CN117770792A - 一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法及系统，涉及呼气检测技术领域，该方法包括：采用一口气呼气的方式分两个阶段进行气体采集；确定修正后第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。本发明提高了非呼吸道一氧化氮浓度测定的准确性。

Description

一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法及系统

技术领域

本发明涉及呼气检测技术领域，特别是涉及一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法及系统。

背景技术

多项研究表明，一氧化氮可能是炎症性胃肠病的生物标志物。在发炎的胃肠组织中，诱导型一氧化氮合酶(iNOS)通过浸润和驻留的活化巨噬细胞得到丰富表达，炎症期间由巨噬细胞和上皮细胞表达的iNOS产生一氧化氮。可见，人体中一氧化氮的测定对于炎症性胃肠疾病的诊疗有着重要的意义。

目前一般是通过格里斯比色法测定亚硝酸盐浓度来间接测定血清中一氧化氮的浓度。首先，通过静脉取血，并使其凝固；然后，离心并脱蛋白后得到血清样品，加入格里斯试剂显色；最后，用分光光度计测定吸光度，对照标准曲线，得到样品中的一氧化氮浓度。该方法测试结果准确，但存在有创、测定过程繁琐、测定时间长的缺点。

也有人推荐采用标准技术进行口呼气一氧化氮测试(FeNO)，即在50mL/s的呼气流量下采得呼出气样品，采样电化学传感技术或化学发光技术测得呼出气的一氧化氮浓度。结果显示，炎症性胃肠疾病受试者与非炎症性胃肠疾病受试者的FeNO浓度几乎相同，对筛选炎症性胃肠疾病或评估疾病活动性没有帮助。因为呼出气中NO有两个来源，一是呼吸道上皮细胞产生的NO直接扩散到气道中经呼气带出，浓度大小与呼气流量密切相关，二是非呼吸道上皮细胞产生的NO，主要来自胃肠道上皮细胞，则需要经过血液循环最后通过肺泡弥散到呼气中，浓度大小与流量无关，与呼气在肺泡中的交换程度相关。虽然标准推荐的呼气一氧化氮检测技术具有无创、测试过程简单、测试时间短的优点，但由于50mL/s呼气流量下的一氧化氮主要来源于大气道，受试者是否存在哮喘、慢性阻塞性肺病史等呼吸道疾病对测试结果的影响很大，存在无法分辨NO是来自呼吸道还是非呼吸道的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法及系统，提高了非呼吸道一氧化氮浓度测定的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，包括：

采用一口气呼气的方式进行气体采集；所述一口气呼气的方式中气体采集过程分为第一阶段和第二阶段；在所述气体采集过程中，将所述第一阶段呼出的气体存储于第一气室，并记录第一呼气流量随时间的变化曲线，将所述第二阶段呼出的气体存储于第二气室，并记录第二呼气流量随时间的变化曲线；所述第一阶段中呼气流量随呼气时间衰减，所述第二阶段为呼气在以设定流量范围内持续呼出，直到呼气停止；

将所述第一气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；将所述第二气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；

根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定第二阶段的呼气流量和第二阶段的呼气中一氧化氮浓度；

根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。

可选地，根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度，具体包括：

根据公式CdNO＝FeNO-CaNO-JawNO/V计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度；

其中，CdNO表示非呼吸道产生的一氧化氮浓度，FeNO表示第二阶段的呼气中一氧化氮浓度，V表示第二阶段的呼气流量，CaNO表示肺泡产生的一氧化氮浓度，JawNO表示支气管气道壁产生的一氧化氮通量。

可选地，根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，具体包括：

将所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中时间与所述第一呼气流量随时间的变化曲线中时间同步，确定所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中第一呼气流量与所述第一呼气流量随时间的变化曲线中第一一氧化氮浓度测量值之间的数据对应关系；

