CN105592791A - 通用呼吸分析取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述获得一次或多次呼吸的所要分段并分析那个或那些样本以进行成分分析的呼吸分析装置。气动控制***可均匀地获得这些分段，可减少来自所述呼吸的其它分段的所包含气体的量，且可减少与一次获得的其它分段的混合。这些气动控制***可用于机内成分分析或者用于模块化或机外成分分析。

Description

通用呼吸分析取样装置

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61/872,514号及2013年8月30日提出申请的第61/872,450号美国临时申请案的权益，所述两个临时申请案的全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于通过测量呼吸中的标记而监测、诊断及评估医疗状况的呼吸分析的领域。

背景技术

一些呼吸分析装置使用患者的受控的呼吸保持及受迫的呼气机动而采集呼吸样本。其它呼吸分析装置通过应用耦合到患者的吐气流的真空取样管而采集来自患者的呼吸样本。本发明中描述具有数个优点的后一种技术。在此类型的取样装置中，目标分析物将通常在患者的呼出呼吸的特定分段(举例来说，呼出呼吸的开始、中间或末尾)中。这些不同分段对应于分析物的生理起源，举例来说，饮食的、气道、肺深部或***的。在纳图斯(Natus)(美国专利6,544,190)描述的某一现有技术中，通过测量跨数个呼吸的呼出气体的所有区段，接着应用转移函数以使测量与潮气末值相关而报告潮气末CO气体水平。据信，此技术具有数个限制，例如由于转移函数不能够适应将可能遇到的各种各样的临床情形而造成的潜在不准确性。

本发明预期新颖气动控制***，其打算防止目标呼吸区段与其它区段的混合。另外，本发明描述将这些新颖控制***应用于机内(on-board)分析、机外(offboard)分析两者及模块化分析，如前述内容中所描述。最后，与仅单次呼吸分析相对照，本发明还描述单次呼吸及多次呼吸分析两者，以及除仅肺深部或潮气末区段分析之外的呼吸型式的其它区段的分析。

附图说明

图1是用于收集及测量呼吸分析物样本的现有技术***的气动示意图。

图2是在不暂停样本穿过***的移动的情况下测量呼吸样本的实施例的***的气动示意图。

图3展示图2中所展示的***的时序图，其展示在包含选择呼吸、将选定呼吸的潮气末区段分流到传感器及针对分析物测量呼吸样本的测试序列期间的阀控制。

图4是展示接纳打算进行分析的气体样本的可移除及可替换筒的气动示意图。

图5是展示可连接到机外呼吸分析物传感器以进行分析物分析的医护点呼吸样本收集及样本分段隔离仪器的气动示意图。

图6是描述***的操作序列的流程图。

图7是描述图6中所描述的***借助与所进行的测试相关的用户可选择选项的操作的流程图。

图8是描述对图2中所描述的气动***的替代方案的气动示意图，其中反转泵方向以使打算进行测量的样本向传感器转向。

图9是描述用于获得呼吸的区段的样本的替代气动***的气动示意图，其中样本在收集之后被推动到可移除室中以进行机外分析。

图10是描述用于获得呼吸的区段的样本的替代气动***的气动示意图，其中样本经吸取穿过可移除室以进行机外分析。

图11是描述用于获得呼吸的区段的样本的气动***的气动示意图，其中患者气体是经由旁路管吸取直到识别出所要呼吸的所要区段，所述所要区段接着向样本隔离室中转向。

图12图解性地描述使用上部曲线图中的CO₂测量的实例及下部曲线图中的呼吸气道压力测量一次呼吸的气体的呼吸传感器信号，且展示呼吸循环及与不同呼吸循环相关的气体区段。

图13是描述用于获得呼吸的区段的样本的气动***的气动示意图，其展示行进穿过***的呼吸的不同区段且其中包含与样本捕集器(sampletrap)的入口耦合以在捕集分析物以进行分析之前排空气体的通气端口。

