[发明专利]柱状流气体取样与测量系统

说明书

本发明描述使呼吸的一个区段与呼吸的另一区段之间的气体混合最小化的呼吸分析装置。明确地，举例来说，当对呼出气体的潮气末区段进行取样及分析时，系统可避免可在所述装置内部在潮气末样本与处于所述潮气末样本之前及之后的气体之间发生的混合。所述系统借助包含具有超低死空间的组件部分的超低均匀横截面流体通路来实现此目的。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年8月30日提出申请的第61/872,270号美国临时申请案的权益，所述临时申请案的全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及对呼吸样本执行的诊断测试的领域，具体地，涉及优化呼吸测试系统的气动及流体动力以能够执行呼吸样本的准确样本收集及准确样本测量。

背景技术

隔离及测量呼吸的一个区段的呼吸分析装置通常具有一次性患者接口及用以从患者接口吸取样本并分析样本的仪器。从患者吸取的呼吸有必要行进穿过患者接口及仪器两者中的各种组件部分，例如管道、连接器、阀、过滤器及传感器。然而，期望呼吸样本的不同构成部分(举例来说，呼气的开始、中间及末尾以及吸气)作为不同气体区段的柱(每一柱在前一柱之后)行进穿过系统，且其中相邻柱之间的边界呈离散边界线而非边界区或区域的形式。系统应经设计使得来自相邻区段的气体不相互混合，且存在边界线而不存在边界区域。实现此情形的一种方式是遍及系统具有窄横截面流体通路。然而，所述横截面由于其它矛盾的设计约束(例如恒定取样流率、紊流、曳力及其它因素)而不可阻力太大。恰当的系统平衡窄流动通路通道的需要与最小阻力的需要以实现最终所要结果。

如果行进穿过系统的两个气体区段之间的边界可为离散线，那么可在理论上整体测量呼吸的所关注区段(举例来说，呼气末尾(假设其可被捕获及隔离))而无需担心前端及后端可能受其它呼吸区段污染。另一选项是仅测量所关注的区段的最中心，举例来说，丢弃区段的开始的25％及区段的末尾的25％且仅分析区段的中间50％。此将避免使用样本的在前端及后端的可由于区域边界而受到污染的部分，且此类型的系统将在理论上能够测量来自潮气末样本的中间区段的纯潮气末气体。然而，被需要来收集及测量呼吸样本的系统在大致动态外部及内部环境中操作，且存在难以辨识及控制的可变条件，且因此在可能的情况下最好避免完全混合。如果测量包含与其它气体混合的边界的样本，结果将可能由于所述样本与具有比所关注的气体区段高的含量的环境空气的气体混合而被污染且将被稀释，或相反地与在调查下的气体浓缩。避免混合确保在调查下的气体的真实、纯粹、准确的读取。本发明及原理适用于呼吸中的其它分析物(包含非气态分析物)，且适用于针对大量临床状况及综合征测量来自支气管树中的不同区段的气体的分析物。本文中出于示范性目的而使用潮气末呼吸测试。

混合问题的解决方案是使用流体路径中的组件中的新颖的、之前未使用的特征以便遍及系统的所有组件部分维持适当横截面，如后续图中所描述。

附图说明

图1a及1b示意性地描述包含仪器及可以可移除方式附接的患者接口的概述。

图1a展示其中患者气体样本收集通路作用的图1的系统。

图1b展示其中环境气体及气体分析通路作用的图1的系统。

图2示意性地描述行进穿过图1中所展示的患者接口的细节A的呼吸气体的区段。

图3图解性地描述在测量来自呼吸的气体时来自呼吸分析物传感器的相对于时间的信号响应，且展示实施例比现有技术在测量准确度上的改进。

图4展示在用于呼吸测量的现有技术患者接口中使用的过滤器的横截面侧视图。

图5展示其中呼出气体的区段流动穿过其的图4的过滤器，其展示现实中不存在的穿过过滤器的理论上均匀流动剖面。

图6展示其中呼出气体的区段流动穿过其的图4的过滤器，所述呼出气体区段如现实中现有技术中发生的由于容积膨胀而与其它区段混合。