将所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中时间与所述第二呼气流量随时间的变化曲线中时间同步，确定所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中第二呼气流量与所述第二呼气流量随时间的变化曲线中第二一氧化氮浓度测量值之间的数据对应关系。

本发明还公开了一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，所述非呼吸道一氧化氮浓度测定系统应用于上述非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，所述非呼吸道一氧化氮浓度测定系统包括：口腔接口、流量传感器、第一三通阀、一氧化氮过滤器、第一气室、第二气室、第二三通阀、采样泵、第三三通阀、分析泵和一氧化氮传感器；

所述口腔接口的出口与所述流量传感器的入口连接，所述流量传感器的出口与所述第一三通阀的第一端口连接，所述第一三通阀的第二端口连接所述一氧化氮过滤器，所述第一三通阀的第三端口分别连接所述第一气室的入口和所述第二气室的入口，所述第一气室的出口分别与所述第二三通阀的第一端口和所述第三三通阀的第一端口连接，所述第二气室的出口分别与所述第二三通阀的第二端口和所述第三三通阀的第二端口连接，所述第二三通阀的第三端口连接所述采样泵，所述第三三通阀的第三端口连接所述分析泵，所述分析泵还与所述一氧化氮传感器连接；

所述采样泵用于采集呼出气体；所述分析泵用于将所述第一气室中气体按照设定流速通入所述一氧化氮传感器，还用于将所述第二气室中气体按照设定流速通入所述一氧化氮传感器。

可选地，还包括气体湿度调节器，所述气体湿度调节器设置在所述分析泵和所述一氧化氮传感器之间。

可选地，还包括流量调节器，所述流量调节器设置在所述流量传感器和所述第一三通阀之间。

可选地，还包括排气口，所述排气口连接到所述流量调节器的出口。

可选地，还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述口腔接口与所述流量传感器之间。

本实施例还提供了一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，包括：

对不憋气的呼出气进行第一阶段的气体采集，并将采集的气体存储与第一气室，记录第一呼气流量随时间的变化曲线；所述第一阶段中呼气流量随呼气时间衰减；

对憋气后呼出气进行第二阶段的气体采集，并将采集的气体存储与第二气室，记录第二呼气流量随时间的变化曲线；所述第二阶段为呼气在以设定流量范围内持续呼出，直到呼气停止；

将所述第一气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；将所述第二气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；

根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定第二阶段的呼气流量和第二阶段的呼气中一氧化氮浓度；

根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过两个气室分别收集不同阶段的呼气样本，完成呼气样本收集后，分别将两个气室的呼气以设定流速通入一氧化氮传感器进行测量，降低了呼气分析控制的难度，提高了测量的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统结构示意图。

符号说明：

101-口腔接口，102-流量传感器，103-流量调节器，104-排气口，105-压力传感器，201-第一三通阀，202-第二三通阀，203-第三三通阀，301-采样泵，302-分析泵，401-第一气室，402-第二气室，501-一氧化氮过滤器，601-气体湿度调节器，701-一氧化氮传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法及系统，提高了非呼吸道一氧化氮浓度测定的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

对于非呼吸道一氧化氮浓度测定，之前的研究主要围绕呼吸道上皮细胞产生的NO，根据大小气道NO的双室模型，FeNO＝CaNO+JawNO/V。其中：FeNO表示呼出气NO检测值，CaNO表示肺泡产生的NO，JawNO表示支气管气道壁产生的NO通量。

如果呼气到呼气末或憋气之后，还会有通过血液循环最后通过肺泡弥散到呼气中的非呼吸道产生的NO(CdNO)，因此，公式就变为：FeNO＝CaNO+JawNO/V+CdNO。

