CN114569110A - 基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置 - Google Patents

基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置 Download PDF

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CN114569110A
CN114569110A CN202210197548.4A CN202210197548A CN114569110A CN 114569110 A CN114569110 A CN 114569110A CN 202210197548 A CN202210197548 A CN 202210197548A CN 114569110 A CN114569110 A CN 114569110A
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陈正龙
王伟
张春元
付强
薛昊轩
李宪龙
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Shanghai University of Medicine and Health Sciences
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Shanghai Medical Device Inspection And Research Institute
Shanghai University of Medicine and Health Sciences
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Abstract

本发明提供一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，包括呼吸管路系统、气路系统和测量系统，所述气路系统向呼吸管路系统注入示踪气体，所述测量系统从呼吸管路系统中获取数据；测量系统对部分数据进行处理并控制气路系统的示踪气体注入速率，使得示踪气体的注入浓度符合正弦波周期；测量系统将另一部分数据处理获得肺功能残气量FRC值，并根据该部分数据控制气路系统进行示踪气体浓度输出的反馈控制和校准。本发明可得到准确的肺功能残气量测量结果；可以更好集成为一体机，体积更小，方便携带和连接使用；可以与不同的呼吸机进行配合，实现床边实时监测，能够更好的反应受试者的肺功能残气量阶段性变化趋势。

Description

基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，具体涉及肺功能检测类医疗器械，尤其是涉及一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置。
背景技术
在生理学中，肺功能残气量(Functional Residual Capacity，FRC)是指平静呼气末肺内残存的气体体积，即肺向内的弹性回缩力和胸廓向外的扩张力平衡时的肺容积，该容积的大小主要取决于这两个力的平衡位置。临床上，肺FRC主要有两个功能：①气体存储功能，在呼吸暂停期间(如插管期间)为呼吸循环提供氧气；②在呼气末期维持一定的肺容积保证气道的开放，如果呼气末气道关闭，会导致吸气时气道将难以重新开放，造成末端肺泡萎缩塌陷，形成肺不张。临床上多种肺疾病都会导致肺FRC的异常增大或者减小，因此FRC的测量在临床上具有重要的意义。
测量肺FRC的常用方法包括体积描记法，氦稀释法和气体洗入/洗出技术，这些方法在测量肺FRC时通常需要复杂的气体分析仪器和病人的积极配合。因此，它们很难应用于实施机械通气的患者，而需要机械通气支持的患者常常被送入重症监护病房，肺FRC的测量对于他们来说至关重要。肺FRC能够帮助医生确定患者在使用呼吸机时的最佳设置，避免产生呼吸机相关性肺损伤等常见问题。因此，本申请提供一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置。
