借助氣相色譜-離子遷移譜測量人體呼出空氣的方法
【專利摘要】借助氣相色譜?離子遷移譜測量人體呼出空氣的方法，其中使呼出空氣樣品經(jīng)由樣品入口(9)和多路閥(2)進(jìn)入樣品回路(16)，然后借助載氣從樣品回路中經(jīng)由多路閥輸送通過氣相色譜柱(3)進(jìn)入離子遷移譜儀(4)并且進(jìn)行測量，所述方法提供可靠和正確的測量結(jié)果。所述方法由此實現(xiàn)，在將呼出空氣樣品引入樣品回路之前，a)首先用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子遷移譜儀和樣品回路，然后如此切換多路閥，使得吹掃氣體進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測量，b)然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且如此切換多路閥，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測量，c)然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子遷移譜儀和樣品回路，并且如此切換多路閥，使得增濕的吹掃氣體進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測量，d)終止增濕的吹掃氣體供應(yīng)并且將呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路，并且借助載氣輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子遷移譜儀并且進(jìn)行測量。
【專利說明】借助氣相色譜-離子遷移譜測量人體呼出空氣的方法
[0001]本發(fā)明涉及借助氣相色譜-離子迀移譜測量人體呼出空氣的方法，其中使呼出空氣樣品經(jīng)由樣品入口和多路閥進(jìn)入樣品回路然后借助載氣從樣品回路中經(jīng)由多路閥輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量。
[0002]借助于不同分析方法檢測人體呼吸空氣中的揮發(fā)性有機化合物有大量描述。研究項目中也已經(jīng)使用了離子迀移譜儀以及其與氣相色譜預(yù)分離的結(jié)合。
[0003]因此例如由Journal of Chromatography A( 1084(2005)，第145至 151 頁)已知一種方法，所述方法具有權(quán)利要求1的前序部分的特征。
[0004]然而對于醫(yī)院、護理機構(gòu)以及診所中的常規(guī)使用，這些分析方法的適用性始終有限，因為不保證可靠的測量并且經(jīng)常造成背景(清潔劑、其它雜質(zhì))的測量或測量結(jié)果的錯誤歸類。此外經(jīng)常在氣相色譜柱的后續(xù)測量中才根據(jù)在測量系統(tǒng)的管道處的吸附洗脫不同的揮發(fā)性化合物(例如酮)和其它組分，并且使實際結(jié)果失真。
[0005]這些在其它方面有希望的方法的結(jié)果尚不能勝任常規(guī)使用的要求，從而使得氣相色譜-離子迀移譜(其優(yōu)點在于其敏感性)在其科學(xué)可接受性方面存在問題。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供借助氣相色譜-離子迀移譜測量人體呼出空氣的方法，所述方法提供可靠和正確的測量結(jié)果。
[0007]在開篇提及的所述類型的方法的情況下，根據(jù)本發(fā)明以如下方式實現(xiàn)所述目的:在將呼出空氣樣品引入樣品回路之前
[0008]a)首先用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，然后如此切換多路閥，使得吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量，
[0009]b)然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且如此切換多路閥，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量，
[0010]c)然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，并且如此切換多路閥，使得增濕的吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量，
