[發明專利]用于測量呼出空氣中氣體的濃度的方法和設備

有效

• 申請號: 201080047138.7
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102596029A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: J·A·H·M·卡爾曼;T·J·溫克
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B5/097;G01N33/497
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

技術領域

本發明涉及測量受試者呼出的氣體流中特定氣體的濃度。

背景技術

通過測量受試者呼出的空氣中一氧化氮(NO)的濃度可以掌控諸如哮喘的狀況。患有哮喘的那些患者在下呼吸道(支氣管和肺泡部分)中產生水平升高的NO。

目前，針對要執行的NO測量，患者必須以50ml/s的恒定氣流速率呼氣10秒鐘。由于限流器的作用，受試者口腔中的壓力足夠高以關閉隔膜—由肌纖維組成的包覆在黏膜中的軟腭，負責在吞咽和打噴嚏的動作過程中關閉鼻通道—從而阻止來自鼻的NO干擾測量。

然而，在這種方法中，NO濃度相當低，需要靈敏并且昂貴的系統來測量呼出空氣中NO的十億分之一的濃度，并隨著時間對測量結果進行累計。即便如此，由于由受試者上呼吸道中腺體產生的NO，該結果易于出現誤差和偏差。

此外，目前的檢測技術是基于受試者在10秒的時段內維持近乎恒定的呼氣，這對于老年受試者、幼兒或呼吸困難的受試者而言是不容易甚至不可能的。需要相對大體積的呼出氣體，以便在NO測量中實現足夠的信噪比(SNR)。此外，該方法并不十分適用于對受試者的連續監測。

此外，在正常呼吸(即，在連續監測中)期間測量NO濃度的情況下，必須阻塞鼻以避免由于鼻腺體中殘余NO產生而導致的誤差和偏差。這種阻塞對受試者造成極大不便。

因此，需要一種經改進的方法和設備來測量呼出氣體流中一氧化氮(或其他特定氣體)的濃度。

發明內容

因此，根據本發明的第一方面，本文提供了一種用于監測受試者的呼吸的設備，該設備包括：傳感器，所述傳感器用于測量受試者呼出的空氣中指定氣體的濃度；以及處理器，所述處理器被配置成提供指示在呼出空氣的選定部分中所述指定氣體的濃度的輸出，所述呼出空氣的選定部分對應于來自受試者的呼吸系統的特定部位的空氣。

根據本發明的第二方面，提供了一種監測受試者的呼吸的對應方法，該方法包括：測量受試者呼出的空氣中指定氣體的濃度；以及提供指示在呼出空氣的選定部分中所述指定氣體的濃度的輸出，所述呼出空氣的選定部分對應于來自受試者的呼吸系統的特定部位的空氣。

附圖說明

現在將參考附圖并僅以范例的方式描述本發明，在附圖中：

圖1圖示了在哮喘受試者的正常呼吸期間，呼出氣體流中一氧化氮的濃度分布(頂圖)，和空氣流量(flow)(底圖)；

圖2是受試者所使用的根據本發明的設備的圖示；

圖3是圖示說明根據本發明的通用方法的流程圖；以及

圖4圖示了在肺炎受試者的正常呼吸期間，呼出氣體流中一氧化氮的濃度分布(頂圖)，和空氣流量(底圖)。

具體實施方式

盡管下文將參照對受試者呼出的氣體中一氧化氮(NO)的檢測來描述本發明，但應當認識到，本發明能夠應用于對呼出氣體流中其他特定氣體的檢測。

具體而言，對呼出氣息的分析是現代醫學中重要的監測工具。通過對諸如流量和體積的流體機械特性的分析，能夠提取到關于肺功能的信息。例如，由于肺是血液與空氣之間交換氣體的場所，在吸入空氣和呼出空氣之間諸如氧氣、二氧化碳和水蒸氣的主要空氣組成的差異是動脈血氣體的水平的指示。另外，通過氣息分析能夠跟蹤麻醉劑的擴散。最后，諸如一氧化氮的示蹤標志物能夠提供關于呼吸系統中病理學的信息。

通過肺的密集灌注和提供最大的交換表面的肺泡(aveoli，也寫作alveoli)，在肺中在空氣與血液之間交換二氧化碳。隨著二氧化碳從血液擴散到空氣中以達到特定的擴散平衡，呼出空氣中二氧化碳的水平與血液中二氧化碳的分壓(pCO₂)強烈相關。具體而言，在呼氣的結束，來自肺泡附近的空氣從肺中排出。因為在血液和呼出空氣中的二氧化碳水平中存在平衡，呼吸末二氧化碳值(EtCO₂)即是血液中的pCO₂值(在5％的誤差范圍之內)。由于呼吸末二氧化碳值量化了人的新陳代謝，因此該值非常重要。針對任何進行輔助呼吸的人都要對該值進行連續監測。

已知有各種醫學狀況會導致在受試者體內產生的一氧化氮水平發生變化，以及引起由受試者的呼吸系統的特定部位產生的一氧化氮水平發生變化。例如，患有哮喘的受試者在呼吸系統的下呼吸道部位(支氣管)中產生水平升高的一氧化氮，而肺炎造成在呼吸系統的下部(肺泡)中產生的一氧化氮上升。

由于用于測量NO水平的現有技術具有有限的體積特異性，它們不能夠跟蹤呼出氣體流中NO濃度分布的動態變化，或者不能夠對應于呼吸系統的特定部位的輸出結果。