经过检索发现，申请号为CN200980149437.9的中国发明《一种以自动方式确定受试者的功能残气量的系统和方法》，其包括：一种以自动方式确定受试者的功能残气量的系统和方法。通过分析受试者呼吸的气体中存在的一个或多个分子种类的洗出和/或洗入而进行受试者的功能残气量的确定。能够无需确定氧气消耗而确定功能残气量。
但是该技术在设计过程中并未考虑到洗出和/或洗入示踪气体在进入肺部后，其中一部分示踪气体会被肺部毛细血管中的血液吸收，最后通过静脉血返回肺部的静脉再循环效应，这将导致肺功能残气量测量误差变大，影响测量结果的准确性。本专利将示踪气体以正弦波的浓度变化趋势配合呼吸机机械通气送入受试者体内，有效减小了静脉再循环效应对测量结果准确性的影响，提高了测量精度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，该装置具有小巧、轻便，非侵入式等特点，能够与呼吸机进行连接，实现对进行机械通气支持患肺功能残气量的连续测量，能够应用于ICU以及一般临床环境。
本发明的技术方案为：一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，包括：
呼吸管路系统，所述呼吸管路系统和受试者连接，形成呼吸回路；
气路系统，所述气路系统与所述呼吸管路系统连接，向所述呼吸回路注入示踪气体，使所述示踪气体与所述呼吸回路中的气体混合，供受试者吸入；
测量系统，所述测量系统分别与呼吸管路系统、气路系统连接；
所述测量系统从所述呼吸管路系统获取示踪气体实时数据；
所述测量系统根据实时数据获得示踪气体的注入速率，并控制气路系统按照所述注入速率向呼吸回路注入示踪气体，使得示踪气体的注入浓度符合正弦波周期；
所述测量系统对所述示踪气体的注入浓度进行反馈控制和校准；
所述测量系统根据实时数据获得肺功能残气量FRC值。
优选地，所述实时数据包括实时流量、受试者的瞬时吸入速率、受试者的吸入浓度和呼出浓度。
优选地，所述测量系统根据所述受试者的吸入浓度和呼出浓度控制所述气路系统进行示踪气体浓度输入的反馈控制和校准。
优选地，所述测量系统根据实时流量、受试者的瞬时吸入速率，结合在测量系统中预先设定吸入示踪气体浓度的正弦波周期、幅值以及平均值，计算获得示踪气体的注入速率。
优选地，测量系统根据受试者的示踪气体的吸入浓度、呼出浓度数据和实时流量数据，并按照吸气正弦波理论算法计算，获得FRC值。
优选地，所述呼吸管路系统包括：
呼吸机，所述呼吸机用于给受试者机械通气，其一端输出气体至受试者吸入，另一端输入受试者呼出的气体；
进气管路，所述进气管路的一端与呼吸机的输出端连接，另一端与受试者连接，通过所述进气管路，将气体送至受试者吸入；
出气管路，所述出气管路的一端与受试者连接，另一端与呼吸机的输入端连接，通过所述出气管路，将受试者呼出的气体送入呼吸机；
所述进气管路、出气管路、呼吸机和受试者连接形成所述呼吸回路。
优选地，所述气路系统包括：
示踪气体标气，所述示踪气体标气用于提供示踪气体；
减压阀，所述减压阀与示踪气体标气连接，用于调节示踪气体压力；
质量流量控制器，所述质量流量控制器与减压阀连接，用于控制示踪气体标气的输出速率和测量呼吸回路中受试者的瞬时吸入速率；
气体混合腔，所述气体混合腔与所述质量流量控制器连接，用于将示踪气体标气输出的示踪气体和呼吸器输出的气体进行混合，形成测量所需示踪气体正弦波浓度。
优选地，所述示踪气体标气经所述减压阀，由所述质量流量控制器控制其注入气体混合腔的速率，与呼吸机输出的空-氧混合气体混合，形成测量所需的示踪气体正弦波，经呼吸回路进入受试者体内。
优选地，所述测量系统包括：
气体采样泵，所述气体采样泵用于采集呼吸回路中受试者吸入和呼出的气体；
示踪气体浓度检测传感器，所述示踪气体浓度检测传感器与所述气体采样泵连接，获得示踪气体的吸入浓度和呼出浓度；
质量流量计，所述质量流量计设置于呼吸管路系统中，用于测量呼吸管路系统中示踪气体的实时流量；
