本申请涉及一种柱状流气体取样与测量系统，其中描述了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。
【技术实现步骤摘要】
柱状流气体取样与测量系统分案申请本申请是申请日为2014年8月29日、申请号为“201480054258.8”、专利技术名称为“柱状流气体取样与测量系统”的专利技术专利申请的分案申请。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。
本专利技术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。
技术介绍
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。本专利技术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。图7是包含同心亲水过滤器及法向于流动的疏水过滤器的新过滤器的横截面侧视图。图8是包含定位于弯曲流动通道过滤筒的直区段中的轴向直同心过滤器的新过滤器的横截面侧视图。图9是在患者接口的患者端处的鼻套件的隐藏线前视图，其展示遍及此区段的气体流动通道的恒定大小。图10是常规鼻插管装置的现有技术鼻套件的等轴视图，其展示与连接到鼻套件的管道相比的遍及此区段的扩张气体流动通道。图11是展示气体流动通路中的零死空间夹锭钳阀的仪器的示意图。图12是展示患者接口连接与分析物传感器之间的无阀气体流动通路的仪器的示意图。图13展示将从患者吸取的气体分开到两个通路中的气动系统的示意图，一个通路用于测量呼吸信号且一个通路用于测量呼吸中的所讨论的分析物的量，后一通路除入口阀以外无其它阀。图14展示在系统对呼吸信号传感器路径进行清除时的图13的系统。图15展示在系统对分析物测量路径的旁路路径进行清除时的图13的系统。图16展示在系统将分析物气体样本从分析物通路移动到分析物传感器时的图13的系统。具体实施方式在图1a及1b中，描述总体系统，其包含患者接口C及仪器M。在所描述的情况中，患者接口是鼻插管，然而，可使用其它类型的患者接口及取样插管，例如口插管、气管插管、支气管插管、嘴套件、主流收集适配器、口罩等等。所述插管包含鼻套件NP、鼻叉管P、在一侧上的流体流动路径管T1及在另一侧上的用以帮助将插管固持到面部的非流动路径管T2以及用以连接到仪器M的连接器C。所述连接器包含用以过滤来自患者的原本将损害仪器及传感器的湿气及细菌的一个或多个过滤器F1。所述仪器包含用于插管附接的入口连接器C2、用以在来自环境入口amb与患者入口Pt的气体之间切换的入口阀V1、在环境入口F2处的过滤器、用以查询来自患者的气体的呼吸型式的呼吸型式传感器S1，用以含纳待分析的样本的样本管10、分别到样本管的入口阀V2及出口阀V3、用以使样本管中的气体样本周围的其它气体转向的旁路管12、用以将样本管中的气体推动到气体成分传感器S2的推动管14、用以从患者吸取样本及任选地将样本推动到气体成分传感器的泵P、用以保护系统免受源自泵的微粒影响的泵出口过滤器F3、气体成分传感器S2、用以控制泵是从患者吸取样本还是将样本推动到气体成分传感器的阀V4。所述仪器可包含用于操作的电池B、用于控制功能及其它功能的微处理器uP及用户接口UI。在图1a中，展示在从患者收集气体时的仪器的气体流动路径“a”及气体填充路径“a”或绕过样本管10(路径“aa”)。在图1b中，展示在使样本向气体成分传感器转向时的气体流动路径“b”。在图2中，展示来自图1中所展示的患者接口的管区段T3的取样通路的区段。从患者吸取的不同气体区段展示为行进穿过插管54。如可看出，在不同区段之间存在经标记的划定而非混合过渡区。呼吸气体分段以离散包的形式行进，在界线处具有最小或可忽略的相互混合。此情形为通过一些实施例实现的且在用于测量患者的呼吸的特定区段中的气体的呼吸气体分析系统中期望的气体流动行为。取样通路直径或有效直径通常是0.010”到0.080”，且优选地是0.020”到0.060”，且最优选地是0.030”到0.040”。这些直径或有效直径是遍及系统维持，且经选择以平衡流动路径中的最小流动阻力与柱状流抗混合行为之间的矛盾的需要。在图3中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测量呼吸分析物的设备，其包括：/n鼻叉管；/n鼻套件，其包括入口及出口；/n第一流动通道，其从所述鼻叉管延伸到所述鼻套件入口；/n第二流动通道，其在所述鼻套件内且从所述鼻套件入口延伸到所述鼻套件出口，其中所述第二流动通道的横截面在所述鼻套件入口与鼻套件出口之间为大致恒定的；及/n第三流动通道，其从所述鼻套件出口延伸到呼吸测量系统。/n
【技术特征摘要】
20130830 US 61/872,2701.一种用于测量呼吸分析物的设备，其包括：
鼻叉管；
鼻套件，其包括入口及出口；
第一流动通道，其从所述鼻叉管延伸到所述鼻套件入口；
第二流动通道，其在所述鼻套件内且从所述鼻套件入口延伸到所述鼻套件出口，其中所述第二流动通道的横截面在所述鼻套件入口与鼻套件出口之间为大致恒定的；及
第三流动通道，其从所述鼻套件出口延伸到呼吸测量系统。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所有三个流动通道形成连续管的部分。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述连续管包括介于0.01”与0.06”之间的横截面直径。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述横截面直径介于0.02”与0.04”之间。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括在所述鼻套件出口的相对侧上连接到所述鼻套件的支撑件，其中所述支撑件并不流体地连接到所述第二流动通道。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述支撑件与所述第三通道连接，且其中所述支撑件、所述第三通道及所述鼻套件构成环路。
7.根据权利要求6所述的设备，其进一步包括用以耦合所述支撑件与所述第三通道的连接，且其中所述环路包括所述连接。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一、第二及第三流动通道经配置以实现穿过其的线性气体流动剖面。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述流动通道的横截面直径介于0.01”与0.06”之间。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述流动通道的横截...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·E·德拉塞尔纳，A·D·翁德卡，R·布兰特，
申请(专利权)人：卡普尼亚公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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