方案一：

做两次呼气测试，一次不憋气，一次憋气。

不憋气：FeNO1＝CaNO1+JawNO/V1。

憋气：FeNO2＝CaNO2+JawNO/V2+CdNO。

当两次呼气的流量一致，即V1＝V2，支气管气道壁产生的NO通量JawNO为生理参数，因而：

CdNO＝FeNO2-FeNO1-CaNO2+CaNO1。

憋气时间与浓度大小之间的联系。

憋气时间与肺泡贡献有关，与不同受试者的身高体重性别有关，需要建立扩散方程，建立扩散时间与浓度之间的关系。

方案二：

做两次呼气测试，一次不憋气，一次憋气。

不憋气：FeNO1＝CaNO1+JawNO/V1。

憋气：FeNO2＝CaNO2+JawNO/V2。

如果呼气到呼气末或憋气之后，Ca中还会有通过血液循环最后通过肺泡弥散到呼气中的非呼吸道产生的NO(CdNO)，因此：CaNO2＝CaNO1+CdNO。

当两次呼气的流量一致，即V1＝V2，支气管气道壁产生的NO通量JawNO为生理参数，因而：

CdNO＝CaNO2-CaNO1＝FeNO2-FeNO1。

因此理论上，要测得非呼吸道产生的NO(CdNO)，只要将憋气和不憋气的两个定流量的FeNO结果相减就可以得到。但在实际测试过程中发现不同憋气时间得到的结果差异较大，憋气使得肺泡贡献Ca会随着憋气时间增加而增大。

方案三：

如果呼气到呼气末或憋气之后，还会有通过血液循环最后通过肺泡弥散到呼气中的非呼吸道产生的NO(CdNO)，因此，公式就变为：FeNO＝CaNO+JawNO/V+CdNO。要求得CdNO，呼气末的FeNO中就必须扣除前两项大小气道NO贡献，也就是要先求得JawNO和CaNO，然后计算得到CdNO。

所述测量方法要求受试者一口气呼气的过程中自动智能化控制呼气流量的变化，通过设定的流量变化曲线，呼气流量变化分两个阶段，其中第一个阶段为：控制呼气流量随呼气时间线性衰减，测量获得支气管气道壁产生的NO通量JawNO及肺泡产生的NO浓度CaNO；第二个阶段控制呼气流量一定范围内持续呼气至呼气全部呼出，根据第一阶段测量所得到的JawNO及CaNO，结合第二阶段的呼气流量V和呼气NO浓度FeNO，带入公式CdNO＝FeNO-CaNO-JawNO/V，计算得到非呼吸道产生的NO浓度CdNO。

方案三一次测试即可同步检测出大小气道和非呼吸道一氧化氮含量，减少测试时间和测试成本，提升测试效率。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，包括如下步骤。

步骤1：采用一口气呼气的方式进行气体采集；所述一口气呼气的方式中气体采集过程分为第一阶段和第二阶段；在所述气体采集过程中，将所述第一阶段呼出的气体存储于第一气室，并记录第一呼气流量随时间的变化曲线，将所述第二阶段呼出的气体存储于第二气室，并记录第二呼气流量随时间的变化曲线；所述第一阶段中呼气流量随呼气时间衰减，所述第二阶段为呼气在以设定流量范围内持续呼出，直到呼气停止。

步骤2：将所述第一气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；将所述第二气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线。

步骤3：根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系。

步骤4：根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系。

步骤5：根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定第二阶段的呼气流量和第二阶段的呼气中一氧化氮浓度。

步骤6：根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。

本实施例步骤1为呼气和采样的过程：控制呼气以预设的流量程序变化，分两个阶段，第一阶段控制呼气流量随呼气时间线性衰减，第二阶段制呼气流量一定范围内持续呼气至呼气全部呼出，记录呼气流量随时间变化曲线。将呼气第一阶段和第二阶段呼出的气体分别收集于两个细长管气室中，即第一气室和第二气室均为细长管气室。

其中，步骤2以一氧化氮传感器响应时间相适应的气体流速先后将两个细长管中的气体通入传感器进行分析测量，记录传感器响应随时间变化曲线(第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线和第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线)。

