确定挥发性组分血液浓度的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种评价人或动物受试对象中的挥发性血液组分（优选酒精）的血液浓度水平的方法，所述方法包括的步骤有：在受试对象的呼出气流中放置传感器（２１，２２），所述传感器（２１，２２）被设计成检测所述组分的存在，并提供代表空气中所述组分浓度的第一输出信号；还检测二氧化碳的存在并提供代表空气中二氧化碳浓度的第二输出信号。从受试对象采集呼出气流样本以基本同时地提供相关呼出气体的第一信号和第二信号。所述方法还包括将采样步骤所获得的所述第一和第二信号输入到一种算法中的步骤进行鉴定，所述算法被设计成比较第一信号随时间的变化和第二信号随时间的变化，并且根据比较结果使所述第二信号代表所述呼出气流的稀释度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及确定受试人体或动物体内的挥发性血液组分的血液浓度 水平的方法，同时涉及实施该方法的设备。
技术介绍
与受酒精或其他药物影响的交通工具驾驶员有关的交通伤害是所有 现代社会的一个主要问题。许多的人员伤亡或严重损伤，伴随着高比例 的人间悲剧及巨额经济损失都可以归因于该问题。应该从所有方面去寻 找预防措施，尝试各种可能的方法。但是重要的是，从人类行为、可靠 性及经济性的角度考虑方法应该具有现实性。有关药物和交通工具驾驶的立法在国家之间存在差别，但是通常反 映了在所有现代社会中存在的问题严重性。在瑞典和许多其他国家，如果酒精的血液浓度超过0.02% (精确的数字随国家不同而可以有差别)， 则禁止驾驶交通工具。鉴别合法驾驶和非法驾驶的特定浓度值，需要不 仅具有可重复性而且从司法保障的所有可能方面在法律上都没有异议的 测量方法。在瑞典，对醉酒驾驶与供述相矛盾之人的定罪必须进行直接 的血液样本采集。因此认为通过呼吸采样或通过皮肤的测量方法是可靠 性较低的。出于筛选的目的或其他大類L模的应用，由于成本、操作问题以及为 避免感染，直接血液采样是不实用的。由于可靠性的原因，经皮的方法 在大规模应用上不大可能会成功。另一方面，相信对于研发有益的大规 模方法而言，呼吸采样是具有潜力的。能够测量受试对象呼出气体的酒精浓度的各种类型的传感器已经是 公知的。肺毛细血管和肺泡之间的气体交换通常是高效的，因此确保了 所测量气体的浓度和血液浓度之间适当的相关性。可以用两种明显不同类型的装置进行空气中酒精或其他挥发化合物 浓度的测量。在被归类于分散性装置的一种类型中，气体样本的各种组 分根据在每一种组分之间所显示出显著的、可重现的差异的这种特性而 进行分散。质谱分析就是这样的一种方法，其依赖于每一种组分的分子 量显示出这种差异的事实。另一种方法是色谱法，其中，分散特性是每 一组分对移动的气体载体及静止的固相或液相表面的相对亲和性。分散 方法具有普遍有效性和精确性的共同优点，但是它们相对复杂，因而所 需费用也高。在组分已知的应用中，重点是确定它们的相对浓度，分散 方法纟皮i人为是远远合纟各的。非分散装置通常是基于检测或测量对象特有的 一些特性。这样的特 性可以有定性或定量的特点。后者意味着其他物质也可以有这样的特性， 但是在数量上有差异，因此能够鉴别出所要物质和其他物质。定性的特 性意味着可以进行检测而不论数量如何。从基本的方面来看，由于错误 检测的风险被发现减少了，所以定性方法是有利的。但是在实践中，定 量原则可以带来不同的压倒性的优势。通常，最后的选择将依赖具体应 用的实际需要，并且必须使方法与这样的需要相适应。通常使用依据酒精相对于空气中常规组分而具有的可燃性的原理的 装置进行酒精检测。燃烧过程通常在高温中自动发生，并且在适中温度 中存在某些催化剂时发生。通过测量燃烧所产生的热量，或氧的消耗量 来记录酒精的存在和浓度。这种用途的传感器可以通过在气体和固体元 素之间的交互作用来发挥作用，或者该传感器具有液体的界面。所产生 的热能量，或者所消耗的氧量可以直接用于定量测定。上述所有装置的共同之处在于直接采样是必须的。如果样本由于种 种原因而被稀释，所述装置将记录极低数量级的错误值。偶然和故意都 可以导致稀释的发生。在样本处理的任何部分中都可能发生泄漏，并且 在某种情况下难以避免和检测。样本处理的蓄意操纵风险应该从酒精检 测的法律角度来考虑。在特定挥发组分的血液浓度和其在受试对象呼出气体中的浓度之间 存在着紧密的相关性。这种相关性依赖于在肺内的肺泡/毛细血管界面中产生的溶解气体和游离气体的有效的平衡。溶解气体和游离气体之间的 关系是特别针对某一特定组分而言的，并且是温度依赖的。乙醇，在37。