[發明專利]一種人體肺泡氣溶膠沉積測量實驗系統

有效

• 申請號: 201710271413.7
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107271337B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 徐新喜;李蓉;趙秀國;蘇琛;牛福;崔向東;王金武
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了一種人體肺泡氣溶膠沉積測量實驗系統，標準粒子發生裝置和吸氣氣溶膠顆粒計數器分別通過管道與單向進氣閥連接；單向進氣閥通過管道與連接加濕器的管道匯合后的總管道貫穿透明實驗容器的蓋體，與設置在透明實驗容器內部的肺腺泡實驗模型連接，透明實驗容器的底部通過管道與模擬呼吸泵連接；透明實驗容器上設置有壓力計；呼氣氣溶膠顆粒計數器通過管道依次與單向排氣閥和總管道連接；設置有數據分析系統的計算機分別與PIV粒子示蹤儀和模擬呼吸泵電連接，PIV粒子示蹤儀設置在透明實驗容器的一側。本發明可以提供不同粒徑、呼吸方式、環境濕度和病理條件下的可吸入顆粒物沉積率的體外測量。

技術領域

本發明屬于生物醫學工程、衛生防護防疫技術與裝備、人-機-環境系統工程、呼吸流體力學及個人呼吸防護等技術領域，具體地說，是涉及一種人體肺泡氣溶膠沉積測量實驗系統。

背景技術

隨著全球工業化的加速發展，大氣污染使呼吸系統疾病成為一種常見病、多發病，可吸入顆粒物(指空氣動力學直徑10μm的空氣懸浮顆粒物)在肺部的沉積是主要誘因之一。人體呼吸系統由呼吸道(鼻、咽、喉、氣管、支氣管)和肺組成。呼吸道的主要作用是氣體的通道，溝通肺與外界環境。空氣中的可吸入顆粒物通過呼吸作用進入人體后，一部分沉積在人體呼吸系統的傳導部分，即鼻、咽、喉、氣管、主支氣管和肺內的多級細支氣管；另一部分則會進入肺腺泡區，大量的沉積使肺部病變，影響呼吸功能，并進一步穿透肺泡壁進入人體血液循環系統，對人體健康造成巨大傷害。

另一方面，隨著對肺功能及哮喘、肺氣腫、慢性阻塞性肺病等疾病的深入了解，人們認識到吸入給藥是治療上述疾病的有效方式。肺部吸入制劑因使用方便、起效迅速、避免了肝臟的首過效應，減少全身給藥可能產生的不良反應和藥物過量使用等優點成為目前廣泛關注的治療呼吸系統疾病的方法。吸入制劑進入人體后，沉積在上呼吸道的藥物大部分通過纖毛的運動被排出體外，只有沉積在肺腺泡中的藥物才能進入血循環而被吸收。即要提高吸入給藥在肺部的生物利用度，必須提高其在肺腺泡區的沉積量。因此，建立肺部可吸入顆粒物沉積體外測量實驗裝置，具有巨大的科學研究價值和應用價值。

上呼吸道顆粒物沉積可以通過計算機模型和CT掃描建立實體模型的方法進行測量分析。專利CN204797996?U介紹了一種稱重法測量人體上呼吸道顆粒物沉積的方法和裝置，有效地解決了人體上呼吸道顆粒物沉積模擬測量問題，但它沒有考慮上呼吸道對吸入空氣的加濕作用，且無法測量人體細末支氣管和肺泡區域的沉積。

肺腺泡是呼吸作用的主要區域，占呼吸系統體積的90％，測量各種呼吸、環境、疾病影響等條件下顆粒物肺腺泡沉積并發現沉積規律十分必要。對該部分的測量目前主要采用實驗動物或志愿者實際測試的方法，但成本高昂，實驗周期長、對人體副作用大。由于肺腺泡區結構復雜、尺寸較小，尚無法通過CT掃描方式建立實體模型。中國專利CN?104050321A描述了一種肺泡顆粒物運行軌跡的計算機模型，對肺泡進行了大量的簡化。但模擬結果是基于理想邊界條件的假設，屬于計算機仿真范疇，所獲得數據不是基于實驗所得，通常需要實體模型進一步驗證，實際應用價值有限。

中國專利CN?102750859?A采用了彈性硅膠材料制成了一種模擬肺通氣的裝置，調節硅膠材料彈性模量與人體肺部相近，實現了彈性呼吸的模擬。雖然該專利提供了一種建立彈性肺腺泡模型的思路，但它僅能模擬再現呼吸過程，無法進行可吸入顆粒物在肺腺泡區沉積實驗。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種人體肺泡氣溶膠沉積測量實驗系統。

本發明的技術方案概述如下：