CN116236180A - 人体颈动脉体活性测量装置及测量方法 - Google Patents

人体颈动脉体活性测量装置及测量方法 Download PDF

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李红鹏
平洁琼
杭成
赵明珠
朱周晗
苏晓聪
张诗巍
孔诚
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Kunshan Traditional Chinese Medicine Hospital
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Abstract

本发明提供了一种人体颈动脉体活性测量装置及测量方法，包括呼吸管路，所述呼吸管路上设置有呼吸流量测量仪和CO2传感器；所述呼吸管路侧路外接氧气管路和空气管路，氧气管路和空气管路上设置有流量可控的电磁阀；数据处理器，所述数据处理器控制所述电磁阀的通断，采集呼吸流量测量仪和CO2传感器的数据信息，并根据既定公式计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。本发明结构简单，测量准确，表现出了良好的可靠性。该方法操作简单无需侵入性干预就能够量化人体颈动脉活性。

Description

人体颈动脉体活性测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及医疗领域，具体地，涉及一种人体颈动脉体活性测量装置及测量方法。
背景技术
阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea，OSA)是常见的睡眠呼吸障碍疾病，以睡眠期反复出现上气道完全或者不全塌陷为特征，导致夜间睡眠期低氧血症、高碳酸血症、交感神经兴奋与睡眠片段化；临床表现以打鼾、呼吸表浅、呼吸暂停和日间嗜睡等。OSA亦为高血压、糖尿病、肥胖症、房颤、卒中、Alzheimer、肿瘤等多种慢性疾病发病的危险因素和源头疾病，且影响患者的性格、认知与情感。目前OSA治疗方法仍不尽如人意，主要治疗手段相对单一，以无创呼吸机作为一线治疗手段，患者对治疗的依从性较差。如何摆脱依从性差和“one-size-fits-all”的治疗现状迫在眉睫。颈动脉体是最重要的外周呼吸化学感受器，通过感知动脉血O2、CO2和pH水平诱导低氧通气反应和高碳酸通气反应。目前研究显示颈动脉体活性是OSA发病的重要环节之一，并且颈动脉体高活性亦参与OSA相关的并发症，如高血压、心律失常、胰岛素抵抗等，针对颈动脉体活性的靶向药物治疗可能为OSA患者的治疗开辟新的思路。因此，寻求装置简单准确的方法测定颈动脉体活性，知道治疗意义重大。该装置基于以下理论：预揭示稳态条件下的运行机制，只能通过某种干扰措施使系统最初的(初级)稳态发生变化，后来的(次级)变化补偿初始稳态变化，借此建立新的稳态。因此，提出突然吸入纯氧可揭示在先前的稳态条件下O2水平作为一个刺激物的存在，吸入纯氧扰乱常氧常压下氧驱动运行机制，高氧使呼吸短暂抑制。颈动脉体对低氧(主要)和高碳酸血症的化学反射敏感性，短暂吸入纯氧可导致颈动脉体化学呼吸感觉能力抑制，通过撤回其对通气的影响，结果可使通气量迅速下降。据此可揭示外周呼吸化学感受引起的呼吸驱动力，即颈动脉体活性。
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人体颈动脉体活性测量装置及测量方法。
根据本发明提供的一种人体颈动脉体活性测量装置，包括：
呼吸管路，所述呼吸管路上设置有呼吸流量测量仪和CO2传感器；所述呼吸管路侧路外接氧气管路和空气管路，氧气管路和空气管路上设置有流量可控的电磁阀；
信息采集器，所述信息采集器用于采集呼吸流量测量仪信号和CO2传感器信号，并将信号提交数据处理器；
数据处理器，所述数据处理器控制所述电磁阀的通断，采集呼吸流量测量仪和CO2传感器的数据信息，并根据既定公式计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。
优选地，所述氧气管路通过氧气钢瓶提供氧气；所述空气管路通过空气气泵提供空气。
优选地，所述数据处理器通过预设程序控制氧气管路和空气管路上的电磁阀的通断。
优选地，所述呼吸管路在靠近人体的一端套设有一次性呼吸咬嘴。
优选地，吸氧后潮气量与呼吸频率的变化率为Vt或f(吸氧后)-Vt或f(吸氧前)/Vt或f(吸氧前)*100％。
优选地，所述氧气管路和空气管路上设置有过滤器。
优选地，当空气管路上的电磁阀开启时，氧气管路上的电磁阀关闭；当氧气管路上的电磁阀开启时，空气管路上的电磁阀关闭。
根据本发明提供的一种基上述的人体颈动脉体活性测量装置的测量方法，包括如下步骤：
初始步骤：打开空气管路上的电磁阀，受试者通过呼吸管路自由呼吸；
气路切换步骤：供气管路切换至氧气管路，使得受试者吸入设定次数的氧气后，供气管路再切换至空气管路；
数据采集分析步骤：数据处理器采集呼吸流量测量仪和CO2传感器的数据信息，并根据既定公式计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。
优选地，受试者自由呼吸空气15s左右，数据处理器切换至氧气管路，受试者吸入2次氧气，数据处理器再次切换至空气管路，受试者吸入空气15s。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明结构合理、设计巧妙且操作方便。
2、本发明装置简单且测量准确，无需侵入性干预就能够便捷稳定的量化人体颈动脉活性。
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为本发明的颈动脉体活性测量的结构示意图。
图中示出：
呼吸管路1
一次性呼吸咬嘴2
呼吸流量测量仪3
CO2传感器4
氧气管路5
