通用呼吸分析取樣裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】通用呼吸分析取樣裝置
[0001 ] 相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)案主張2013年8月30日提出申請(qǐng)的第61/872，514號(hào)及2013年8月30日提出申請(qǐng)的第61/872，450號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案的權(quán)益，所述兩個(gè)臨時(shí)申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于通過(guò)測(cè)量呼吸中的標(biāo)記而監(jiān)測(cè)、診斷及評(píng)估醫(yī)療狀況的呼吸分析的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]—些呼吸分析裝置使用患者的受控的呼吸保持及受迫的呼氣機(jī)動(dòng)而采集呼吸樣本。其它呼吸分析裝置通過(guò)應(yīng)用耦合到患者的吐氣流的真空取樣管而采集來(lái)自患者的呼吸樣本。本發(fā)明中描述具有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)的后一種技術(shù)。在此類型的取樣裝置中，目標(biāo)分析物將通常在患者的呼出呼吸的特定分段(舉例來(lái)說(shuō)，呼出呼吸的開始、中間或末尾)中。這些不同分段對(duì)應(yīng)于分析物的生理起源，舉例來(lái)說(shuō)，飲食的、氣道、肺深部或系統(tǒng)的。在納圖斯(Natus)(美國(guó)專利6，544，190)描述的某一現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)測(cè)量跨數(shù)個(gè)呼吸的呼出氣體的所有區(qū)段，接著應(yīng)用轉(zhuǎn)移函數(shù)以使測(cè)量與潮氣末值相關(guān)而報(bào)告潮氣末CO氣體水平。據(jù)信，此技術(shù)具有數(shù)個(gè)限制，例如由于轉(zhuǎn)移函數(shù)不能夠適應(yīng)將可能遇到的各種各樣的臨床情形而造成的潛在不準(zhǔn)確性。
[0005]本發(fā)明預(yù)期新穎氣動(dòng)控制系統(tǒng)，其打算防止目標(biāo)呼吸區(qū)段與其它區(qū)段的混合。另外，本發(fā)明描述將這些新穎控制系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)內(nèi)(on-board)分析、機(jī)外(of f board)分析兩者及模塊化分析，如前述內(nèi)容中所描述。最后，與僅單次呼吸分析相對(duì)照，本發(fā)明還描述單次呼吸及多次呼吸分析兩者，以及除僅肺深部或潮氣末區(qū)段分析之外的呼吸型式的其它區(qū)段的分析。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是用于收集及測(cè)量呼吸分析物樣本的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的氣動(dòng)示意圖。
[0007]圖2是在不暫停樣本穿過(guò)系統(tǒng)的移動(dòng)的情況下測(cè)量呼吸樣本的實(shí)施例的系統(tǒng)的氣動(dòng)示意圖。
[0008]圖3展示圖2中所展示的系統(tǒng)的時(shí)序圖，其展示在包含選擇呼吸、將選定呼吸的潮氣末區(qū)段分流到傳感器及針對(duì)分析物測(cè)量呼吸樣本的測(cè)試序列期間的閥控制。
[0009]圖4是展示接納打算進(jìn)行分析的氣體樣本的可移除及可替換筒的氣動(dòng)示意圖。
[0010]圖5是展示可連接到機(jī)外呼吸分析物傳感器以進(jìn)行分析物分析的醫(yī)護(hù)點(diǎn)呼吸樣本收集及樣本分段隔離儀器的氣動(dòng)示意圖。
[0011 ]圖6是描述系統(tǒng)的操作序列的流程圖。
[0012]圖7是描述圖6中所描述的系統(tǒng)借助與所進(jìn)行的測(cè)試相關(guān)的用戶可選擇選項(xiàng)的操作的流程圖。
[0013]圖8是描述對(duì)圖2中所描述的氣動(dòng)系統(tǒng)的替代方案的氣動(dòng)示意圖，其中反轉(zhuǎn)栗方向以使打算進(jìn)行測(cè)量的樣本向傳感器轉(zhuǎn)向。
[0014]圖9是描述用于獲得呼吸的區(qū)段的樣本的替代氣動(dòng)系統(tǒng)的氣動(dòng)示意圖，其中樣本在收集之后被推動(dòng)到可移除室中以進(jìn)行機(jī)外分析。
[0015]圖10是描述用于獲得呼吸的區(qū)段的樣本的替代氣動(dòng)系統(tǒng)的氣動(dòng)示意圖，其中樣本經(jīng)吸取穿過(guò)可移除室以進(jìn)行機(jī)外分析。
[0016]圖11是描述用于獲得呼吸的區(qū)段的樣本的氣動(dòng)系統(tǒng)的氣動(dòng)示意圖，其中患者氣體是經(jīng)由旁路管吸取直到識(shí)別出所要呼吸的所要區(qū)段，所述所要區(qū)段接著向樣本隔離室中轉(zhuǎn)向。
[0017]圖12圖解性地描述使用上部曲線圖中的CO2測(cè)量的實(shí)例及下部曲線圖中的呼吸氣道壓力測(cè)量一次呼吸的氣體的呼吸傳感器信號(hào)，且展示呼吸循環(huán)及與不同呼吸循環(huán)相關(guān)的氣體區(qū)段。