数据采集单元，所述数据采集单元分别与示踪气体浓度检测传感器、采样泵和质量流量计连接，对应获得示踪气体的吸入浓度、呼出浓度和实时流量数据；
主控单元，所述主控单元一端与所述气路系统连接，另一端与数据采集单元连接；所述主控单元从气路系统获取受试者的瞬时吸入速率并传至所述数据采集单元；
数据处理单元，接收数据采集单元的数据，进行数据处理；
显示单元，所述显示单元与数据处理单元连接，显示数据处理结果。
优选地，所述主控单元根据质量流量计获取的实时流量信号，控制质量流量控制器将示踪气体标气以正弦波的形式送入吸气通路中，形成测量所需示踪气体浓度正弦波，数据采集单元将质量流量计的流量信号和示踪气体浓度检测传感器的气体浓度信号进行收集并传送至数据分析处理单元，按照吸气正弦波技术理论的算法对数据进行处理，得到所需的肺功能残气量的值，由显示单元显示。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明实施例中的一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，无需肺活量计类似的装置对受试者呼出的示踪气体进行收集测量即可得到准确的肺功能残气量测量结果；试环境中的干扰气体几乎没有，测量精度更好，测量时间也大大缩短；
该装置可以更好集成为一体机，仅需呼吸机给受试者提供呼吸所需的通气回路，根据呼吸机流量模式，调节符合受试者呼吸波形的示踪气体浓度正弦波；其体积更小，方便携带和连接使用；
该装置可以与商用呼吸机配合，实现床边实时监测，能够更好的反应受试者的肺功能残气量阶段性变化趋势，有助于帮助医生诊断和辅助治疗；
该装置可以和不同规格的呼吸机适配，每类呼吸机的流量模式不一致，本装置可根据呼吸机的流量模式调节出与之相匹配供受试者吸入的示踪气体浓度正弦波。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的优选实施例的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，为本实施例的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置的工作原理图。其包括：呼吸管路系统、气路系统和测量系统，其中：呼吸管路系统，呼吸管路系统和受试者连接，形成呼吸回路。气路系统，气路系统与呼吸管路系统连接，向呼吸回路注入示踪气体，使示踪气体与呼吸回路中的气体混合，供受试者吸入。测量系统，测量系统分别与呼吸管路系统、气路系统连接，测量系统从呼吸管路系统获取示踪气体实时数据；测量系统根据实时数据获得示踪气体的注入速率，并控制气路系统按照注入速率向呼吸回路注入示踪气体，使得示踪气体的注入浓度符合正弦波周期；测量系统对示踪气体的注入浓度进行反馈控制和校准；测量系统根据实时数据获得肺功能残气量FRC值。
本实施例中，示踪气体在进入肺部后，其中一部分示踪气体会被肺部毛细血管中的血液吸收，最后通过静脉血返回肺部，这一过程称为“静脉再循环”，而这将导致解剖死腔体积测量误差变大。当示踪气体浓度遵循正弦波的形式变化时，其静脉再循环效应可以忽略不计，而解剖死腔的准确测量将进一步增加肺功能残气量测量的准确性。
作为优选实施例，实时数据包括实时流量、受试者的瞬时吸入速率、受试者的吸入浓度和呼出浓度。
作为优选实施例，测量系统根据受试者的吸入浓度和呼出浓度控制气路系统进行示踪气体浓度输入的反馈控制和校准，具体为：实际测得浓度值高于理论浓度值时，主控电路通过控制质量流量控制器内的比例电磁阀减小一定的开度，即减小质量流量控制器输出的示踪气体流量，以减少吸入气体中示踪气体的浓度；当实际测得的浓度值低于设定浓度值时，主控电路会控制质量流量控制器增大示踪气体的输出流量，从而增加混合气体中示踪气体的浓度，使得吸入气体中示踪气体的浓度值能够逼近理论值。
作为优选实施例，测量系统根据呼吸机输出的实时流量
Figure BDA0003527691740000053
受试者的瞬时吸入速率
Figure BDA0003527691740000054
结合在测量系统中预先设定吸入示踪气体浓度的正弦波周期、幅值以及平均值，计算获得示踪气体的注入速率：
