[发明专利]用于提供环境监测的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年2月15日提交的美国临时专利申请No.61/028,939的权益，其全部内容和实质通过引用结合于此，就像在下文中完整地阐述一样。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明得到了美国住房与城市发展部的家庭健康与铅害控制计划的美国政府支持，协议编号为No.GALHH0124-04。政府在本发明中具有一定权利。

发明领域

本发明一般涉及用于提供环境监测系统的系统和方法，更具体地涉及用于提供便携式环境监测系统的系统和方法。

背景技术

尽管有了更好的医疗和全面就医，哮喘是全美国和全世界尤其是儿童的日益增多的严重健康问题。作为美国人口中最常见的慢性呼吸系统疾病，哮喘影响了几乎一千七百三十万美国人，包括五百万以上儿童。长期监测数据示出在美国哮喘的患病率和发病率两者都在增长。从1980至1994，哮喘病例率在0至4岁的儿童中增加160％。图1提供的条形图示出按年龄、种族和性别分类的哮喘病例率的百分比。如图1清晰所示地，青少年占哮喘病例的大多数。

据估计哮喘每年使美国花费140亿美元。与高收入家庭11％的儿童罹患哮喘相比，16％的低收入家庭儿童更可能患上哮喘。全球范围内不断增长的哮喘流行病的成本不仅仅是美元。在美国，每年哮喘引起50万个住院案例(其中涉及21万4千个儿童案例)、4千5百个死亡案例、1千4百万天的上学缺席、1千4百五十万天的工作缺席、以及1亿3千四百万天的行为限制。美国患有哮喘的总人数在1979-1980和1993-1994之间增长了102％。哮喘是可能致命的疾病。它会使患者衰弱，从而限制他们工作和闲暇时的行为。医疗界的许多人相信，因为没有足够有力地控制我们环境的污染，我们正在引起哮喘尤其在儿童中的增长。

尽管领域内的许多人认为环境暴露与哮喘具有直接因果联系，且室内和室外环境污染物在生命早期引发哮喘、后来触发哮喘恶化中扮演了重要角色，但迄今为此，因为缺乏能测量空气污染物基质浓度且并发地测量肺功能的仪器，无法确立这些因果联系。因为儿童平均花80-90％的时间在室内，增加了他们暴露于室内污染物的风险，而且室内空气污染物水平会比室外高数十至数百倍；而且现在意识到室外污染物，尤其是臭氧和颗粒可穿透建筑物外壳进入室内环境，所以证实这些因果链以及标识真实触发物是关键的。

联邦政府意识到小儿哮喘对于美国人的整体生活质量的重要性。由克林顿总统颁布的行政命令13045建立了负责发展促使联邦政府采取行动和政策以保护患有哮喘的儿童免受使哮喘恶化的环境风险危害的计划的特别工作组。美国国立卫生研究院(NIH)已指定5月的一天为哮喘警觉日。2010年联邦政府全民健康远景将环境健康和呼吸疾病列为主要关注点。若干联邦机构具有调查哮喘的诱因、治疗和控制的主要研究项目和研究中心。甚至在具有所有这些正在进行的研究的情况下，哮喘和其它慢性疾病与环境暴露之间的关系仍然没有清晰的因果联系。

表征因空气污染暴露引起的不良健康影响的混杂问题是受污染空气是有机和无机挥发性气体、宽泛范围大小的悬浮颗粒、生物气溶胶、以及其它刺激性化合物的复杂混合体。该混合体的复杂性对将具体健康影响与具体污染物相关带来了困难挑战，并且实际上该混合体的构成比单个成分更为重要。

因为这些混合体中的成分可添加或协同地起作用，所以此复杂性会增加。图2提供了示出来自最近研究的环境烟草烟雾(ETS)与臭氧(O₃)水平之间的协同关系的数据的曲线图。该曲线图示出在哮喘鼠暴露于ETS、O₃和两者组合之后的Penh率、或气道阻力。哮喘鼠被暴露于每10分钟1支烟速率下的ETS达3小时，暴露于环境等效O₃水平达3小时，或暴露于两者的组合达3小时。图2示出与暴露于空气的对照者相比暴露于ETS仅3小时不会显著改变鼠中的Penh水平(平均±SEM；0.549±0.12对0.589±0.023；P＝0.68)。与对照者相比臭氧显著增多鼠中的Penh后暴露(0.773±0.063对0.589±0.023；P＝0.04)。此外，与ETS暴露鼠相比，臭氧暴露鼠还显示显著增大的Penh值(P＝0.025)。另外，臭氧和ETS的组合暴露与ETS单独暴露(0.971±0.081对0.549±0.012；P＝0.0004)或臭氧单独暴露(0.773±0.063；P＝0.033)相比显著增大Penh水平。