C显示15.5 kPa的蒸汽压，溶解于水。在平衡时，在酒于空气/血液界面是有效的。平衡过程的效率依赖于大的界面面积，其对 于受试对象的所需肺功能而言也是关键的。使呼出气体浓度与在血液中 的浓度相关联的假设条件的干扰，以及由此的限制因而与健康或患病的 肺功能也紧密相关。在罹患肺疾病的受试对象中应该非常谨慎地基于所 测量的呼出气体中的浓度下结论。还存在着涉及确定受试对象呼出气流的酒精含量的其他问题。当使 用常规的之前建议的呼吸检测仪器时，指导受试对象将气体呼入与酒精 传感器相连的吹口。为了获得充分的精确度，呼出的体积和流量必须超 过一定的限度以避免稀释。对于患有肺部疾病，例如哮喘的人，可能难 以或者甚至不可能达到该限度。考虑到卫生的因素，吹口考虑为个人性 的。不同受试对象之间的吹口替换明显地增加了每次测量的成本和时间 消耗。提供无接触的以及只需要几秒钟就可以完成的方法被认为是有优势的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的评价受试人体或动物体内的挥发性 血液组分的血液浓度水平的方法，以及实施所述方法的i殳备。因此，本专利技术的第一个方面提供了一种评价受试人体或动物体内的 挥发性血液组分的血液浓度水平的方法，该方法包括如下步骤将传感 器装置放置于受试对象的呼出的气流内，设定传感器装置检测所述组分 的存在并提供代表所述组分在空气中的浓度的第一输出信号，并且检测 二氧化碳的存在并提供代表二氧化碳在空气中的浓度的第二输出信号； 以及基本同时地使用传感器从受试对象采集呼出气体样本以提供呼出气 体的所述第一信号和所述第二信号；特征在于通过将采样步骤所获得的所述第一和第二信号输入设定的算法进行计算，所述算法被设计用于比 较第一信号随时间的变化和第二信号随时间的变化，根据比较结果，使 所述第二信号代表所述呼出气流稀释度。有利地，所述组分为酒精。优选地，所述组分为乙醇。设定所述算法以便于使所述第二信号代表所计算的或所估计的受试 对象的血液体积值，因此，使所述第一信号代表所述组分的血液浓度水 平。有利地，根据所述第二信号，结合受试对象的肺泡二氧化碳浓度的 估计或间接测定来计算所述血液体积值。优选地，设定所述算法以计算所述第一信号和所述第二信号的比例， 所述比例代表所述组分的血液浓度水平。所述方法适当地包括将所述比例乘以代表受试对象肺泡二氧化碳浓 度的因子的步骤。有利地，所述方法包括根据一个或多个受试对象特异性的参数估计 所述因子的步骤，所述参数选自包括年龄、性别、体重、个人指数和健 康指数的组。优选地，所述方法包括测量受试对象心率以计算所述健康指数的步骤。便利地，以不受受试对象控制的重复率重复采样和输入的步骤。 有利地，所述传感器装置包括组分-传感器和二氧化碳-传感器，设定传感器装置以使两个传感器在所述呼出气流中在基本相同的位置采集气体样本。优选地，所述放置步骤包括指导受试对象从最大的预先设定范围对 着传感器装置呼气。便利地，所述范围大约为0.5米。有利地，通过可视和/或可听信号的方式给予所述指导。 优选地，所述方法进一步包括在放置步骤之前进行的初始化步骤， 初始化步骤包括采集环境空气样本，并使用所述传感器装置以提供代表位于传感器位置的环境空气的组分浓度和二氧化碳浓度的第一和第二信 号。便利地，所述方法进一步包括校正步骤，其中，之后从相关的所述 呼出气体的第 一和第二信号各自减去代表环境空气的所述第 一和第二信 号。有利地，有关所述呼出气体的所述第二信号为在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价人或动物受试对象中的挥发性血液组分的血液浓度水平的方法，所述方法包括的步骤有：在受试对象的呼出气流中放置传感器装置（２１，２２），所述传感器装置（２１，２２）被设计成检测所述组分的存在，并提供代表空气中所述组分的浓度的第一输出信号，以及检测二氧化碳的存在并提供代表空气中二氧化碳的浓度的第二输出信号；使用所述传感器装置（２１，２２）从受试对象采集呼出气流样本以基本同时地提供相关呼出气体的所述第一信号和所述第二信号；特征在于通过将采样步骤所获得的所述第一和第二信号输入到算法中的步骤，所述算法被设计成比较第一信号随时间的变化和第二信号随时间的变化，并且根据比较结果使所述第二信号代表所述呼出气流的稀释度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍坎彼得松，贝尔蒂赫克，耶特安德松，
申请(专利权)人：奥托立夫开发公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]