进一步的，示踪气体的吸气浓度遵循正弦波模式是吸气正弦波技术的核心，它由等式(1)进行定义：
Figure BDA0003527691740000051
其中ΔF示踪气体是幅度，T示踪气体是周期，
Figure BDA0003527691740000052
是示踪气体正弦波浓度的平均值。
在吸气正弦波测试期间，第n次呼吸所需的吸入浓度为第n次吸气开始时正弦波(2)的值：
F示踪气体，desired，n＝F示踪气体(tinsp start) (2)
考虑到呼吸管路中的质量守恒:
Figure BDA0003527691740000061
其中
Figure BDA0003527691740000062
是呼吸管中吸入的气体总量速率，来自呼吸机(用于通气患者)；
Figure BDA0003527691740000063
是呼吸管中注入示踪气体的速率，
Figure BDA0003527691740000064
是受试者的吸气速率。
故
Figure BDA0003527691740000065
其中F示踪气体，standard和F示踪气体，desired分别是设定的示踪气体浓度和受试者吸入气体中示踪气体的浓度。通过质量流量计实时测量
Figure BDA0003527691740000066
F示踪气体，standard已知，所需呼吸管路中的示踪气体的注射速率
Figure BDA0003527691740000067
可通过求解方程(3)，(4)获得。
作为优选实施例，测量系统根据受试者的示踪气体的吸入浓度、呼出浓度数据和实时流量数据，并按照吸气正弦波理论算法计算，获得FRC值。
进一步的，吸入肺部的气体首先进入体积为VD的气道，然后再进入体积为VA的肺泡。肺泡在吸气期间膨胀并最终在吸气结束时达到VA+VT，其中VT为潮气量(指在一次呼吸期间吸入或呼出气体的体积)，肺泡在呼气期间收缩并在呼气结束时恢复至VA。故呼气末肺内残存气体的体积-肺功能残气量为VD与VA之和。
A.肺泡容积VA的测量
采用示踪气体浓度传感器测量吸气期间进入口腔之前的示踪气体浓度和呼气期间离开口腔后的示踪气体浓度。第n次进入肺部示踪气体浓度由两部分构成：一部分是上一次呼气期间滞留在死腔内的示踪气体浓度，另一部分才是本次注入的示踪气体浓度。故设FIA,n(t)为第n次呼吸期间进入肺部的示踪气体的吸入浓度，则FIA,n(t)可表示为：
Figure BDA0003527691740000068
其中，tbI是吸气开始时的时间，teI是吸气结束时的时间，TDI是示踪气体在第n次呼吸吸气期间穿过死腔所需的时间。FA,n-1是第n-1次呼吸期间肺部示踪气体的浓度，FA,n是第n次呼吸期间肺部示踪气体的浓度(假设在第n次呼吸期间FA,n是恒定的，不依赖于时间t。FI,n(t)是在第n次呼吸期间吸气时通过浓度传感在口腔处测得的示踪的浓度，FI,n(t)是关于时间的函数。
设VI是第n次呼吸期间注入肺部的示踪气体的体积，则
Figure BDA0003527691740000071
其中
Figure BDA0003527691740000072
是在t时刻测量的呼吸气流流速。
将方程(5)带入方程(6)可得
Figure BDA0003527691740000073
设VT,n为第n次呼吸的潮气量(吸入或呼出的气体体积)，设VE为第n次呼吸期间呼出示踪气体的体积，则
VE＝VT，nFA，n (8)
第n-1呼气末肺内示踪气体的体积为VA·FA,n-1，第n次呼气末肺内示踪气体体积为VA·FA,n，根据气体交换前后，肺内气体质量守恒可知
VAFA，n-VAFA，n-1＝V1-VE (9)
这是在第n次呼气末肺内示踪气体的变化量，将方程(7)和(8)带入(9)得
Figure BDA0003527691740000074
式中
Figure BDA0003527691740000075
表示注入示踪气体的平均浓度。
因假定了第n次呼吸期间的FA,n(第n次呼吸期间肺内示踪气体的平均浓度)是恒定的，故记
FA，n＝FE′，n (11)