[0011]d)終止增濕的吹掃氣體供應(yīng)并且將呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路，并且借助載氣輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方法因此通過這樣設(shè)置，從而可靠地避免實際測量之前的污染和錯誤測量:在真實呼吸空氣測量之前首先依次進(jìn)行上述步驟，即在第一方法步驟中進(jìn)行傳感器(氣相色譜柱和離子迀移譜儀)的自由測量而無樣品測量，在第二步驟中測量環(huán)境空氣并且在第三步驟中用增濕的吹掃氣體作為樣品進(jìn)行系統(tǒng)的自由測量，使得在通過吹掃過程除去污染物之后考慮測量系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)以及環(huán)境條件，即獲得測量系統(tǒng)參數(shù)(例如反應(yīng)離子峰(RIP))以及環(huán)境空氣的組成或特性和水分含量，從而在呼出空氣樣品的后續(xù)測量和評價中考慮該獲得的參數(shù)。
[0013]為了在測量結(jié)束之后避免呼吸空氣樣品污染，優(yōu)選的設(shè)計為在呼吸空氣樣品的測量之后用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀、樣品回路和樣品入口。該吹掃維持足夠長的時間，直至進(jìn)行新的呼吸空氣測量過程或關(guān)閉測量裝置。
[0014]在特別優(yōu)選的實施方案中設(shè)計為，使用肺活量計作為樣品入口。為了有效和可再現(xiàn)的取樣，優(yōu)選使用醫(yī)學(xué)肺活量計，其傳感器整合至手持殼體從而進(jìn)行C02/02和體積流量的精確和直接的數(shù)據(jù)記錄。用于真實測量裝置的過渡軟管在測量過程之外用吹掃氣體吹掃并且優(yōu)選加熱，從而可以避免冷凝并且清潔污染。
[0015]在此優(yōu)選設(shè)置的是，檢查呼出空氣通過肺活量計的流量，當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定極限值時中斷到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)。當(dāng)例如患者不能在肺活量計中吹入足夠的呼吸空氣時，中斷呼出空氣供應(yīng)從而避免環(huán)境空氣進(jìn)入測量系統(tǒng)。對于肺活量計的預(yù)定流動條件，可以例如設(shè)置時間間隔作為極限值。因此可以例如設(shè)置成僅需向肺活量計的吹嘴持續(xù)呼氣數(shù)秒。當(dāng)呼出過程中斷或提前終止時，中斷呼出空氣供應(yīng)。
[0016]替代性地可以設(shè)置的是，檢查呼出空氣通過肺活量計的流量，只有在超過預(yù)定極限值時才開啟到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)?；颊咭虼丝梢远啻魏舫鲚^小體積，所述體積然后加合，從而提供進(jìn)入樣品回路的足夠大的樣品體積(呼吸空氣)。
[0017]還優(yōu)選設(shè)置的是，經(jīng)由另外的氣體入口將校準(zhǔn)氣體或測試氣體或來自樣品容器的外部呼吸空氣樣品引入多路閥。
[0018]下文借助附圖示例性地詳細(xì)解釋本發(fā)明。
[0019]圖1至6中顯示了借助氣相色譜-離子迀移譜測量人體呼出空氣的測量裝置在不同測量階段中的示意圖。
[0020]測量裝置首先具有肺活量計I，所述肺活量計I經(jīng)由換向閥Vl和管道LI與多路閥(在所述實施例中為6路閥2)連接。6路閥2的六個入口或出口用&、13、0、(1、6、f表示。6路閥2的入口或出口 c、d上連通樣品回路16。6路閥2的出口 e經(jīng)由管道L2與氣相色譜柱3 (優(yōu)選多毛細(xì)管柱)流體連接，所述氣相色譜柱3的出口經(jīng)由管道L3與離子迀移譜儀4的離子室連接。離子迀移譜儀4的漂移氣體入口與管道L4連通，所述管道L4配置有用于漂移氣體的電子壓力調(diào)節(jié)器5。管道L4以分支管道的形式與氣體供應(yīng)管道L5流體連接，所述氣體供應(yīng)管道L5的端部與氣體入口 14連接。此外，管道L6從管道L5分支，所述管道L6配置有用于載氣的電子壓力調(diào)節(jié)器6。管道1^6在6路閥2的入口 b處終止。
[0021]因此在所述實施例中，對于載氣和漂移氣體僅設(shè)置氣體入口14，即在所述實施例中載氣和漂移氣體相同，例如氮氣或合成空氣。從管道L5還分支管道L7，所述管道L7可以經(jīng)由換向閥V2與氣體出口 13或管道L8連接。管道L8經(jīng)由另一個換向閥V3與管道L9或管道LlO連接。管道LlO經(jīng)由換向閥V4與管道Lll或與管道L12連接，所述管道Lll與6路閥2的接口 f連通，所述管道L12中設(shè)置栗7并且在樣品出口 11處終止。如通過圖2可知，管道L9連通至外部水瓶8并且通往轉(zhuǎn)向閥V2。
