CN217237937U - 分离气道的肺泡气浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分离气道的肺泡气浓度检测装置。其中，该分离气道的肺泡气浓度检测装置包括第一气道和第二气道。其中，所述第一气道包括进气端和出气端，所述第一气道上设置有第一电磁阀、气泵和浓度检测模组，所述第一电磁阀设置于所述第一气道靠近所述进气端的一端，所述浓度检测模组设置于所述第一气道靠近所述出气端的一端；所述第二气道上设置有状态监测模组，所述状态监测模组与所述第一电磁阀电连接，所述状态监测模组用于监测呼气状态。该分离气道的肺泡气浓度检测装置适用性高，且可以满足持续监测的需求。

Description

分离气道的肺泡气浓度检测装置

技术领域

本申请涉及呼气采集技术领域，具体涉及一种分离气道的肺泡气浓度检测装置。

背景技术

呼气诊断疾病技术正崛起为与血检、影像检测并列互补的新兴体外诊断技术，鉴于其检测方式具有无创、快速、便捷等特点，呼气诊断疾病技术受到国内外研究学者和临床医生的高度重视，相关市场蓝海可达千亿级别。因此，国内外机构纷纷争相开发呼气检测仪器，当前现有临床上广泛使用的呼气检测仪器包括，检测红细胞寿命的红细胞寿命测定呼气试验仪、检测幽门螺杆菌的幽门螺杆菌(Hp)测试仪，检测呼气道炎症的呼出气一氧化氮(FENO)测试仪等等。这些呼气检测仪器的使用均离不开呼气的采集。在人体呼气分析中，比较有意义的是采集呼气末端的气体。呼气前端的气体也被称为腔道气，因与大气环境直接相连接，一般混入较多的空气，测量受到环境的影响较大；而呼气末端的气体基本上是肺泡气，是人体经过血液循环后经过肺泡气体交换直接排出体外并能携带有大量健康状态信息的气体，最能反映人体身体当前的健康状况。

准确采集呼气末端的气体并不容易，对于有认知能力和能够主动配合呼气的成人，可通过人为控制和判断，在呼气过程中采用电磁阀或者机械结构设计来收集呼气末端的气体。然而，目前的呼气检测仪器对呼吸稳定性要求较高，前述呼气末端气体采集方式不适用于一些特定人群，比如认知能力较低的婴幼儿和无主动意识或者有认知障碍的成人。并且，这种呼气末端的气体采集方法适用性低，只能进行单次收集和测量，无法满足持续监测的需求。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种分离气道的肺泡气浓度检测装置，该分离气道的肺泡气浓度检测装置的适用性高，且可以满足持续监测的需求。

本申请提供了一种分离气道的肺泡气浓度检测装置，包括：

第一气道，所述第一气道包括进气端和出气端，所述第一气道上设置有第一电磁阀、气泵和浓度检测模组，所述气泵设置于所述第一电磁阀与所述浓度检测模组之间，所述第一电磁阀设置于所述第一气道靠近所述进气端的一端，所述浓度检测模组设置于所述第一气道靠近所述出气端的一端；

第二气道，所述第二气道上设置有状态监测模组，所述状态监测模组与所述第一电磁阀电连接，所述状态监测模组用于监测呼气状态。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所气泵设置于所述浓度检测模组与所述第一电磁阀之间，或所述气泵设置于所述浓度检测模组远离所述第一电磁阀的一侧。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所述分离气道的肺泡气浓度检测装置还包括：

第三气道，所述第三气道的一端连接于所述第一电磁阀和所述气泵之间，所述第三气道上设置有第二电磁阀。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所述浓度检测模组包括二氧化碳传感器和一氧化碳传感器。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所述气泵和所述浓度检测模组之间设置有限流模组。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所述限流模组的限流范围在40mL/min-60mL/min之间。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所述状态监测模组包括流量传感器或气压传感器。