其中，步骤3-步骤5计算支气管气道壁产生的一氧化氮通量JawNO和肺泡产生的一氧化氮浓度CaNO：同步第一阶段呼气与分析过程，寻找呼气流量与呼气NO测量值间的数据对应关系；根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正呼气流量与呼气NO间的对应关系；然后根据修正后的呼气流量与呼气NO间对应关系计算JawNO、CaNO和FeNO50。FeNO50表示50ml/s流量下的呼气中一氧化氮浓度。

步骤3具体包括：

将所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中时间与所述第一呼气流量随时间的变化曲线中时间同步，确定所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中第一呼气流量与所述第一呼气流量随时间的变化曲线中第一一氧化氮浓度测量值之间的数据对应关系。

将所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中时间与所述第二呼气流量随时间的变化曲线中时间同步，确定所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中第二呼气流量与所述第二呼气流量随时间的变化曲线中第二一氧化氮浓度测量值之间的数据对应关系。

其中，步骤4具体包括：

根据公式得到修正后的第一呼气流量，进而得到修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系。

根据公式得到修正后的第二呼气流量，进而得到修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系。

其中，F₁(t)′表示修正后的第一呼气流量，F₁(t)表示修正前的第一呼气流量，F₂(t)′表示修正后的第二呼气流量，F₂(t)表示修正前的第二呼气流量，a₁表示所述第一呼气流量随时间的变化曲线的斜率，a₂表示所述第二呼气流量随时间的变化曲线的斜率，Vaw表示气道死腔气体积。

其中，步骤5涉及根据修正后呼气流量与呼气NO测量值间的数据对应关系，计算JawNO、CaNO和FeNO。

将修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系曲线的斜率作为支气管气道壁产生的一氧化氮通量，截距作为肺泡产生的一氧化氮浓度。

其中，步骤6将第一阶段测量所得到的支气管气道壁产生的NO通量JawNO及肺泡产生的NO浓度CaNO代入，结合第二阶段的呼气流量V和呼气NO浓度FeNO，带入公式CdNO＝FeNO-CaNO-JawNO/V，计算得到非呼吸道产生的NO浓度CdNO。

其中，CdNO表示非呼吸道产生的一氧化氮浓度，FeNO表示第二阶段的呼气中一氧化氮浓度，V表示第二阶段的呼气流量，CaNO表示肺泡产生的一氧化氮浓度，JawNO表示支气管气道壁产生的一氧化氮通量。

实施例2

本实施例提供了一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，所述非呼吸道一氧化氮浓度测定系统应用于实施例1所述非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，如图2所示，所述非呼吸道一氧化氮浓度测定系统包括：口腔接口101、流量传感器102、第一三通阀201、一氧化氮过滤器501、第一气室401、第二气室402、第二三通阀202、采样泵301、第三三通阀203、分析泵302和一氧化氮传感器701。

所述口腔接口101的出口与所述流量传感器102的入口连接，所述流量传感器102的出口与所述第一三通阀201的第一端口连接，所述第一三通阀201的第二端口连接所述一氧化氮过滤器501，所述第一三通阀201的第三端口分别连接所述第一气室401的入口和所述第二气室402的入口，所述第一气室401的出口分别与所述第二三通阀202的第一端口和所述第三三通阀203的第一端口连接，所述第二气室402的出口分别与所述第二三通阀202的第二端口和所述第三三通阀203的第二端口连接，所述第二三通阀202的第三端口连接所述采样泵301，所述第三三通阀203的第三端口连接所述分析泵302，所述分析泵302还与所述一氧化氮传感器701连接。

所述采样泵301用于采集呼出气体；所述分析泵302用于将所述第一气室401中气体按照设定流速通入所述一氧化氮传感器701，还用于将所述第二气室402中气体按照设定流速通入所述一氧化氮传感器701。

本实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统还包括气体湿度调节器601，所述气体湿度调节器601设置在所述分析泵302和所述一氧化氮传感器701之间。