图14图解性地展示随时间而变的对应于图13中所展示的气体呼吸及呼吸区段的一系列呼吸。

图15展示例如图4及10中所展示的用以促进分析物的机外分析的可移除分析物捕集器的横截面详细侧视图。

图16展示图15中所展示的捕集器，其中来自所要呼吸的所要气体区段填充捕集器，其中入口阀关闭以隔离样本。

图17示意性地展示包含用以从图3中所展示的***获得样本的注射器型装置的样本传送模块。

图18示意性地展示对图13中所展示的***的选项，其中包含多个样本捕集器以拓宽***的实用性。

图19展示可耦合到对象的呼吸循环的用于收集呼吸的潮气末区段的被动样本收集设备的气动图。

图20展示在对象的吸气状态期间的图19的设备。

图21展示在对象的吐气状态期间的图19的设备。

图22展示通过经由设备的吐气支路中的端口移除样本的图19中所展示的潮气末样本的退出方式。

图23展示通过移除设备的吐气支路的图19中所展示的潮气末样本的任选退出方式。

图24图解性地展示随时间而变的跨一系列呼吸的对象的呼吸循环。

图25图解性地展示图24中所展示的呼吸中的一者的详细视图。

图26展示在来自图25的呼吸占据设备的时间的图19的设备。

图27展示对图19的设备的替代方案，其展示设备的可调整容积吐气支路以便基于对象的尺寸及正执行的测试调整吐气支路的样本收集容积。

图28图解性地展示来自图25的呼吸，其中图解性地将呼吸的呼气末尾分段成四个区段，这些区段任选地对应于对图27中所展示的设备的吐气支路设置的容积调整。

图29展示图19中所展示的设备的自动化版本，其经自动化以用于识别及收集来自所要呼吸的气体的潮气末区段，其展示为在吐气循环期间且展示为排出来自识别为不适于分析的呼吸的呼吸的气体。此装置可用于验证对适当呼吸进行取样，且可防止对象尝试欺骗装置。

图30展示在吐气循环期间的图29的设备，其中将呼吸识别为适于分析，其展示通过吐气支路样本收集容器的气体的潮气末区段。

图31图解性地展示随时间而变的一系列呼吸的呼吸参数，其展示呼吸18被识别为适于由图29及30中所展示的设备分析的呼吸。

图32是类似于图27的设备的气动示意图，其组合图29及30中所展示的自动化特征及样本收集隔室的调整以匹配预期样本容积，所述调整是手动、自动或半自动地执行，所述容积调整任选地基于图31中所展示的所测量呼吸型式。

具体实施方式

图1描绘包含用于附接取样插管1的入口及仪器2的现有技术装置。所述仪器包含用于插管附接的入口连接器、用以在环境气体25与患者气体Pt之间切换的入口值V1、用以查询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18、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20、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21、用以从患者吸取样本及将样本推动到气体成分传感器的泵、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。

图2描述实施例。气动控制与取样***可借助仅仅两个而非三个或四个三向阀而执行，这使总体设备的成本及复杂性最小化。另外，由于需要考虑的最小数目个阀的响应时间容差而可精确地确定呼吸样本的区段的定位。并且，可在不在***中的某处停止的情况下由传感器S2分析目标样本。使样本保持运动且使样本离开患者与分析样本之间的时间最小化可使样本与来自呼吸的其它区段的气体混合的机会最小化。在此配置中，穿过S1、V5、T1、V6及泵从患者吸取气体。当由S1识别出来自所要呼吸的所要呼吸区段时，在适当时间，将V5及V6从端口a切换到端口b，且在不阻断气体流动的情况下，通过由泵抽取目标样本穿过V6而使目标样本转向到及穿过成分传感器S2。在样本行进到传感器S2中及/或穿过传感器S2时，针对所讨论的分析物分析样本。使患者流动路径与样本分析路径分流的接头T1可为T形管或可为阀以实现***的进一步保真性。如果为T形管，那么可将单向止回阀放置于所述T形管之前或之后以防止夹带不想要的气体及不想要的混合。***的校准使用已知水平的分析物遵循相同的方法。***2包含患者入口Pt、插管1或收集回路、环境入口25、分析物传感器S2或14、传感器抽取穿过管15、控制***24、用户接口22、任选地患者入口传感器16(例如压力换能器)、呼吸型式传感器S1、入口控制阀V5、流动路径传感器26(例如压力换能器)、T形管T1、流动路径选择器阀V6、泵P、第二流动路径传感器28(例如压力换能器)及排气口27。