其中FE′，n是第n次呼吸期间呼气末测得的示踪气体浓度。引入这一概念是因为使用本实施例中的装置测量FE′，n比FA,n更容易测量。
将方程(11)代入(10)得
Figure BDA0003527691740000076
这就是采用逐次呼吸气体体积变化建立的用于计算功能残气量的质量平衡方程。其中，VA为肺泡容积，VD为死腔容积，需要测量的变量为FE′，n-1，FE′，n，
Figure BDA0003527691740000089
和VT,n。FE′，n-1，FE′，n，
Figure BDA0003527691740000081
和VT,n均可通过示踪气体浓度检测传感器和质量流量计获得，对于每一次呼吸n，在二维平面直角坐标系(x，y)中均有通过方程(13)计算的点Pn(Xn，Yn)与之对应：
Figure BDA0003527691740000082
这些点构成了一条y＝VA×x的曲线，其中VA是所形成的曲线的斜率。
B.死腔容积VD的测量
假设第n次吸气末，死腔内示踪气体的浓度为FI。当吸气结束时，残留在死腔内的示踪气体将在呼气相洗出。根据质量守恒定律可知：
第n次呼出示踪气体体积＝第n次吸气末残留在死腔中的示踪气体体积
+第n次从肺泡内呼出示踪气体体积 (14)
即
Figure BDA0003527691740000083
式中
Figure BDA0003527691740000084
表示第n次呼出示踪气体的平均浓度。
当吸入示踪气体浓度不均匀时，吸气期间通过口腔的吸入气体总体积和吸入示踪气体体积分别计算为：
Figure BDA0003527691740000085
Figure BDA0003527691740000086
其中tinsp为吸气开始时间，
Figure BDA0003527691740000087
为吸气流速。
第i次吸气末残留在死腔内的示踪气体体积为：
Figure BDA0003527691740000088
其中
Figure BDA0003527691740000091
是示踪气体填充死腔的起始时间，
Figure BDA0003527691740000092
是吸气结束时间。对于未知的VD，可以将方程(18)看作是关于VD的函数，VD∈[0，VT]。
Figure BDA0003527691740000093
由于第n次呼气中，第n次吸气结束时残留在死腔内的示踪气体将被呼出，因此质量平衡方程(15)可改写为：
Figure BDA0003527691740000094
即
Figure BDA0003527691740000095
根据方程(18)～(21)可求解出VD的值。
C.肺功能残气量(FRC)的测量，FRC＝VA+VD。
作为优选实施例，呼吸管路系统包括：呼吸机，呼吸机用于给受试者机械通气，其一端输出气体至受试者吸入，另一端输入受试者呼出的气体。进气管路，进气管路的一端与呼吸机的输出端连接，另一端与受试者连接，通过进气管路，将气体送至受试者吸入。出气管路，出气管路的一端与受试者连接，另一端与呼吸机的输入端连接，通过出气管路，将受试者呼出的气体送入呼吸机。进气管路、出气管路、呼吸机和受试者连接形成呼吸回路。
作为优选实施例，气路系统包括：示踪气体标气，示踪气体标气用于提供示踪气体。减压阀，减压阀与示踪气体标气连接，用于调节示踪气体压力。质量流量控制器，质量流量控制器与减压阀连接，用于控制示踪气体标气的输出速率和测量呼吸回路中受试者的吸气流速。气体混合腔，气体混合腔与质量流量控制器连接，用于将示踪气体标气输出的示踪气体和呼吸器输出的气体进行混合，形成测量所需示踪气体正弦波浓度。
进一步的，示踪气体标气经减压阀，由质量流量控制器控制其注入气体混合腔的速率，与呼吸机输出的空-氧混合气体混合，形成测量所需的示踪气体正弦波，经呼吸回路进入受试者体内。
