手持式呼氣一氧化氮分析儀的制作方法
【專利摘要】一種手持式呼氣一氧化氮分析儀，可通過人體呼出氣體中的一氧化氮濃度的測(cè)量，可用于用于哮喘等呼吸病的診斷與療效評(píng)價(jià)。
【專利說明】手持式呼氣一氧化氮分析儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人體呼出氣體分析的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]呼氣一氧化氮作為氣道炎癥的標(biāo)志物用于哮喘等呼吸病的檢測(cè)分析已經(jīng)獲得醫(yī)療界充分肯定。美國(guó)胸腔協(xié)會(huì)和歐洲呼吸協(xié)會(huì)在2005年聯(lián)合制定與公布了進(jìn)行該測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化方法“ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for theOnline and Offline Measurement of Exhaled Low Respiratory Nitric Oxide andNasal Nitric Oxide, 2005”，2011 年提出了其臨床應(yīng)用指南(An Official ATS ClinicalPractice Guideline:1nterpretation of exhaled Nitric Oxide Level ( FeN0) forClinical Applications),這些標(biāo)準(zhǔn)與指南用來指導(dǎo)如何進(jìn)行檢測(cè)與將檢測(cè)結(jié)果用于哮喘等呼吸病的診斷與療效評(píng)價(jià)。
[0003]ATS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行呼氣一氧化氮測(cè)試采樣時(shí)，需要在至少5cmH20的呼氣壓力下，在50ml/s的固定呼氣流速下進(jìn)行單次持續(xù)呼氣10秒(或兒童6秒)，這對(duì)于兒童及部分由呼吸系統(tǒng)疾病的成年人來說，已存在一定的困難，但對(duì)響應(yīng)較慢的電化學(xué)一氧化氮?dú)怏w傳感器而言(90%的響應(yīng)時(shí)間大于10秒)，10秒的通氣時(shí)間并不能使傳感器的響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。因而用電化學(xué)氣體傳感器進(jìn)行呼氣一氧化氮測(cè)量時(shí)，在呼氣的過程中對(duì)呼氣一氧化氮濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量是有困難的。
[0004]為了解決呼氣采樣要求與傳感器響應(yīng)速度間的矛盾，將呼氣采樣與分析測(cè)量?jī)蓚€(gè)過程分開控制是自然的選擇，最簡(jiǎn)單的方法是將呼出氣體收集到氣袋中，然后進(jìn)行分析，一種改進(jìn)的方法是將呼出氣體收集到細(xì)長(zhǎng)的樣品室中，然后通過閥門切換，用泵將樣品室中氣體抽入傳感器中進(jìn)行分析測(cè)量，Aerocirne (US20040082872)及尚沃醫(yī)療電子公開的呼氣分析裝置(CN2012 1020 7872.6)都采用了該方法。
[0005]該方法解決了呼氣采樣與呼氣樣品測(cè)量速度不匹配的問題，使呼氣采樣過程更為輕松，通過電磁閥狀態(tài)的調(diào)整自動(dòng)實(shí)現(xiàn)呼氣采樣與樣品分析過程的切換，但由于呼氣過程呼氣流速較大，為了控制呼氣阻力，需要選用較大通徑的電磁閥，這樣電磁閥的功耗及暫態(tài)電流較大，工作時(shí)發(fā)熱較大，在電源匹配及電路設(shè)計(jì)上需要對(duì)此進(jìn)行特殊的考慮，工作頻率較高時(shí)，儀器散熱也是必須考慮的問題，同時(shí)大通徑的電磁閥一般體積較大，不便于儀器的小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型針對(duì)上述方法的不足提出了一種簡(jiǎn)化的氣路設(shè)計(jì)方案以提供一種手持式呼氣一氧化氮?dú)怏w分析儀，該分析儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、成本低，非常適合家庭或在病床邊使用。
[0007]本實(shí)用新型揭示的手持式呼氣一氧化氮分析儀，其氣路由采樣氣路及分析氣路兩部分組成，其特征為:所述采樣氣路由壓力或流量傳感器、第一單向閥、氣室及第二單向閥串聯(lián)組成，其中所述氣室由細(xì)長(zhǎng)管路構(gòu)成，管路直徑范圍為疒40_，在呼氣及測(cè)量時(shí)氣室氣路阻力小于IcmH2O,所述第一單向閥開啟阻力大于2cmH20，小于IOcmH2O,所述第二單向閥正向開啟阻力小于IOcmH2O,反向漏氣阻力大于20cmH20 ;所述氣路由泵、濕度調(diào)節(jié)器、傳感器及零點(diǎn)管串聯(lián)組成，所述分析氣路兩端通過毛細(xì)管連接到氣室兩端，泵開啟時(shí)氣體流動(dòng)方向?yàn)?氣室末端、泵、濕度調(diào)節(jié)器、傳感器、零點(diǎn)管、氣室前端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1手持式呼氣一氧化氮分析儀氣路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2本發(fā)明手持式呼氣一氧化氮分析儀對(duì)一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)的響應(yīng)。