图3中展示***如何操作的更仔细描述，其描述在S1处测量的呼吸型式信号以及阀V5及V6的控制，以及分析物传感器S2对样本的响应。在所展示的实例中，将潮气末样本定为分析的目标，然而，相同原理适用于呼吸的其它区段。如实例中所展示，当由S1识别出定为目标的呼吸的呼气末尾时，启动时间计数器。在所展示的实例中，因呼吸参数信号从正值跨过零而识别出呼气末尾，例如对于压力或流动传感器的情况会如此。可使用传感器的其它时间，例如热传感器、二氧化碳测定仪及其它，在此情况中，可通过信号的不同特性(例如方向的改变、导数跨过零及其它此类特性)识别呼气末尾。无论传感器类型及信号特性如何，基于流率及管道尺寸都知晓将花费X秒来使呼吸型式的此点(呼气末尾)从S1的出口点行进到阀V5的中间端口或端口c。当呼吸的此点到达所述点时，阀V5切换，使得来自患者的气体不再吸取到装置中。可控制阀以稍微提早地切换以确保在呼气末尾之后无患者气体到达V5。接着，当呼气末尾到达T形管T1的中间端口时，切换阀V6以使目标样本的流向分析物传感器S2转向。可存在切换V6的故意稍微延迟以确保在定为目标的样本之前无气体无意地再投送到S2。接着，将目标样本抽取穿过S2达适当且精确控制的持续时间，此后再次切换V6且穿过S2的气体流动停止。在将气体抽取穿过传感器的时间期间，通向传感器的管道中的传感器对其反应最小的环境气体首先被抽取穿过传感器，且在切换V6之后的一时间，所讨论的样本的开始进入S1，且在切换V6之后的已知时间，样本末尾到达传感器。可控制V6以恰好在所述时间或者所述时间之前或之后的一时间但总是以匹配校准程序的预定方式再次切换。当样本自身进入S1时，传感器开始对分析物反应，且以适当方式(举例来说，积分)测量此信号响应且接着基于较早确立的校准因子使其与分析物的定量测量相关。

图4展示图2及3中所展示的***的一些变化形式。在此***中，T形管T1由三向阀V7替换以提供对在先前实例中流入及流出T1的气体的更精确控制，举例来说，以防止来自不同呼吸区段的气体的惯性相关的混合。另外，图4展示可用于将样本带到机外分析器的可移除样本收集装置17。样本通常保留在管、小罐、圆筒或注射器中，且通过一系列单向止回阀来保护而不受来自外部气体的污染。由于样本保留在此收集装置17中，其不再易于与来自其它呼吸区段的患者气体混合，且其为静态的事实变得无关紧要。可以小份或以其整体的形式将样本吸出并注入到所要分析器或仪器中，或可以可移除方式设计样本隔室以方便地附接到分析器或仪器以用于方便地注入或摄取到仪器中。样本还可无期限地存储以进行未来分析。替代地，如图5中所展示，整个呼吸收集仪器自身可被模块化地设计并具有正确外观尺寸以经由可处于中心位置的分析器连接19连接到成分分析器。在此实例中，设备通常为小型手持式装置。举例来说，可在现场或在救护车中、在家、在筛查门诊、在小村中进行收集，且稍后当到达一设施处时，可将仪器递送到实验室并连接到成分分析器。

在图6中，展示程序的基本步骤。步骤1：使用取样***及管道以及适当传感器及算法进行呼吸监测及检测，以便识别适当呼吸及所述呼吸内的适当气体区段；步骤2：使适当样本转向并与其它呼吸气体隔离，这借助相关联算法通过特殊控制***、泵送、阀、T形管及管道而实现；步骤3：机内分析及/或保留并传送到机外分析器。