本实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统还包括流量调节器103，所述流量调节器103设置在所述流量传感器102和所述第一三通阀201之间。

本实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统还包括排气口104，所述排气口104连接到所述流量调节器103的出口。

本实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统还包括压力传感器105，所述压力传感器105设置在所述口腔接口101与所述流量传感器102之间。

下面以具体示例说明本实施例一氧化氮浓度测定系统的呼气采集和分析过程。

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，工作人员会在软件模块上输入受试者的年龄、性别、身高、体重等参数，软件内算法会自动计算出受试者的气道死体积Vaw；工作人员在装置的口腔接口101的接口上接好吸气过滤器与呼气过滤器，呼气过滤器上有细菌过滤膜，可以过滤细菌、粉尘及液态水，吸气过滤器可过滤口吸入气；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：受试者手持吸气过滤器，先呼净余气，用呼气过滤器罩住口部深吸气后开始呼气后，压力传感器105和流量传感器102会实时监测口呼压力和呼气流量，流量调节器103调整控制呼气流量，使其以预设的流速程序变化，分两个阶段，第一阶段控制呼气流量随呼气时间线性衰减，从200ml/s线性衰减到30ml/s，第二阶段制呼气流量一定范围内持续呼气至呼气全部呼出，这里设计流量范围为50～100ml/s，流量传感器102实时测量记录呼气流量随时间变化曲线；当监测到口呼压力满足>5cmH2O时，采样泵301和分析泵302自动开启，调整第一三通阀201、第二三通阀202和第三三通阀203的位置，将呼气第一阶段的呼气的一部分收集在细长管第一气室401中；第一阶段结束后，呼气持续，调整第二三通阀202和第三三通阀203三的位置，将第二阶段呼气的一部分收集于第二气室402中，直至一口呼气全部呼完，当流量传感器102监测到呼气流量低于20ml/s，关闭采样泵301停止采样；第一阶段约8-10s，第二阶段长度至少5s，与受试者的肺容量相关，肺容量越大，第二阶段呼气采样时间越长，不过气室二中只收集了呼气的最后一段，其余的都通过采样泵301和分析泵302排空；采样总流速约为10ml/s。

3)呼气样本测量阶段：

采样完成后关闭流量调节器103，关闭采样泵301，打开分析泵302，流速约为1ml/s，调整第一三通阀201和第三三通阀203的位置，使气体流动方向变为：NO过滤器501、第一三通阀201、第一气室401、第三三通阀203三、分析泵302、气体湿度调节器601、NO传感器；分析泵302驱动第一气室401中呼气样本经过气体湿度调节器601后进入NO传感器测得响应，而在第一气室401的前端，空气通过NO过滤器501过滤为零点气后，经过第一三通阀201进入第一气室401置换采集的呼气样本，待呼气样本分析完成后继续分析零点气获得零点电流，第一阶段整个分析过程时间约为120秒；接着调整第三三通阀203位置，分析第二气室402中呼气样本，同样也是在呼气样本分析完成后继续分析零点气获得零点电流，第二阶段整个分析过程时间约为70秒。

4)计算JawNO和CaNO：在呼气采样结束时的两个阶段的呼气样本被收集在第一气室401和第二气室402的最末端，第一气室401中收集了呼气流速线性衰减阶段的呼气样本，第二气室402中收集了呼气最末端的一段样本，在分析时分析泵302驱动气体在循环气路中流动(气体在管路中的流动为活塞流)，空气通过NO过滤器501过滤为零点气后，经过第一三通阀201进入气室置换采集的呼气样本，这样当两个气室收集的呼气分别被全部分析完后，传感器的响应电流将会发生突变(零点电流)，此时间点对应的浓度就是呼气采样结束时呼气NO的浓度；已知样气体流量(约10ml/s)及分析气体流量(约1ml/s),相当于每秒的呼出气体可在传感器上测量10秒，测量时间被放大了10倍，由上所述呼气采样结束的时间与分析时出现零点电流的拐点时间的一致的，由此可找到呼气流量与呼气NO测量值间的数据对应关系，同步呼气与分析过程；然后根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正呼气流量与呼气NO间的对应关系；最后根据修正后的呼气流量与呼气NO间对应关系计算JawNO、CaNO和FeNO50。