[0010]圖3利用本發(fā)明手持式呼氣一氧化氮分析儀進(jìn)行呼氣一氧化氮測(cè)量結(jié)果與利用NIOX MINO呼氣一氧化氮分析儀進(jìn)行呼氣測(cè)量結(jié)果的比較。
【具體實(shí)施方式】
[0011]對(duì)于呼氣一氧化氮檢測(cè)，由于需要測(cè)量到PPb級(jí)的NO濃度變化，傳感器靈敏度較高，其基線受溫、濕度影響較大，需要經(jīng)常進(jìn)行零點(diǎn)修正。本實(shí)用新型通過簡(jiǎn)單的氣路設(shè)計(jì)，在不用電磁閥等高功耗器件的條件下實(shí)現(xiàn)了呼氣一氧化氮測(cè)量時(shí)的基線校準(zhǔn)、濕度補(bǔ)償?shù)裙δ堋?br> [0012]圖1是本實(shí)用新型所揭示的手持式呼氣一氧化氮分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖，所述氣路仍由采樣氣路及分析氣路組成，其中采樣氣路由壓力或流量傳感器1、單向閥5、氣室2及單向閥6串聯(lián)組成，其中所述氣室2的設(shè)計(jì)原則為:保證呼氣及測(cè)量時(shí)氣體在其中的流動(dòng)均為活塞流，氣室阻力小于IcmH2O,優(yōu)選結(jié)構(gòu)為細(xì)長(zhǎng)管路，其管路直徑可選范圍為2?40_，優(yōu)選為riOmm，所述單向閥5開啟阻力大于2cmH20，小于IOcmH2O,所述單向閥6正向開啟阻力小于IOcmH2O,反向漏氣阻力大于20cmH20，分析氣路由泵4、濕度調(diào)節(jié)器7、傳感器3及零點(diǎn)管8串聯(lián)組成，所述分析氣路兩端通過毛細(xì)管連接到氣室2兩端，泵開啟時(shí)氣體流動(dòng)方向?yàn)?泵4到濕度調(diào)節(jié)器7再到傳感器3。
[0013]在上述氣路參數(shù)條件下，可保證氣體在氣路中多次循環(huán)流動(dòng)時(shí)，外界氣體的干擾不會(huì)影響到分析測(cè)量的結(jié)果。
[0014]呼氣采樣時(shí)將氣體按ATS標(biāo)準(zhǔn)要求呼入氣室中(對(duì)呼氣NO檢測(cè)，要求呼氣阻力>5cmH20,流量50± 10%)，氣體流經(jīng)壓力或流量傳感器1、單向閥5、氣室2及單向閥6然后打開氣泵4，氣體經(jīng)氣體濕度器7、傳感器3及零點(diǎn)管8后回到氣室2，(氣體經(jīng)過零點(diǎn)管后，樣品氣中的活性組分被零點(diǎn)管吸附或反應(yīng)掉，本發(fā)明選用的吸附材料為載KMnO4的氧化鋁材料，回到氣室中的氣體為不含活性組分的零點(diǎn)氣，但可能還有其它可能影響傳感器響應(yīng)的干擾成分)，這樣經(jīng)過兩次循環(huán)，觀察傳感器測(cè)量的到得整個(gè)循環(huán)過程的響應(yīng)電流，可發(fā)現(xiàn)兩個(gè)響應(yīng)平臺(tái)，第一個(gè)循環(huán)響應(yīng)平臺(tái)記為電流I1，它反映的是傳感器對(duì)樣品氣中所有活性組分的響應(yīng)，第二個(gè)響應(yīng)平臺(tái)記為電流Itl，它反映的是傳感器對(duì)扣除相關(guān)活性組分后樣品氣體的響應(yīng)電流，二者之差為相關(guān)活性組分在傳感器上的響應(yīng)。
[0015]所述濕度調(diào)節(jié)器可以用硅膠、分子篩等多孔吸濕材料，但最優(yōu)的選擇為博純公司的Nafion管。用它可保證樣品氣兩次通過傳感器時(shí)濕度保持一致，即零點(diǎn)氣與樣品氣的濕
度一致。[0016]由于在氣路中省去了電磁閥等大電流高功耗元件，在簡(jiǎn)化氣路及保證測(cè)量可靠性的同時(shí)，控制電路的設(shè)計(jì)也得到了簡(jiǎn)化，氣路、電路的穩(wěn)定性都得到了提升。
[0017]圖2是本發(fā)明儀器選用呼氣一氧化氮傳感器利用所述儀器對(duì)0_300ppb范圍內(nèi)一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣的測(cè)量結(jié)果，結(jié)果表明本分析儀在0-300ppb范圍內(nèi)對(duì)一氧化氮的響應(yīng)是線性的，線性相關(guān)性為0.998。
[0018]圖3是所述儀器對(duì)32位呼吸病患者在同一時(shí)間分別在所述呼氣分析儀及NIOXMINO呼氣一氧化氮分析儀上進(jìn)行呼氣測(cè)試的結(jié)果對(duì)比，兩組數(shù)據(jù)的Pearson相關(guān)性為
0.971 (P〈0.001)，線性相關(guān)系數(shù)為0.852。
【權(quán)利要求】
1.一種手持式呼氣一氧化氮分析儀，其氣路由采樣氣路及分析氣路兩部分組成，其特征為:所述采樣氣路由壓力或流量傳感器、第一單向閥、氣室及第二單向閥串聯(lián)組成，其中所述氣室由細(xì)長(zhǎng)管路構(gòu)成，管路直徑范圍為2?40_，在呼氣及測(cè)量時(shí)氣室氣路阻力小于IcmH2O,所述第一單向閥開啟阻力大于2cmH20，小于IOcmH2O,所述第二單向閥正向開啟阻力小于IOcmH2O,反向漏氣阻力大于20cmH20 ;所述氣路由泵、濕度調(diào)節(jié)器、傳感器及零點(diǎn)管串聯(lián)組成，所述分析氣路兩端通過毛細(xì)管連接到氣室兩端，泵開啟時(shí)氣體流動(dòng)方向?yàn)?氣室末端、泵、濕度調(diào)節(jié)器、傳感器、零點(diǎn)管、氣室前端。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK203479740SQ201320601974
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】韓益蘋, 謝雷, 韓杰, 曹青, 鄧中全 申請(qǐng)人:無錫市尚沃醫(yī)療電子股份有限公司