图7描述***的通用性，其中用户选择允许用户规定待执行的分析的类型。所选择的特定分析将自动启用适当控制***及算法以相应地工作。举例来说，可对潮气末样本进行取样，或可对多个呼吸进行取样，或可对具有特定呼吸剖面的呼吸进行取样，其全部针对用户选择并执行的诊断测试而优化。测试可针对血液学失调(例如针对溶血的ETCO测量)、饮食失调(例如氢测量)、代谢失调(例如糖尿病)、呼吸失调(例如哮喘)、法医学应用及行为筛查应用等。

图8描述替代气动控制***，其中将所关注样本隔离在V2与V3之间的管18中，此后阀V2从端口a打开改变为端口b打开且反转泵方向并将样本推动到传感器14。

图9描述图8中的***的变化形式，其中样本被运送到可移除收集容器23以进行机外分析。样本通过止回阀、自密封端口等等在容器23中受到保护。

图10描述替代气动控制***，其中不想要的气体在V2端口a与V3端口a之间投送，且其中想要的气体在V2与V3的端口b之间投送且放置于样本管18中。想要的气体样本可如先前所描述进行机内或机外分析。

图11描述替代气动控制***，其中在管18周围使患者气体转向在V2端口c与V3端口a之间穿过管20，直到所要气体区段由传感器S1识别出为止。当此所要区段到达V2时，适当阀切换发生，且将所要样本投送到V2端口c与V3端口a之间的管18中。

图13描述图11的***的变体，其中存在充当通气孔的阀V10，所述通气孔用以排空V2与V10之间的任何不想要的气体，使得最终放置于收集装置3中的所得样本不被其它气体稀释或污染。图12描述基于二氧化碳测定及气道压力的典型呼吸曲线，且展示在一呼吸周期内的通过图13中所展示的设备吸取的不同气体区段。在图12中，T(PET)是潮气末前的时间；T(ET)是潮气末时间；T(I)是吸气时间；T(E)是吐气时间；T(PE)是吐气后的周期。上部曲线图指示基于二氧化碳测定信号的典型呼吸曲线，且下部曲线图指示基于基于呼吸压力的典型呼吸曲线。在曲线图中相应示意性地描绘对应于图13中的气体区段的主要不同呼吸气体区段。图14在时间比例上描述一系列呼吸(如通过二氧化碳测定信号所描绘)，且展示在此系列的呼吸中定为图13中所展示的实例的目标的呼吸(呼吸n)。

图15描述图4及10中所展示的***的样本容器，其中所述样本容器借助可以可移除方式附接的自密封连接器附接到收集装置，使得所述容器可在不污染样本的情况下自由地移除。图16展示填充有所要样本(在此实例中，来自图14的呼吸n的潮气末气体)的图15的样本容器。举例来说，容器的类型可为具有密封或自密封入口及出口的管、仅具有入口的气密注射器、首先借助自密封入口排空且任选地经由其内部真空向内吸取样本的管、具有密封或自密封入口及出口的***于样本管18的适当位置的管、在一端上具有阀的管或隔室。

图17展示对图13的替代方案，其中样本被吸取到注射器或类似装置(例如透明小容器或吸移管)中以进行机外分析。以此方式，可针对对患者的填充检查而相应地填充及标示多个注射器。此实施例可结合图7中所描述的用户可设置输入一起使用。图18展示图13的***的变体，其中存在用以收集及分析多个样本的多个阀及收集容器。

图1到18中所描述的***可用于收集及测量潮气末气体样本以及来自呼吸的其它区段的样本。举例来说，其可用于测量呼吸中的CO或其它气体(例如H₂、NO及其它)。其可用于测量呼吸中的其它非气态物质以及气态标记。成分分析及呼吸型式感测可为两个不同传感器或一个传感器。所述***可用于收集及测量呼吸的潮气末区段中的分析物或吐气循环(例如，举例来说，中间气道)的其它区段。可使用此***评估或诊断大量临床综合征。