5)计算CdNO：将第一阶段测量所得到的支气管气道壁产生的NO通量JawNO及肺泡产生的NO浓度CaNO代入，结合修正好的第二阶段的呼气流量V和呼气NO浓度FeNO间的对应关系，带入公式CdNO＝FeNO-CaNO-JawNO/V，得到一组CdNO结果，去掉前后各10％的CdNO数据，取中间80％的CdNO平均值为最终的非呼吸道产生的NO浓度。

表1为3名受试者的数据处理结果，得到JawNO、CaNO、FeNO50和CdNO的结果，重复性良好。

表13名受试者的数据处理结果

本实施例提供的种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统通过三通阀、泵、气室等的设计可以达到以下目的：

1)分两个气室可以收集不同阶段的呼气样本，第一阶段为呼气初始阶段，考察大小气道的NO情况，第二阶段为呼气末阶段，目标要采集呼气最末端的样本，由于肺容量个体差异较大，因而到达呼气末端呼气时间差异较大，分到第二个气室收集之后，可以只采集最末端一段气体，气室容量较小，有利仪器的小型化；另外两个气室的设计可以在每个阶段样本气测试完成后测试零点气，会有信号突变的拐点来用于流量与信号的同步。

2)采样泵301和分析泵302都设置在气室的后端，可以让一氧化氮传感器701较后分析后采集的样本，因为后采集的样本通常浓度较高，这样与后面零点气可以有更加明显的信号拐点。

3)呼气采样模块(包括串联的口腔接口101、流量传感器102、流量调节器103和排气口104)设计流量调节器103作为呼气阻力的调节，没有其他呼气阻力来源，使得受试者可以按一个力度呼气，就可以完成整个采样过程，而且在第二呼气阶段，设定较宽的流量范围，进一步降低了呼气过程控制的难度，提高了测量的成功率与可靠性。

实施例3

本实施例提供的一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，包括如下步骤。

步骤S1：对不憋气的呼出气进行第一阶段的气体采集，并将采集的气体存储与第一气室，记录第一呼气流量随时间的变化曲线；所述第一阶段中呼气流量随呼气时间衰减。

步骤S2：对憋气后呼出气进行第二阶段的气体采集，并将采集的气体存储与第二气室，记录第二呼气流量随时间的变化曲线；所述第二阶段为呼气在以设定流量范围内持续呼出，直到呼气停止。

步骤S3：将所述第一气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；将所述第二气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线。

步骤S4：根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系。

步骤S5：根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系。

步骤S6：根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定第二阶段的呼气流量和第二阶段的呼气中一氧化氮浓度。

步骤S7：根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，其特征在于，包括：

采用一口气呼气的方式进行气体采集；所述一口气呼气的方式中气体采集过程分为第一阶段和第二阶段；在所述气体采集过程中，将所述第一阶段呼出的气体存储于第一气室，并记录第一呼气流量随时间的变化曲线，将所述第二阶段呼出的气体存储于第二气室，并记录第二呼气流量随时间的变化曲线；所述第一阶段中呼气流量随呼气时间衰减，所述第二阶段为呼气在以设定流量范围内持续呼出，直到呼气停止；

将所述第一气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；将所述第二气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；

根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定第二阶段的呼气流量和第二阶段的呼气中一氧化氮浓度；

根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。

2.根据权利要求1所述的非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，其特征在于，根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度，具体包括：

根据公式CdNO＝FeNO-CaNO-JawNO/V计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度；