作为优选实施例，测量系统包括：气体采样泵，气体采样泵用于采集呼吸回路中受试者吸入和呼出的气体。示踪气体浓度检测传感器，示踪气体浓度检测传感器与气体采样泵连接，获得示踪气体的吸入浓度和呼出浓度。质量流量计，质量流量计设置于呼吸管路系统中，用于测量呼吸管路系统的示踪气体的实时流量。数据采集单元，数据采集单元分别与示踪气体浓度检测传感器和质量流量计连接，对应获得示踪气体的吸入浓度、呼出浓度和实时流量数据。主控单元，主控单元一端与气路系统连接，另一端与数据采集单元连接；主控单元从气路系统获取受试者的吸气流速并传至数据采集单元。数据处理单元，接收数据采集单元的数据，进行数据处理。显示单元，显示单元与数据处理单元连接，显示数据处理结果。
进一步的，主控单元根据质量流量计获取的实时流量信号，控制质量流量控制器将示踪气体标气以正弦波的形式送入吸气通路中，形成测量所需示踪气体浓度正弦波，数据采集单元将质量流量计的流量信号和示踪气体浓度检测传感器的气体浓度信号进行收集并传送至数据分析处理单元，按照吸气正弦波技术理论的算法对数据进行处理，得到所需的肺功能残气量的值，由显示单元显示。
在本发明的另一个实施例中，包括呼吸管路系统、气路系统和测量系统。其中呼吸管路系统包括呼吸机、进气管路和出气管路。呼吸机、进气管理和出气管路形成呼吸回路。受试者通过接口管或者面罩与呼吸回路连接。
气路系统包括依次连接的示踪气体标气、减压阀、质量流量控制器和气体混合腔。所示示踪气体标气作为起始端，气体混合腔作为末端；示踪气体经过减压阀、质量流量控制器进入气体混合腔内。气体混合腔位于进气管路处。示标气体经由气体混合腔与呼吸机输出的空-氧混合气混合，经进气管路进入受试者体内。
测量系统包括示踪气体浓度检测传感器、采样泵、质量流量计、主控单元、数据采集单元、数据处理单元、显示单元和电源模块。
采样泵和示踪气体浓度检测传感器设置于呼吸回路处；质量流量计设置于气体混合腔下游的进气管路处。数据采集单元分别与示踪气体浓度检测传感器、质量流量计连接，获得示踪气体的吸入浓度、呼出浓度以及实时流量。主控单元分别与质量流量控制器、数据采集单元连接。数据采集单元、数据处理单元和显示单元依序穿接。电源模块为采样泵、示踪气体浓度检测传感器、质量流量计、质量流量控制器、主控单元、数据采集单元供电。
本实施例的运行过程为：
S1在呼吸机给受试者进行机械通气，形成呼吸回路。
S2通过主控单元设定受试者吸入示踪气体浓度的正弦波周期、幅值以及平均值。
S3通过质量流量计测量呼吸管路中的实时流量，数据采集单元和数据处理单元根据受试者的瞬时吸入速率和设定的示踪气体浓度，计算示踪气体的注入速率，然后主控单元根据计算结果向质量流量控制器发送控制指令，向气体混合腔中注入示踪气体，达到所需的吸入示踪气体浓度，然后由受试者吸入。
S4同时通过气体采样泵对呼吸管路中的气体进行采样，经示踪气体浓度检测传感器进行检测，并将检测到的示踪气体浓度信号反馈到数据采集单元。
S5数据采集单元对获取的呼吸管路中的实时流量信号和示踪气体浓度信号进行预处理。
S6数据采集单元获取的示踪气体浓度信号和实时流量信号,一方面在数据处理单元按照吸气正弦波理论的算法进行分析，得到所需的FRC的值；
S7另一方面示踪气体浓度信号将会传送至主控单元，用于控制质量流量控制器，实现示踪气体浓度输出的反馈控制和校准。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

Claims (10)

1.一种基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，包括呼吸管路系统，所述呼吸管路系统和受试者连接，形成呼吸回路，其特征在于，还包括：
气路系统，所述气路系统与所述呼吸管路系统连接，向所述呼吸回路注入示踪气体，使所述示踪气体与所述呼吸回路中的气体混合，供受试者吸入；
测量系统，所述测量系统分别与所述呼吸管路系统、所述气路系统连接；
所述测量系统从所述呼吸管路系统获取示踪气体实时数据；
所述测量系统根据所述示踪气体实时数据获得示踪气体的注入速率，并控制所述气路系统按照所述注入速率向呼吸回路注入示踪气体，使得示踪气体的注入浓度符合正弦波周期；
所述测量系统对所述示踪气体的注入浓度进行反馈控制和校准；
所述测量系统根据示踪气体实时数据获得肺功能残气量FRC值。
2.根据权利要求2所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于：所述实时数据包括实时流量、受试者的瞬时吸入速率、受试者的吸入浓度和呼出浓度。
