CN215457991U

CN215457991U - 一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置

Info

Publication number: CN215457991U
Application number: CN202121127108.9U
Authority: CN
Inventors: 肖毅; 王晓娜; 罗金梅; 曹文浩; 赵阳; 黄蓉; 苏琳凡; 郭俊伟; 王龙飞; 王宇鑫
Original assignee: Peking Union Medical College Hospital Chinese Academy of Medical Sciences
Current assignee: Peking Union Medical College Hospital Chinese Academy of Medical Sciences
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-05-25

Abstract

本实用新型公开了一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，包括：密闭气袋，具有第一通气口、第二通气口以及第三通气口；混合气瓶，通过混合气管路连接至密闭气袋的第一通气口；氧气瓶，通过氧气管路连接至密闭气袋的第二通气口；以及运动心肺测试系统，包括数字容量传感器，数字容量传感器的第一端口连接至密闭气袋的第三通气口并且第二端口连接至过滤嘴。本实用新型在运动心肺测试设备基础上建立了HCVR反应测试装置，该装置制作及后期改良简单、成本低廉、使用方便、实用性强、受试者耐受性好、安全性高，可在具备运动心肺仪的检查室内广泛应用。

Description

一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置。

背景技术

人体的呼吸由一个负反馈系统调节，以维持机体动脉血氧分压、二氧化碳分压和酸碱代谢在较小的范围内波动。呼吸中枢通过整合化学、代谢和机械性的传入刺激，调整呼吸节律，以满足机体在不同生理条件下的通气需求。

慢性阻塞性肺疾病和睡眠呼吸疾病的发病率高、治疗方法有限，神经肌肉疾病累及呼吸肌的患者病情重、死亡率高，上述疾病均存在呼吸调控的异常，因此呼吸中枢的研究有利于探究这些疾病的病理生理机制、预后和发现新的治疗手段。

中枢化学感受器通过感知内环境中的H+浓度变化来调节呼吸，因动脉血中H+浓度水平变化和动脉血二氧化碳分压水平变化最相关，因此机体对高二氧化碳的通气反应能够反应中枢化学感受器的敏感性；外周化学感受通过感知动脉血氧分压和H+浓度的变化对呼吸进行调控，并将化学刺激信号进一步传递给中枢化学感受器，因此机体对低氧的通气反应能够反应外周和中枢化学感受器在呼吸调控中的共同作用。

既往文献曾报道，利用重复呼吸法在恒定高氧(PETO2＝150mmHg)和低氧(PETO2＝50mmHg)的条件下测定高二氧化碳通气反应(hypercapnic ventilatory response，HCVR)。即受试者在密闭的呼吸环路中重复呼吸4-5分钟，因机体代谢会不断产生二氧化碳，从而密闭环路中的二氧化碳浓度会不断升高。随着吸入二氧化碳分压的升高，受呼吸中枢的调节，机体的通气量会不断增加，所得的呼气末二氧化碳-分钟通气量曲线即机体的高二氧化碳的通气反应曲线。恒定高氧状态下，HCVR主要反应中枢化学感受器在呼吸调控中的作用，恒定低氧状态下的HCVR反应外周和中枢化学感受器对呼吸的共同调控作用。

CN210301004U号中国实用新型专利公开了一种对于化学刺激的呼吸中枢驱动反应性的测定装置，该装置采用Y型管路配合单向活瓣将吸气通路和呼气通路分开，使患者的吸气动作只由吸气通路完成，呼气动作只由呼气通路完成，能够精准地固定吸入氧气及二氧化碳浓度，以便精准地监测呼出气体二氧化碳分压及氧分压的实时变化。通过在Y型管路的进气口设置进气源以及在出气口设置呼气末二氧化碳浓度/氧浓度感受探头以及便携肺功能仪，实时监测呼气末氧分压及二氧化碳分压，并同步测定口腔阻断压力P0.1、潮气量以及分钟通气量，最终分析计算出呼吸中枢驱动水平及化学感受器敏感性情况。然而，由上可知，利用重复呼吸法测定恒定高氧和低氧条件下的高二氧化碳通气反应需要在密闭的呼吸环路中进行，而该装置采用Y型管路分流设计并不适合实施重复呼吸法。