其中，CdNO表示非呼吸道产生的一氧化氮浓度，FeNO表示第二阶段的呼气中一氧化氮浓度，V表示第二阶段的呼气流量，CaNO表示肺泡产生的一氧化氮浓度，JawNO表示支气管气道壁产生的一氧化氮通量。

3.根据权利要求1所述的非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，其特征在于，根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，具体包括：

将所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中时间与所述第一呼气流量随时间的变化曲线中时间同步，确定所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中第一呼气流量与所述第一呼气流量随时间的变化曲线中第一一氧化氮浓度测量值之间的数据对应关系；

将所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中时间与所述第二呼气流量随时间的变化曲线中时间同步，确定所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线中第二呼气流量与所述第二呼气流量随时间的变化曲线中第二一氧化氮浓度测量值之间的数据对应关系。

4.一种非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，其特征在于，所述非呼吸道一氧化氮浓度测定系统应用于权利要求1至3任一所述非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，所述非呼吸道一氧化氮浓度测定系统包括：口腔接口、流量传感器、第一三通阀、一氧化氮过滤器、第一气室、第二气室、第二三通阀、采样泵、第三三通阀、分析泵和一氧化氮传感器；

所述口腔接口的出口与所述流量传感器的入口连接，所述流量传感器的出口与所述第一三通阀的第一端口连接，所述第一三通阀的第二端口连接所述一氧化氮过滤器，所述第一三通阀的第三端口分别连接所述第一气室的入口和所述第二气室的入口，所述第一气室的出口分别与所述第二三通阀的第一端口和所述第三三通阀的第一端口连接，所述第二气室的出口分别与所述第二三通阀的第二端口和所述第三三通阀的第二端口连接，所述第二三通阀的第三端口连接所述采样泵，所述第三三通阀的第三端口连接所述分析泵，所述分析泵还与所述一氧化氮传感器连接；

所述采样泵用于采集呼出气体；所述分析泵用于将所述第一气室中气体按照设定流速通入所述一氧化氮传感器，还用于将所述第二气室中气体按照设定流速通入所述一氧化氮传感器。

5.根据权利要求4所述的非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，其特征在于，还包括气体湿度调节器，所述气体湿度调节器设置在所述分析泵和所述一氧化氮传感器之间。

6.根据权利要求4所述的非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，其特征在于，还包括流量调节器，所述流量调节器设置在所述流量传感器和所述第一三通阀之间。

7.根据权利要求6所述的非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，其特征在于，还包括排气口，所述排气口连接到所述流量调节器的出口。

8.根据权利要求4所述的非呼吸道一氧化氮浓度测定系统，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述口腔接口与所述流量传感器之间。

9.一种非呼吸道一氧化氮浓度测定方法，其特征在于，包括：

对不憋气的呼出气进行第一阶段的气体采集，并将采集的气体存储与第一气室，记录第一呼气流量随时间的变化曲线；所述第一阶段中呼气流量随呼气时间衰减；

对憋气后呼出气进行第二阶段的气体采集，并将采集的气体存储与第二气室，记录第二呼气流量随时间的变化曲线；所述第二阶段为呼气在以设定流量范围内持续呼出，直到呼气停止；

将所述第一气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；将所述第二气室中气体按照设定流速通入一氧化氮传感器，记录第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线；

根据所述第一呼气流量随时间的变化曲线和所述第一一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；根据所述第二呼气流量随时间的变化曲线和所述第二一氧化氮浓度测量值随时间的变化曲线，确定第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据气道死腔气体积及呼气流速变化规律修正第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系，以及第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系；

根据修正后的第一呼气流量与第一一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度；根据修正后的第二呼气流量与第二一氧化氮浓度测量值间的数据对应关系确定第二阶段的呼气流量和第二阶段的呼气中一氧化氮浓度；

根据第二阶段的呼气流量、第二阶段的呼气中一氧化氮浓度、支气管气道壁产生的一氧化氮通量和肺泡产生的一氧化氮浓度计算非呼吸道产生的一氧化氮浓度。