3.根据权利要求2所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述测量系统根据所述受试者的吸入浓度和呼出浓度控制所述气路系统，进行示踪气体浓度输入的反馈控制和校准。
4.根据权利要求3所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述测量系统根据实时流量、受试者的瞬时吸入速率，结合在测量系统中预先设定吸入示踪气体浓度的正弦波周期、幅值以及平均值，计算获得示踪气体的注入速率。
5.根据权利要求3所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，测量系统根据受试者的示踪气体的吸入浓度、呼出浓度数据和实时流量数据，并按照吸气正弦波理论方法计算，获得FRC值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述呼吸管路系统，包括：
呼吸机，所述呼吸机用于给受试者机械通气，其一端输出气体至受试者吸入，另一端输入受试者呼出的气体；
进气管路，所述进气管路的一端与呼吸机的输出端连接，另一端与受试者连接，通过所述进气管路，将气体送至受试者吸入；
出气管路，所述出气管路的一端与受试者连接，另一端与呼吸机的输入端连接，通过所述出气管路，将受试者呼出的气体送入呼吸机；
所述进气管路、出气管路、呼吸机和受试者连接形成所述呼吸回路。
7.根据权利要求1至5任一项所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述气路系统，包括：
示踪气体标气，所述示踪气体标气用于提供示踪气体；
减压阀，所述减压阀与示踪气体标气连接，用于调节示踪气体压力；
质量流量控制器，所述质量流量控制器与减压阀连接，用于控制示踪气体标气的输出速率和测量呼吸回路中受试者的瞬时吸入速率；
气体混合腔，所述气体混合腔与所述质量流量控制器连接，用于将示踪气体标气输出的示踪气体和呼吸器输出的气体进行混合，形成测量所需示踪气体正弦波浓度。
8.根据权利要求7所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述示踪气体标气经所述减压阀，由所述质量流量控制器控制其注入速率，与呼吸机输出的空-氧混合气体混合，形成测量所需示踪气体正弦波浓度，经呼吸回路进入受试者体内。
9.根据权利要求1至5任一项所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述测量系统，包括：
气体采样泵，所述气体采样泵用于采集呼吸回路中受试者吸入和呼出的气体；
示踪气体浓度检测传感器，所述示踪气体浓度检测传感器与所述气体采样泵连接，获得示踪气体的吸入浓度和呼出浓度；
质量流量计，所述质量流量计设置于呼吸管路系统中，用于测量呼吸管路系统中示踪气体的实时流量；
数据采集单元，所述数据采集单元分别与示踪气体浓度检测传感器、采样泵和质量流量计连接，对应获得示踪气体的吸入浓度、呼出浓度和实时流量数据；
主控单元，所述主控单元一端与所述气路系统连接，另一端与数据采集单元连接；所述主控单元从气路系统获取受试者的瞬时吸入速率并传至所述数据采集单元；
数据处理单元，接收数据采集单元的数据，进行数据处理；
显示单元，所述显示单元与数据处理单元连接，显示数据处理结果。
10.根据权利要求9所述的基于示踪气体的吸气正弦波技术测量肺功能残气量装置，其特征在于，所述主控单元根据质量流量计获取的实时流量信号，控制质量流量控制器将示踪气体标气以正弦波的形式送入呼吸回路中，形成测量所需示踪气体浓度正弦波；数据采集单元将质量流量计的流量信号和示踪气体浓度检测传感器的气体浓度信号进行收集并传送至数据数据处理单元，按照吸气正弦波技术理论方法对数据进行处理，得到所需的肺功能残气量的值，由显示单元显示。
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