图19到32描述任选设备及方法，其中当耦合到对象的呼吸通路(例如耦合到嘴)时被动地收集呼吸样本。

存在现有技术中所描述的用于获得潮气末呼吸样本以进行肺泡气体的分析的两种技术。一些呼吸分析装置使用患者的受控的呼吸保持及受迫的呼气机动而将呼吸样本采集到收集装置中。其它呼吸分析装置通过将真空施加到与患者的吐气流连通的取样管而从患者采集呼吸样本。这两种技术均具有限制。在呼吸保持机动的情况中，呼吸保持自身可更改肺中的气体的浓度水平，且因此可提供对所评价的基础状况的不准确理解。此外，机动需要确保收集到均质潮气末气体，且患者(举例来说)在呼气的一半当暂停以抵靠收集装置压住其嘴唇时不用其鼻子呼吸。另外，测试对象或患者可能不会恰当地遵循机动指令，或可能由于未严格遵守指令而存在测试之间的可变性。或者，如果执行紧接的机动以收集样本，那么无法知晓患者的肺中的气体浓度何时达到呼吸平衡且准备好进行测试。

在经由真空及取样管进行收集的情况中，此技术已被证明为可靠且准确的，然而，可能未针对现场部署而优化。

在图19到32中，描述消除呼吸保持机动的需要及相关缺陷的取样装置。另外，一些实施例收集相对大的潮气末气体样本，且可以最小成本及最大可靠性来对警告及非警告患者两者以及所有年龄的患者使用。一些实施例进一步基于既定用途及临床应用而允许样本收集的灵活性，例如可配置样本收集容积、来自呼吸曲线的不同区段的样本收集及仅对表示针对特定临床应用应取样的呼吸类型的呼吸进行取样的验证。实施例可被设计为仅出于最大简化的目的而不需要机械部件的被动***，或可包含一些机电部件及控制***以在用于更严格临床应用中时实现增加的智能。

图19描述***的实施例。展示新颖呼吸直通设备。用户将嘴套件应用到其嘴且仅正常地呼吸。吸入空气通过未减弱的吸气入口行进进入，在吸气支路中穿过单向吸气止回阀Vi，且经由嘴套件进入呼吸道中，如图20中所展示。呼出空气通过嘴套件行进离开呼吸道，在吐气支路中穿过单向吐气止回阀Ve1，且通过单向吐气止回阀Ve2离开设备，如图21中所展示。用户正常且自然地呼吸，且设备不会固有地改变呼吸力学。鼻夹可应用于鼻子以确保所有呼吸是通过嘴。在任何给定时间，设备可从嘴退出，且按定义，只要用户已在所述设备在适当位置中的情况下呼吸一次或多次呼吸，吐气气体就必须驻留在Ve1与Ve2之间的样本收集区域中。所述设备通常经设计使得气体通路在不增加呼吸阻力的情况下尽可能小，使得设备不更改呼吸力学及呼吸平衡。这种情况可在不具有任何明显呼吸阻力的情况下以约3/8”到3/4”的气体通路直径完成。设备中的不同区段经设计以在Vi与T形管之间、在嘴套件中及在T形管与Ve1之间具有最小容积以避免不必要的死空间且以便将来自呼气最末尾的气体放置于Ve1与Ve2之间。可通过提取端口提取样本以进行分析。所述设备是多用途的，且可取决于临床应用而以不同方式使用。举例来说，患者可“正常地”呼吸以便收集来自正常潮气容积呼吸的气体样本。或者，患者可“深度地”呼吸以收集吐气储备容积气体样本。尽管在此应用中所述设备展示为具有嘴套件患者接口，但可使用其它呼吸道接口，例如鼻罩、鼻枕、鼻插管、面罩、用于气管的管、用于支气管的管、支气管镜或其它接口。尽管展示在对象的自发通气期间的实例，但可通过将***耦合到机械通气的对象(例如通过附接到呼吸回路)而在进行很少修改或不进行修改的情况下使用所述***。

