，所述步骤S2为：当呼出气体的压力达到第一压力，且呼出气体的流量达到第一流量时，呼气N秒后将第一阀门的出口端与储气室连通，收集呼出气体，所述N不小于2，所述第一流量不小于50ml/s（±10%），第一压强为5cmH₂O柱至20cm H₂O柱。

8.根据权利要求7所述的呼气NO检测方法，其特征在于，所述呼气NO检测设备包括第二阀门和第三过滤单元，所述第三过滤单元为NO过滤器，所述第二阀门的入口端可切换至与所述储气室连通或经所述第三过滤单元与大气连通，出口端与所述动力单元连通；所述步骤S4为：

S41、将第二阀门的入口端与储气室连通，通过动力单元将储气室内收集的呼出气体按第二流量持续输送至所述NO传感器，获得第一NO量C₁；

S42、将第二阀门的入口端与通过第三过滤单元与大气连通，通过动力单元将过滤后的空气按第二流量持续输送至所述NO传感器，获得第二NO量C₂，呼气NO量C₀=C₁-C₂，所述第二流量为1mL/s至20 mL/s。