综上，针对上述现有技术中存在的问题，本领域亟待需要一种能够结合重复呼吸法测定恒定高氧和低氧条件下的高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提出一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，能够解决现有装置无法实现利用重复呼吸法测定恒定高氧和低氧条件下的高二氧化碳通气反应等问题。

基于上述目的，本实用新型实施例的一方面提供一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，包括：

密闭气袋，具有第一通气口、第二通气口以及第三通气口；

混合气瓶，通过混合气管路连接至所述密闭气袋的所述第一通气口；

氧气瓶，通过氧气管路连接至所述密闭气袋的所述第二通气口；以及

运动心肺测试系统，包括数字容量传感器，所述数字容量传感器的第一端口连接至所述密闭气袋的所述第三通气口并且第二端口连接至过滤嘴。

以上所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，优选地，所述第一通气口、所述第二通气口以及所述第三通气口均设置有环形密封件，所述混合气管路、所述氧气管路以及所述数字容量传感器的所述第一端口通过所述环形密封件分别与所述第一通气口、所述第二通气口以及所述第三通气口密封连接。

以上所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，优选地，在所述密闭气袋内表面所述第三通气口周围对称地设置一对环绕所述第三通气口的密封条。

以上所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，优选地，在所述密闭气袋外表面与一对所述密封条对应的位置处设置一对拉环。

以上所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，优选地，还包括台式空气循环扇，所述台式空气循环扇放置在所述密闭气袋中，所述密闭气袋上还设置有自封口。

以上所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，优选地，所述台式空气循环扇为可充电式遥控风扇。

有益效果

本实用新型提供的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置能够结合重复呼吸法测定恒定高氧和低氧条件下的高二氧化碳通气反应。该装置制作及后期改良简单、成本低廉、使用方便、实用性强，可在具备运动心肺仪的检查室内推广应用；该装置已在申请者所在肺功能室测试近100人次，受试者耐受性好、安全性高。

附图说明

图1为根据本实用新型一个实施例的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的示意图；

图2为根据本实用新型另一个实施例的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的示意图；以及

图3为根据本实用新型又一个实施例的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”、“第二”、“第三”等的表述均是为了区分多个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”、“第三”等仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本实用新型实施例提出了一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的一个实施例。图1为该实施例的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的示意图。如图1中所示，该基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置主要包括密闭气袋1以及分别与密闭气袋1连通的混合气瓶2、氧气瓶3和运动心肺测试系统4。密闭气袋1为至少6L的塑料袋子，具有良好的气密性和韧性。混合气瓶2中装有三元混合气(6％CO₂，4％O₂和N₂平衡)。氧气瓶3中装有调节用氧气。运动心肺测试系统4为现有设备，例如可以采用德国耶格运动心肺测试系统MasterScreen CPX。

密闭气袋1具有第一通气口11、第二通气口12以及第三通气口13。混合气瓶2通过混合气管路连接至所述密闭气袋1的所述第一通气口11；氧气瓶3通过氧气管路连接至所述密闭气袋1的所述第二通气口12；运动心肺测试系统4包括数字容量传感器41，所述数字容量传感器41的第一端口连接至所述密闭气袋1的所述第三通气口13并且第二端口连接至过滤嘴。混合气管路和氧气管路为已知的塑料软管。为了防止通气口漏气，优选地，所述第一通气口11、所述第二通气口12以及所述第三通气口13均设置有环形密封件(未示出)，所述混合气管路、所述氧气管路以及所述数字容量传感器41的所述第一端口通过所述环形密封件分别与所述第一通气口11、所述第二通气口12以及所述第三通气口13密封连接。

图2为本实用新型另一个实施例的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的示意图。与上述实施例相同的技术特征和工作原理在此不做赘述，该实施例与上述实施例的不同之处在于，在所述密闭气袋1内表面所述第三通气口13周围对称地设置一对环绕所述第三通气口13的密封条14。密封条14可采用自封袋的密封形式，即，一对密封条14分别为凸棱结构与凹槽结构，当将密封条14压合到一起时，凸棱结构卡合到凹槽结构中，从而使充入密闭气袋1中的气体无法通过第三通气口13。进一步地，为了使卡合到一起的凸棱结构和凹槽结构顺利分离以打开第三通气口13，在所述密闭气袋1外表面与一对所述密封条14对应的位置处还设置一对拉环15，使用者拉拽拉环15便可将密封条14打开，避免了直接拉扯密闭气袋1而容易将其扯坏。