[0018]圖13是描述用于獲得呼吸的區(qū)段的樣本的氣動(dòng)系統(tǒng)的氣動(dòng)示意圖，其展示行進(jìn)穿過(guò)系統(tǒng)的呼吸的不同區(qū)段且其中包含與樣本捕集器(sample trap)的入口耦合以在捕集分析物以進(jìn)行分析之前排空氣體的通氣端口。
[0019]圖14圖解性地展示隨時(shí)間而變的對(duì)應(yīng)于圖13中所展示的氣體呼吸及呼吸區(qū)段的一系列呼吸。
[0020]圖15展示例如圖4及10中所展示的用以促進(jìn)分析物的機(jī)外分析的可移除分析物捕集器的橫截面詳細(xì)側(cè)視圖。
[0021]圖16展示圖15中所展示的捕集器，其中來(lái)自所要呼吸的所要?dú)怏w區(qū)段填充捕集器，其中入口閥關(guān)閉以隔離樣本。
[0022]圖17示意性地展示包含用以從圖3中所展示的系統(tǒng)獲得樣本的注射器型裝置的樣本傳送模塊。
[0023]圖18示意性地展示對(duì)圖13中所展示的系統(tǒng)的選項(xiàng)，其中包含多個(gè)樣本捕集器以拓寬系統(tǒng)的實(shí)用性。
[0024]圖19展示可耦合到對(duì)象的呼吸循環(huán)的用于收集呼吸的潮氣末區(qū)段的被動(dòng)樣本收集設(shè)備的氣動(dòng)圖。
[0025]圖20展示在對(duì)象的吸氣狀態(tài)期間的圖19的設(shè)備。
[0026]圖21展示在對(duì)象的吐氣狀態(tài)期間的圖19的設(shè)備。
[0027]圖22展示通過(guò)經(jīng)由設(shè)備的吐氣支路中的端口移除樣本的圖19中所展示的潮氣末樣本的退出方式。
[0028]圖23展示通過(guò)移除設(shè)備的吐氣支路的圖19中所展示的潮氣末樣本的任選退出方式。
[0029]圖24圖解性地展示隨時(shí)間而變的跨一系列呼吸的對(duì)象的呼吸循環(huán)。
[0030 ]圖25圖解性地展示圖24中所展示的呼吸中的一者的詳細(xì)視圖。
[0031]圖26展示在來(lái)自圖25的呼吸占據(jù)設(shè)備的時(shí)間的圖19的設(shè)備。
[0032]圖27展示對(duì)圖19的設(shè)備的替代方案，其展示設(shè)備的可調(diào)整容積吐氣支路以便基于對(duì)象的尺寸及正執(zhí)行的測(cè)試調(diào)整吐氣支路的樣本收集容積。
[0033]圖28圖解性地展示來(lái)自圖25的呼吸，其中圖解性地將呼吸的呼氣末尾分段成四個(gè)區(qū)段，這些區(qū)段任選地對(duì)應(yīng)于對(duì)圖27中所展示的設(shè)備的吐氣支路設(shè)置的容積調(diào)整。
[0034]圖29展示圖19中所展示的設(shè)備的自動(dòng)化版本，其經(jīng)自動(dòng)化以用于識(shí)別及收集來(lái)自所要呼吸的氣體的潮氣末區(qū)段，其展示為在吐氣循環(huán)期間且展示為排出來(lái)自識(shí)別為不適于分析的呼吸的呼吸的氣體。此裝置可用于驗(yàn)證對(duì)適當(dāng)呼吸進(jìn)行取樣，且可防止對(duì)象嘗試欺騙裝置。
[0035]圖30展示在吐氣循環(huán)期間的圖29的設(shè)備，其中將呼吸識(shí)別為適于分析，其展示通過(guò)吐氣支路樣本收集容器的氣體的潮氣末區(qū)段。
[0036]圖31圖解性地展示隨時(shí)間而變的一系列呼吸的呼吸參數(shù)，其展示呼吸18被識(shí)別為適于由圖29及30中所展示的設(shè)備分析的呼吸。
[0037]圖32是類似于圖27的設(shè)備的氣動(dòng)示意圖，其組合圖29及30中所展示的自動(dòng)化特征及樣本收集隔室的調(diào)整以匹配預(yù)期樣本容積，所述調(diào)整是手動(dòng)、自動(dòng)或半自動(dòng)地執(zhí)行，所述容積調(diào)整任選地基于圖31中所展示的所測(cè)量呼吸型式。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1描繪包含用于附接取樣插管I的入口及儀器2的現(xiàn)有技術(shù)裝置。所述儀器包含用于插管附接的入口連接器、用以在環(huán)境氣體25與患者氣體Pt之間切換的入口值V1、用以查詢呼吸型式的呼吸型式傳感器S1、用以含納待分析的樣本的樣本管18、分別到樣本管的入口閥V2及出口閥V3、用以使樣本管中的氣體樣本周圍的其它氣體轉(zhuǎn)向的旁路管20、用以將樣本管中的氣體推動(dòng)到氣體成分傳感器S2的推動(dòng)管21、用以從患者吸取樣本及將樣本推動(dòng)到氣體成分傳感器的栗、用以控制栗是從患者吸取樣本還是將樣本推動(dòng)到氣體成分傳感器的閥V4。
[0039]圖2描述實(shí)施例。氣動(dòng)控制與取樣系統(tǒng)可借助僅僅兩個(gè)而非三個(gè)或四個(gè)三向閥而執(zhí)行，這使總體設(shè)備的成本及復(fù)雜性最小化。另外，由于需要考慮的最小數(shù)目個(gè)閥的響應(yīng)時(shí)間容差而可精確地確定呼吸樣本的區(qū)段的定位。并且，可在不在系統(tǒng)中的某處停止的情況下由傳感器S2分析目標(biāo)樣本。使樣本保持運(yùn)動(dòng)且使樣本離開患者與分析樣本之間的時(shí)間最小化可使樣本與來(lái)自呼吸的其它區(qū)段的氣體混合的機(jī)會(huì)最小化。在此配置中，穿過(guò)S1、V5、T1、V6及栗從患者吸取氣體。當(dāng)