图22展示可如何从吐气支路提取样本以进行分析的实例，其(举例来说)使用附接到自密封端口的注射器型装置且将样本吸取到其被保留在其中直到执行分析为止的注射器中。在收集及现场应用的某一点，注射器可包含(举例来说)在暴露于针对其对患者进行测试的分析物时更改颜色的传感器介质(举例来说，具有恰当化学性质的纸或塑料)。图23展示用以通过从设备的吐气支路移除样本收集区域而将样本传送到仪器以进行成分分析的替代方式。如果情形需要，那么可从同一患者获得多个样本。

图19到23中所描述的设备可经设计以从呼气循环的特定区段收集气体样本。在图24中，展示基于气道流量测量随时间而变的典型呼吸曲线，其具有曲线的吸气区段及曲线的吐气区段。图25是来自图24的典型呼吸的曲线的更详细视图，其图解性地展示呼吸曲线的吐气区段可分解成多个不同区段。在所展示的实例中，其被划分成三个区段-开始、中间及末尾，但呼气可划分成更多或更少区段。每一区段具有含有若干气体浓度的不同混合的可能。在一个实施例中，期望从正常潮气容积呼吸收集呼气的潮气末区段或最后第三区段以进行测量。来自患者的此容积量在图25中由流动曲线下方的区域或V(E3)表示。在此情况中，图26中所展示的设备的区段(区段V(1)、V(2)、V(3)及V(4))的额外容积比容积V(E3)小是重要的，以便确保图26中的V(4)仅含有来自呼气末尾的气体。举例来说，呼气可为500ml，且呼气的最后第三部分可为150ml，且V(1)可为15ml，V(2)可为20ml，V(3)可为5ml，且V(4)可为75ml，从而在确保所收集样本将为来自目标区段的纯粹样本方面赋予设备30％的安全因数。

可存在(举例来说)测试不同尺寸的患者及因此测试介于从5ml到750ml的范围内的不同V(E3)的***的某种灵活性的需要。或者，举例来说，测试可需要从吐气循环获得更多或更少精确气体区段。在一些情况中，这由不同尺寸的收集设备处理。在其它情况中，收集容积范围上的此需要可由可调整设备处理以调整到V(E3)的容积。如图27中所展示，可取决于预期V(E3)容积而调整及增加或减小吐气支路中的样本收集区域容积。所述调整可通过可替换区段或通过可移除区段(举例来说，借助螺纹或密封滑块)或通过可与不同尺寸的模块切换的模块吐气支路而实现。在后一种情况中，设备可经提供作为套件的部分，其中不同尺寸的吐气支路经指示用于不同测试需要。另外，样本收集区域可包含分度标记向用户指示设备被调整或设置成的容积。替代地或另外，设备可出于从不同百分比的呼气末尾收集气体样本的目的而为可调整的。举例来说，如图28中所展示，呼气的第二半可划分成四个或五个分段，且对图27中所展示的设备的调整比例可对应于这些分段中的每一者。图27中的吐气支路的容积的设置越精细，来自图28中所展示的吐气循环的气体收集可越精确。