空气管路6
电磁阀7
过滤器8
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种人体颈动脉体活性测量装置及测量方法，所述测量装置包括呼吸管路，所述包括一次性呼吸咬嘴、呼吸流量测量仪、CO2传感器以及连接管路；呼吸管路侧路外接氧气管路和空气管路，用于提供相同流量的氧气与空气，该管路一端连于气源，另一端连于呼吸管路一次性咬嘴处，并由电磁阀控制；呼吸流量与CO2信息采集模块用于采集流量传感信号和CO2传感器信号，并将该信息提交数据处理器；数据处理器，所述数据处理器与电磁阀相连，获得流量与CO2信号，通过预设程序控制空气与氧气管路电磁阀，决定受试者吸入空气或者氧气，受试者首先吸入空气，在不知情的情况下切换氧气气源吸入2次氧气，然后再次切换吸入空气；数据处理器，通过分析采集的流量信号和CO2信号，分别获得潮气量与呼吸频率，并计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。该变化率反应人体颈动脉体活性。该测量方法经过一定数量的临床测试，表现良好的可靠性。该方法操作简单无需侵入性干预就能够量化人体颈动脉活性。
进一步的，所述呼吸流量测量仪采用压感式呼吸流量传感器。
进一步说明，呼吸管路侧路包括氧气管路和空气管路，两个管路分别通过电磁阀独立控制开启和关闭。
本发明的工作流程如下：首先打开空气管路上的电磁阀，受试者通过呼吸管路自由呼吸；其次供气管路切换至氧气管路，使得受试者吸入设定次数的氧气后，供气管路再切换至空气管路；数据处理器采集呼吸流量测量仪和CO2传感器的数据信息，并根据既定公式计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。具体的，受试者自由呼吸空气15s左右，数据处理器切换至氧气管路，受试者吸入2次氧气，数据处理器再次切换至空气管路，受试者吸入空气15s。
数据处理器通过分析采集的流量信号和CO2信号，分别获得潮气量与呼吸频率，并计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率，即，Vt或f(吸氧后)-Vt或f(吸氧前)/Vt或f(吸氧前)*100％，该变化率反应人体颈动脉体活性。
本发明提供的测量装置根据检测的呼吸参数信号，按照预设程序自动切换氧气与空气的吸入，患者并不知情，排除患者心理因素对测量结果的影响，并通过数据处理器计算出吸氧前后呼吸潮气量与呼吸频率的变化率。
进一步的，吸氧前后均采用压感式流量信号计算潮气量，采用CO2信号计算呼吸频率。且测量过程中仅吸氧两次纯氧，超短期吸纯氧，确保测量过程的安全性。本发明能够实时监测吸入纯氧前后人体呼吸流量和呼末CO2指标，计算呼吸参数变化率得到人体颈动脉体活性，为OSA患者的靶向精准治疗提供技术基础。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，包括：
呼吸管路，所述呼吸管路上设置有呼吸流量测量仪和CO2传感器；所述呼吸管路侧路外接氧气管路和空气管路，氧气管路和空气管路上设置有流量可控的电磁阀；
信息采集器，所述信息采集器用于采集呼吸流量测量仪信号和CO2传感器信号，并将信号提交数据处理器，通过数据处理器控制电磁阀的通断；
数据处理器，所述数据处理器控制所述电磁阀的通断，采集呼吸流量测量仪和CO2传感器的数据信息，并根据既定公式计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。
2.根据权利要求1所述的人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，所述氧气管路通过氧气钢瓶提供氧气；所述空气管路通过空气气泵提供空气。
3.根据权利要求1所述的人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，所述数据处理器通过预设程序控制氧气管路和空气管路上的电磁阀的通断。
4.根据权利要求1所述的人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，所述呼吸管路在靠近人体的一端套设有一次性呼吸咬嘴。
5.根据权利要求1所述的人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，吸氧后潮气量与呼吸频率的变化率为Vt或f(吸氧后)-Vt或f(吸氧前)/Vt或f(吸氧前)*100％。
6.根据权利要求1所述的人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，所述氧气管路和空气管路上设置有过滤器。
7.根据权利要求1所述的人体颈动脉体活性测量装置，其特征在于，当空气管路上的电磁阀开启时，氧气管路上的电磁阀关闭；当氧气管路上的电磁阀开启时，空气管路上的电磁阀关闭。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的人体颈动脉体活性测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
初始步骤：打开空气管路上的电磁阀，受试者通过呼吸管路自由呼吸；
气路切换步骤：供气管路切换至氧气管路，使得受试者吸入设定次数的氧气后，供气管路再切换至空气管路；
数据采集分析步骤：数据处理器采集呼吸流量测量仪和CO2传感器的数据信息，并根据既定公式计算吸氧后潮气量(Vt)与呼吸频率(f)的变化率。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，受试者自由呼吸空气15s左右，数据处理器切换至氧气管路，受试者吸入2次氧气，数据处理器再次切换至空气管路，受试者吸入空气15s。
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