[实用新型]智能化呼气采样装置

说明书

本实用新型涉及智能化呼气采样装置，包括：呼吸过滤模块、流量控制模块、气体排空装置、气体收集装置、传感器、控制单元、界面等组成，呼气时气流通过传感器反馈至控制单元进行控制流量控制模块调节所需要的流量，气流通过排空装置排空完成后，气流进入气体收集装置完成采样过程，流量控制模块依据传感器的信号变化采用的智能流量控制算法，界面进行人机交互操作和参数设定。

技术领域

本发明涉及内源性呼出气体检测领域使用的智能化呼气采样装置。

背景技术

研究表明，呼出气中存在许多成分，它们可以有助于人们深入了解某系疾病的代谢过程，并对某些疾病有指示作用，甚至指示某些疾病的致病原的存在。在研究以及临床环境下，存在于呼气中的气体实例包括一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H₂S）、氢气（H₂）、甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）、氧气（O₂）和挥发性有机化合物VOC等。

然而，为了获得可靠、可重复的测量结果，必须对呼出气的流速、压力与时间进行严格控制。例如，美国胸科学会（ATS）与欧洲呼吸学会（ERS）在2005年联合制定的呼出气NO测定的技术标准中，就要求受试者在至少5cmH₂O的呼气压力下，保持50mL/s的恒定呼气流速，持续呼气10s（成人）或6s（儿童）。人们通常的呼气流速大概在200-300ml/s的范围。这种将流速保持在50mL/s的要求对于儿童及部分有呼吸系统疾病的成年人来说，均存在一定的困难。

为了降低呼气流量控制的难度，扩展呼气测试的适用人群，通常采用呼气流量调控的装置辅助受试者完成符合要求的呼气测试。例如，目前的商业化技术（如Aerocrine公开的专利CN105916538A和与Sunvou公开的专利CN103487295B）以及与非商业化技术（如其它公开的专利CN203539351U、US9687178B2、CN102395934A以及CN101458250A）提供了两种呼气流量恒定调节的装置，自力式与电动式。无论哪种装置，为保证呼气流速恒定在设计的数值，呼气测试的流速调节恒定通常包括：（1）装置根据测量的受试者呼出气流速的大小与设定的调节速度，调节阀门的开度，当流速偏高，则关小阀门，当流速偏低，则开大阀门；同时通过图像或声光提示受试者流速的变化；（2）受试者根据装置对流速变化的图像或声音提示以及自身的反应能力，通常会改变自己呼气的力气，流速偏高，则减少吹力，流速偏低，则增加吹力。如此产生的问题是，装置与受试者的调节具有一个时间差或滞后效应，或甚至反向调节，很多情况下达不到最佳的流速控制效果，甚至导致失败。统计近百万例临床呼气测试的数据，我们发现，自力式与电动式呼气流速调节的技术实际上并没有显著提高患者测试的成功率。自立式存在如下问题：1）机械式的结构存在长期使用后，无法保证性能，特别是弹簧等原件，在呼气测试中易处于湿度较大的环境中，出现生锈等失效；2）机械式的结构加工难度大（孔径小精度要求高），生产调测难度大，一旦加工失败，不可修补。电动式存在如下问题：1）用力吹时阻力过大，舵机会迅速关闭至最小，造成气路阻力过大，受试者持续呼气会较困难；2）受试者持续呼气时，其会不自觉调整呼气力度，导致呼气压力变化，此时阻力调节速度不能及时跟上，导致流量曲线不稳定。

事实上，呼气测试人群大部分都是呼吸困难人群，以上装置需要专业指导，成功率稍高，如不进行专业指导，成功率非常低。由于效果欠佳，目前市场上的呼气测试设备大都取消了或没有配备这些呼气调速装置。

为解决这个问题，本发明引入了智能化，代替人工专业指导，呼吸困难人群均能成功呼气采样，智能化呼气流速调节装置，保证人机呼气流速调节的同步和谐性，达到近乎100%的呼气测试成功率。

发明内容

本发明针对以上问题而提出的智能化呼气采样装置。使得患者在呼气采样过程中，便利性和有效性得到大大提高。