在本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中，所述第一气道的进气端与所述第二气道的一端集成于一呼气采集模组。

综上，本申请提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置包括第一气道和第二气道。其中，所述第一气道包括进气端和出气端，所述第一气道上设置有第一电磁阀、气泵和浓度检测模组，所述第一电磁阀设置于所述第一气道靠近所述进气端的一端，所述浓度检测模组设置于所述第一气道靠近所述出气端的一端；所述第二气道上设置有状态监测模组，所述状态监测模组与所述第一电磁阀电连接，所述状态监测模组用于监测呼气状态。该分离气道的肺泡气浓度检测装置适用性高，且可以满足持续监测的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置的另一结构示意图。

图3是本申请实施例提供的二氧化碳的浓度和流速的对比波形曲线。

图4是本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，上面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请实施例提供了一种分离气道的肺泡气浓度检测装置，以下将进行详细说明。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置的结构示意图。该分离气道的肺泡气浓度检测装置可以包括第一气道10和第二气道20。

其中，第一气道10包括进气端A和出气端B。第一气道10上设置有第一电磁阀11、气泵12和浓度检测模组13。第一电磁阀11设置于第一气道10靠近进气端A的一端。浓度检测模组13设置于第一气道10靠近出气端B的一端。第二气道20上设置有状态监测模组21。状态监测模组21与第一电磁阀11电连接。

在本申请实施例中，第一气道10的进气端A与第二气道20的一端集成于一呼气采集模组。比如鼻导管、呼气面罩等。

在一些实施例中，该气泵12可以设置于第一电磁阀11与浓度检测模组13之间。该气泵12也可以设置于浓度检测模组13远离第一电磁阀11的一侧。该气泵12与状态检测模组21电连接。

需要说明的是，该状态监测模组21可以用于监测呼气状态。其中，状态监测模组21可以包括流量传感器或气压传感器。

需要说明的是，第一电磁阀11距离进气口A越近越好。

在一些实施例中，该分离气道的肺泡气浓度检测装置还可以包括第三气道30，第三气道30的一端连接于第一电磁阀11和气泵12之间，第三气道30上设置有第二电磁阀31。

需要说明的是，该第三气道30与空气连通，该第三气道30可以用于检测空气中的气体浓度。

在本申请实施例中，浓度检测模组13可以包括二氧化碳传感器131和一氧化碳传感器132。

在一些实施例中，二氧化碳传感器131设置于第一气道10靠近进气端A的一端，一氧化碳传感器132设置于第一气道10靠近出气端B的一端。需要说明的是，该二氧化碳传感器131与一氧化碳传感器132的相对位置可以互换。

在一些实施例中，气泵12和浓度检测模组13之间设置有限流模组14。其中，限流模组14的气体限流范围在40mL/min-60mL/min之间。优选的，该限流模组14的气体限流为50mL/min。

其中，该限流模组14可以包括限流阀或毛细管。该限流模组14可以用于检测进入浓度检测模组13的气体流速。

在一些实施例中，该状态检测模组21中还可以包括一控制单元，该控制单元可以与本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置中的各个部件电连接，从而实现信号控制。

在分离气道的肺泡气浓度检测的具体实施过程中，可以将集成有第一气道10的进气端A与第二气道20的一端的呼气采集模组与患者的口腔或鼻腔连接。需要说明的是，此时第一电磁阀11处于关闭状态。然后，通过第二气道20上的状态监测模组21对呼气状态进行监测。

当该状态监测模组21监测到呼气末开始时，可以发送第一控制信号至第一电磁阀11，使得第一电磁阀11打开。此时，在气泵12的作用下，呼气被吸入浓度检测模组13中，该浓度检测模组13中的二氧化碳传感器131和一氧化碳传感器132对此时的二氧化碳浓度和一氧化碳浓度进行实时记录。