在一些情况中，期望或需要增加对设备的某种控制成熟度，以便自动确保适当地捕获来自适当呼吸的适当样本。在图29中所展示的此实施例中，用电控制的三向电磁阀替换图19的单向吐气阀Ve1。当患者通过设备呼吸时，不期望对其进行取样的呼吸穿过如图29中所展示的三向阀的端口b呼出，且期望对其进行取样的呼吸穿过如图30中所展示的三向阀的端口a呼出。呼吸传感器放置于呼吸气体流动路径中以测量呼吸型式，使得可基于阈值、准则及算法而将呼吸分类为适当或不适当。来自呼吸传感器的此信息由控制***用于如所期望通过使特定呼吸投送穿过端口b且使其它呼吸投送穿过端口a而相应地控制三向阀。举例来说，呼吸传感器可为流动传感器、温度传感器、压力传感器或气体成分传感器。由于设备具有某种复杂度及成本，因此嘴套件可为一次性的且其余部分为可再使用的，在此情况中，嘴套件包含双向细菌过滤器以防止用户之间的交叉污染。可在患者之间使用简单的清除套件及程序以移除来自前一患者的任何残余患者气体，以避免下一患者的样本污染。在图31中，绘制一系列呼吸的随时间而变的来自图29及30的呼吸传感器的呼吸参数信号。设备的控制***中的算法确定哪些呼吸被拒绝进行取样，及哪一呼吸被定为目标(在此情况中是呼吸18)。举例来说，在呼吸17从端口b排出之后，可将三向阀切换到端口a，接着呼吸18穿过端口a排出且进入样本收集区域中，接着将所述阀再次切换到端口b，从而将来自呼吸18的潮气末样本保留在样本收集区域中，且防止来自其它呼吸的污染。然而，在呼吸18完成之后，控制***通过使用来自传感器的信息而确认呼吸18仍为对取样来说适当的呼吸。如果此情形被肯定地确认，那么样本收集完成且用户可在任何时间移除设备，否则，如果决定样本终究不适当，那么重复找出适当呼吸的过程且最终用来自下一目标呼吸的样本取代样本收集区域中的来自呼吸18的样本。在额外实施例中，控制***可结合呼吸传感器及三向阀一起用于通过三向阀的恰当切换及时序而在样本收集区域中收集多个呼吸的潮气末区段。

在一些情况中，获得来自特定类型的呼吸的样本可为重要的。举例来说，在叹气呼吸之后、或某一其它类型的呼吸之后的呼吸、或者在针对即将到来的诊断测试所选择的特定类型的呼吸型式期间或之后。在这些情况中，使用控制***及适当算法来捕获适当样本。可包含允许用户输入特定取样协议的用户接口，且***接着自动做出必要调整且算法改变以便进行所要测试。***还可为适应性的，且自动或半自动适于主导的临床情形及状况。所选择的特定分析将自动启用适当控制***及算法以相应地工作。举例来说，可对潮气末样本进行取样，或可对多个呼吸进行取样，或可对具有特定呼吸剖面的呼吸进行取样，其全部针对所执行的诊断测试而优化。对吐气支路的调整可允许样本收集区域收集来自吐气循环的气体的不同部分，举例来说，来自中间气道的气体区段而非如先前实施例中所描述的潮气末区段。吐气支路中的阀的位置连同呼吸传感器所测量的呼吸速率及呼吸容积可规定在阀之间隔离吐气气体的何种区域以进行分析。

在图32中，展示替代实施例，其中图26中所展示的容积V(3)是可调整的，以便设置设备以收集来自呼出气体的特定呼吸区段。举例来说，设备可经设置以获得除固有地留在嘴套件及T形管中的最后35ml之外的最后50ml的吐气气体。或者，举例来说，设备可经设置以获得50ml的气体，其中100ml的吐气气体仍在其后面。或者，举例来说，设备可经设置以通过将V(3)增加到415ml而获得来自呼气的开始的50ml样本。此调整可手动、自动或半自动地进行，或替代地可使不同设备可用于每一情形。图32中所展示的调整可任选地通过将此调整特征与图29到31中所展示的其中可使用呼吸信号测量来调整容积的实施例整合在一起而执行。在此情况中，将可为电池供电的简单电机或滑动机构内建于设备的吐气支路中。

图19到32中所描述的***可用于收集及测量潮气末气体样本以及来自呼吸的其它区段的样本。举例来说，其可用于测量呼吸中的CO或其它气体，例如H₂、NO及其它。其可用于测量呼吸中的其它非气态物质以及气态标记，且用于收集以测量来自吐气循环的不同部分的气体区段。取决于所要测试，所述***可适用于任何类型的呼吸及患者接口，且适用于受迫呼吸机动或自发呼吸。

Claims (20)