图3为本实用新型又一个实施例的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置的示意图。与上述实施例相同的技术特征和工作原理在此不做赘述，该实施例与上述实施例的不同之处在于，为了促进密闭气袋1里面气体的循环，该装置还包括台式空气循环扇5，所述台式空气循环扇5放置在所述密闭气袋1中，所述密闭气袋1上还设置有自封口(未示出)，所述台式空气循环扇为可充电式遥控风扇，当放入密闭气袋1中时，其无需电源线连接至外部电源供电，并且可无线控制。自封口可重复开闭，台式空气循环扇5可通过自封口放入密闭气袋1中。

对本领域技术人员而言，以上数值的限定不应限制本实用新型的保护范围，其只是本实用新型的优选实施例。只要能够解决上文所述的技术问题，本领域技术人员可以根据需要做出修改。

综上所述，本实用新型首次在运动心肺设备基础上建立了HCVR反应测试装置，因此本装置具有较高的临床应用和商业价值。本实用新型提供的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置能够结合重复呼吸法测定恒定高氧和低氧条件下的高二氧化碳通气反应。该装置制作及后期改良简单、成本低廉、使用方便、实用性强，可在具备运动心肺仪的检查室内推广应用；该装置已在申请者所在肺功能室测试近100人次，受试者耐受性好、安全性高。

使用本实用新型的装置基于重复呼吸法测定恒定高氧和低氧条件下的高二氧化碳通气反应的流程如下：

1.在运动心肺测试系统4上建立HCVR测定模块和数据导出模块；

2.在密闭的通气环路中充入装有高浓度二氧化碳和低浓度氧气的混合气，即将密封条14闭合，使密闭气袋1的第三通气口13封闭，然后将装有三元混合气的气瓶2(6％CO₂,4％O₂和N₂平衡)通过密闭气袋1的第一通气口11与密闭气袋1连接，在密闭气袋1里充入混合气，充气结束后，将混合气瓶2关闭；

3.运动心肺测试系统4上的数字容量传感器41的第一端口与密闭气袋1的第三通气口13连接，第二端口与过滤嘴连接，受试者咬住过滤嘴，使受试者在密闭的环路中进行呼吸；同时，密闭气袋1的第二通气口12连接氧气瓶3，根据运动心肺测试系统4上的呼吸参数，调节氧气瓶的流量，以维持受试者呼出气氧分压维持在高氧(呼气末氧分压＝150mmHg)或低氧(呼气末氧分压＝50mmHg)的水平；

4.受试者在密闭呼吸环路中重复呼吸满5分钟或呼吸末二氧化碳分压升值60mmHg或分钟通气量超过100L/min时测试停止；

5.测试结束后，从HCVR数据导出模块，导出含有时间、呼气末二氧化碳分压、潮气量、分钟通气量、吸入氧浓度和外周血氧饱和度等数据的.xls文件；

6.利用第三方软件对所得数据进行“曲线拟合”和“阈值效应和饱和效应分析”计算分钟通气量-呼气末二氧化碳分压曲线的斜率。高氧条件下所得分钟通气量-呼气末二氧化碳分压曲线的斜率,即为中枢化学感受敏感性；恒定低氧条件下所得分钟通气量-呼气末二氧化碳分压曲线的斜率,即为中枢和外周化感受器的共同调节作用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims

1.一种基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，其特征在于，包括：

密闭气袋，具有第一通气口、第二通气口以及第三通气口；

2.如权利要求1所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，其特征在于，所述第一通气口、所述第二通气口以及所述第三通气口均设置有环形密封件，所述混合气管路、所述氧气管路以及所述数字容量传感器的所述第一端口通过所述环形密封件分别与所述第一通气口、所述第二通气口以及所述第三通气口密封连接。

3.如权利要求1所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，其特征在于，在所述密闭气袋内表面所述第三通气口周围对称地设置一对环绕所述第三通气口的密封条。

4.如权利要求3所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，其特征在于，在所述密闭气袋外表面与一对所述密封条对应的位置处设置一对拉环。

5.如权利要求1所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，其特征在于，还包括台式空气循环扇，所述台式空气循环扇放置在所述密闭气袋中，所述密闭气袋上还设置有自封口。

6.如权利要求5所述的基于高二氧化碳通气反应的呼吸调控测定装置，其特征在于，所述台式空气循环扇为可充电式遥控风扇。