当该状态监测模组21监测到呼气末结束时，可以发送第二控制信号至第一电磁阀11，使得第一电磁阀11关闭。然后，状态监测模组21继续对呼气状态进行监测，当监测到呼气末开始时，返回执行发送第一控制信号至第一电磁阀11，使得第一电磁阀11打开的步骤。

重复上述步骤，直到一氧化碳传感器132的浓度稳定后，得到肺泡气中一氧化碳的测量浓度C1。然后，可以根据二氧化碳传感器131记录的浓度示数得到矫正系数a。具体的，将二氧化碳传感器131实时记录的浓度数据取出，去除异常值后求其平均值，记为C2。矫正系数a＝5％/C2。

之后，可以通过该一氧化碳的测量浓度C1和矫正系数a得到一氧化碳矫正浓度C。即，C＝a*C1。

可以理解的是，重复上述步骤即可实现持续监测。

可以理解的是，由于人体呼气前总是吸气，因此呼气末中具有空气本底浓度，空气会对一氧化碳的测量浓度造成影响。因此需除去空气对一氧化碳的测量浓度造成的影响。

在一些实施例中，可以在该分离气道的肺泡气浓度检测装置设置第三气道30。其中，第三气道30的一端连接于第一电磁阀11和气泵12之间，第三气道30上设置有第二电磁阀31。第三气道30的一端连接于第一电磁阀11和气泵12之间，第三气道30上设置有第二电磁阀31。需要说明的是，在第一电磁阀11打开时，该第二电磁阀31关闭。在第一电磁阀11关闭时，该第二电磁阀31打开。

该第二电磁阀31可以在呼气末开始之前，或呼气末结束之后打开。在气泵12的作用下，空气被吸入到浓度检测模组13中，该浓度检测模组13中的二氧化碳传感器131和一氧化碳传感器132对此时的二氧化碳浓度和一氧化碳浓度进行实时记录，当一氧化碳传感器132的示数稳定后，得到空气中一氧化碳浓度C3。

那么此时，内源性一氧化碳浓度C4＝a*C1-C3。

需要说明的是，在分离气道的肺泡气浓度检测的过程中，气泵12一直处于开启状态。

需要说明的是，正常呼吸情况下二氧化碳浓度波形可以如图3所示。通过二氧化碳浓度曲线来指示呼吸的状态可以比较好的区分出呼气的各个阶段。CO2浓度曲线的变化是由于环境气和肺泡气混合形成。吸气段的二氧化碳浓度反映的是环境中的二氧化碳浓度，吸气段的气体可以认为是环境气。呼气初段可以看作是吸气段的环境气和呼气末段的肺泡气按比例混合而得。呼气初段的气体也可以认为是腔道气。呼气末一氧化碳浓度的检测实质上就是检测呼气末段的一氧化碳浓度。在实际情况中，呼吸曲线不仅可以通过二氧化碳浓度曲线来反映，诸如流量传感器/气压传感器等传感器也可以较好的反映。

流量传感器/气压传感器的优点在于流量传感器是通过检测呼吸压力来反映呼吸的状态，可以排除空气中因气体成分变化带来的干扰。关键是气压的传导速度极快，流量传感器(气压传感器)的响应时间极短，对于呼吸频率较高的人群，更能精确的反映呼吸曲线的变化。呼吸二氧化碳浓度曲线和呼吸流量变化曲线存在一个对应的关系。如图3所示，呼气末开始时刻对应的是流量曲线的峰值时刻，呼气末结束时刻对应的是流量曲线刚下降为零值的时刻。且两曲线的周期相同，均为呼吸的周期。因此流量传感器(气压传感器)可以和二氧化碳传感器一样作为呼吸不同阶段的指示仪器。

在一些实施例中，可以如图2所示，去掉该分离气道的肺泡气浓度检测装置中的浓度检测模组13，然后再在出气端B上安装一气袋15，用于收集呼气末的气体。然后，再通过气体传感器对气袋15中呼气末的气体进行浓度检测，从而实现对呼气末的气体的离线检测。