1.一种用以测量呼出呼吸的气体样本中的分析物的水平的***，所述***包括：

泵，其用以从患者吸取气体流；

呼吸检测器，其用以测量所述气体流中的呼吸信号；

从所述呼吸检测器到所述泵的主要通道；

分支通道，其与所述主要通道平行，其中所述分支通道在两端处连接到所述主要通道，使得经由所述分支通道吸取的气体可绕过所述主要通道的第一部分；

分析物成分传感器，其流体地连接到所述分支通道；

排气口，其在所述泵下游，其中经由所述分支通道吸取的气体经由所述排气口离开，且其中经由所述主要通道的所述第一部分吸取的气体经由所述排气口离开；

处理器，其基于所述呼吸信号确定可接受呼吸且基于所述呼吸信号确定所述可接受呼吸的所要区段的位置；及

控制***，其用以使所述所要呼吸区段向所述通道及所述分析物传感器转向。

2.根据权利要求1所述的***，其中旁路通道的子区段是可隔离及可移除的，使得可捕获且可从所述***移除所述所要呼吸区段。

3.根据权利要求1所述的***，其中所述分析物成分传感器定位于所述旁路通道的侧通道中。

4.根据权利要求1所述的***，其中所述分析物传感器定位于所述通道内部。

5.根据权利要求1所述的***，三向阀位于所述旁路通道的上游端上。

6.根据权利要求1所述的***，三向阀位于所述旁路通道的下游端上，其中所述控制***操作所述三向阀以使穿过所述旁路通道或穿过所述主要通道的所述第一部分的流转向。

7.一种呼吸取样设备，其包括：

患者接口；

吸气入口；

吐气出口；

三向接头，其流体地连接到所述患者接口、所述吸气入口及吐气出口；

吸气单向阀，其允许从所述吸气入口到所述三向接头的流动；

第一吐气单向阀，其允许从所述三向接头到所述吐气出口的流动；及

第二吐气单向阀，其允许从所述三向接头到所述吐气出口的流动，其中所述第二吐气单向阀定位于所述第一吐气单向阀下游。

8.根据权利要求7所述的呼吸取样设备，其进一步包括定位于所述第一吐气单向阀与所述第二吐气单向阀之间的气体样本提取端口。

9.根据权利要求7所述的呼吸取样设备，其进一步包括处于所述三向接头与所述吐气出口之间的可移除室。

10.根据权利要求7所述的呼吸取样设备，其中所述设备的气体通路的直径介于0.375英寸到0.75英寸之间。

11.根据权利要求7所述的呼吸取样设备，可调整区段处于三向接点与所述吐气出口之间。

12.一种呼吸取样设备，其包括：

患者接口；

吸气入口；

三向阀；

三向接头，其流体地连接到所述患者接口、吸气入口及所述三向阀；

吸气单向阀，其允许从所述吸气入口到所述三向接头的流动；

第一吐气出口；

第二吐气出口，其中所述三向阀流体地连接到所述第一吐气出口、所述第二吐气出口及所述三向接头；

吐气单向阀，其允许从所述三向阀到所述第二吐气出口的流动；

呼吸传感器；

处理器，其从所述呼吸传感器接收信号，基于所述信号识别呼吸样本，且使流从所述第一吐气出口向所述第二吐气出口转向使得所述呼吸样本不流动穿过所述第一吐气出口。

13.根据权利要求12所述的呼吸取样设备，其进一步包括定位于所述三向阀与所述吐气单向阀之间的气体样本提取端口。

14.根据权利要求12所述的呼吸取样设备，其进一步包括处于所述三向阀与所述吐气出口之间的可移除室。

15.根据权利要求14所述的呼吸取样设备，其中所述可移除室包括所述吐气出口。

16.根据权利要求12所述的呼吸取样设备，其中所述呼吸传感器定位于所述吸气患者接口与所述三向阀之间。

17.根据权利要求12所述的呼吸取样设备，其进一步包括可移除嘴套件。

18.根据权利要求12所述的呼吸取样设备，其中所述设备的气体通路的直径介于0.375英寸到0.75英寸之间。

19.根据权利要求12所述的呼吸取样设备，可调整区段处于三向接点与所述吐气出口之间。

20.根据权利要求19所述的呼吸取样设备，其进一步包括所述可调整区段上的分度标记。