需要说明的是，对呼气末的气体的离线检测的具体步骤可以参考上述实施例，在此不再一一赘述。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测方法的流程示意图。该分离气道的肺泡气浓度检测方法应用于上述实施例中的分离气道的肺泡气浓度检测装置。该分离气道的肺泡气浓度检测方法的具体流程可以如下：

201、当状态监测模组21监测到呼气末开始时，发送第一控制信号至第一电磁阀11和气泵12，使得第一电磁阀11和气泵12打开。

202、在气泵11的作用下，呼气被吸入浓度检测模组13中，浓度检测模组13对呼气中的目标气体浓度进行检测。

其中，步骤“浓度检测模组13对呼气中的目标气体浓度进行检测”可以包括：

浓度检测模组13中的二氧化碳传感器131和一氧化碳传感器132对呼气中的二氧化碳浓度和一氧化碳浓度进行实时记录；

当状态监测模组21监测到呼气末结束时，发送第二控制信号至第一电磁阀11和气泵12，使得第一电磁阀11和气泵12关闭；

状态监测模组21继续对呼气状态进行监测，当监测到呼气末开始时，返回执行发送第一控制信号至第一电磁阀11和气泵12，使得第一电磁阀11和气泵12打开的步骤；

直到一氧化碳传感器132的浓度稳定时，得到肺泡气中一氧化碳的测量浓度，肺泡气中一氧化碳的测量浓度为目标气体浓度。

以上操作具体可参见上述分离气道的肺泡气浓度检测装置中的各个实施例，在此不作赘述。需要说明的是，其中名词的含义与上述分离气道的肺泡气浓度检测装置中相同，具体实现细节可以参考方法实施例中的说明。

综上，本申请实施例提供的分离气道的肺泡气浓度检测装置包括第一气道10和第二气道20。其中，第一气道10包括进气端A和出气端B。第一气道10上设置有第一电磁阀11、气泵12和浓度检测模组13。第一电磁阀11设置于第一气道10靠近进气端A的一端。浓度检测模组13设置于第一气道10靠近出气端B的一端。第二气道20上设置有状态监测模组21。状态监测模组21与第一电磁阀11电连接，状态监测模组21用于监测呼气状态。该分离气道的肺泡气浓度检测装置的适用性高，且可以满足持续监测的需求。

以上对本申请实施例所提供的一种分离气道的肺泡气浓度检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。

Claims (8)

1.一种分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，包括：

第一气道，所述第一气道包括进气端和出气端，所述第一气道上设置有第一电磁阀、气泵和浓度检测模组，所述第一电磁阀设置于所述第一气道靠近所述进气端的一端，所述浓度检测模组设置于所述第一气道靠近所述出气端的一端；

第二气道，所述第二气道上设置有状态监测模组，所述状态监测模组与所述第一电磁阀电连接，所述状态监测模组用于监测呼气状态。

2.如权利要求1所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所气泵设置于所述浓度检测模组与所述第一电磁阀之间，或所述气泵设置于所述浓度检测模组远离所述第一电磁阀的一侧。

3.如权利要求2所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所述分离气道的肺泡气浓度检测装置还包括：

第三气道，所述第三气道的一端连接于所述第一电磁阀和所述气泵之间，所述第三气道上设置有第二电磁阀。

4.如权利要求1所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所述浓度检测模组包括二氧化碳传感器和一氧化碳传感器。

5.如权利要求1所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所述气泵和所述浓度检测模组之间设置有限流模组。

6.如权利要求5所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所述限流模组的限流范围在40mL/min-60mL/min之间。

7.如权利要求1所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所述状态监测模组包括流量传感器或气压传感器。

8.如权利要求1所述的分离气道的肺泡气浓度检测装置，其特征在于，所述第一气道的进气端与所述第二气道的一端集成于一呼气采集模组。

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