[0022 ] 肺活量計I處的樣品入口用9表示，肺活量計I的轉(zhuǎn)向閥VI經(jīng)由管道L13連通至校準(zhǔn)入口 1。此外，離子迀移譜儀4的氣體出口用15表示。
[0023]圖1至6中顯示了不同的方法階段。根據(jù)6路閥2和其它閥V1、V2、V3、V4的閥位分別僅開啟各個管道，開啟的(即激活的)管道在圖1至6中以實線顯示。相反，未激活的管道以虛線顯示。
[0024]用于吹掃和獲得離子迀移譜儀4的最佳結(jié)果的可以經(jīng)由氣體入口14引入的漂移氣體通過電子壓力調(diào)節(jié)器5控制。引導(dǎo)經(jīng)由氣相色譜柱3然后進(jìn)入離子迀移譜儀4的樣品載氣受到電子壓力調(diào)節(jié)器6的控制。兩種氣體(漂移氣體和樣品載氣)(例如氮氣或合成空氣)以單獨路徑到達(dá)氣體出口 15。離子迀移譜儀4以及氣相色譜柱3以及6路閥2優(yōu)選進(jìn)行溫度控制。
[0025]只要不進(jìn)行呼吸空氣或測試氣體/校準(zhǔn)氣體的測量，就用吹掃氣體吹掃測量系統(tǒng)。為了整個系統(tǒng)的清潔，吹掃氣體還另外吹掃通過肺活量計I，從而避免之前測量的物質(zhì)吸附在內(nèi)部管道L1、L7、L8、L10和L11，閥Vl和V4，樣品回路16和6路閥2的接口 a、b、c、d、e、f上。
[0026]借助栗7將氣體樣品吸入系統(tǒng)。可以直接通過在插在肺活量計I的支持器中的可拆卸吹嘴中呼氣從而進(jìn)行呼吸空氣的取樣。經(jīng)由優(yōu)選加熱的導(dǎo)管LI將樣品傳輸至6路閥2。替代性地，出于校準(zhǔn)的目的，樣品也可以從氣體瓶或氣體樣品容器經(jīng)由校準(zhǔn)入口 10進(jìn)入管道L13。
[0027]為了測量來自呼吸空氣或測試氣體源的氣體樣品，在圖1顯示的6路閥2的基本設(shè)置下，載氣永久性地吹掃通過氣相色譜柱3。樣品氣體經(jīng)由肺活量計9或經(jīng)由校準(zhǔn)入口 10借助栗7抽吸通過樣品回路16。在該位置下，樣品氣體從肺活量計I或校準(zhǔn)入口 10直接到達(dá)氣體出口 11。
[0028]為了進(jìn)行真實測量，通過切換6路閥2將樣品回路16中的樣品輸送至氣相色譜柱3然后傳輸至離子迀移譜儀4。載氣運送樣品回路16中的呼吸氣體樣品并且進(jìn)一步到達(dá)氣相色譜柱3，在氣相色譜柱3中樣品中存在的物質(zhì)根據(jù)其保留時間相應(yīng)地分離。洗脫物質(zhì)經(jīng)由管道L3導(dǎo)入離子迀移譜儀4的離子室。
[0029]為了有效和可再現(xiàn)的取樣，使用醫(yī)學(xué)肺活量計I，其傳感器整合至手持殼體從而進(jìn)行C02/02和體積流量的精確和直接的數(shù)據(jù)記錄。在基本設(shè)置中，連接管道LI被吹掃氣體充滿并且加熱，從而避免冷凝，并且可以清潔污染。切換6路閥2和因此的取樣的時間點可以根據(jù)分析問題經(jīng)由呼吸空氣的C02/02或體積流量測量通過肺活量計I和測量裝置的控制器之間的通訊進(jìn)行改變/優(yōu)化并且儲存在程序流程中。
[0030]測量系統(tǒng)的不同的系統(tǒng)設(shè)置和因此的測量方法過程如下:
[0031]圖1中顯示了基本設(shè)置，吹掃氣體(漂移氣體以及樣品載氣)從氣體入口14經(jīng)由激活管道(實線)一方面作為漂移氣體流動通過離子迀移譜儀4，另一方面經(jīng)由6路閥2的相應(yīng)切換的入口或出口 b、e作為樣品氣體流動通過氣相色譜柱3和離子迀移譜儀4并且進(jìn)一步經(jīng)由6路閥2的相互切換的接口 f、d、c和a流動通過樣品環(huán)路16和肺活量計I。因此在所述基本設(shè)置中，所有系統(tǒng)組件被吹掃氣體流過。
[0032]為了開始呼吸空氣測量，在根據(jù)圖1的該基本設(shè)置中進(jìn)行系統(tǒng)的自由測量，即在吹掃系統(tǒng)組件的過程中可以說吹掃氣體作為樣品氣體進(jìn)入離子迀移譜儀4的離子室并且在離子迀移譜儀4中測量吹掃氣體。
[0033]測量值相應(yīng)地儲存在系統(tǒng)控制器中并且在之后的樣品測量或測量評價中進(jìn)行考慮O
[0034]在第二方法步驟中，終止吹掃氣體供應(yīng)并且如此切換多路閥2，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱3進(jìn)入離子迀移譜儀4并且在該處進(jìn)行測量。為此，栗7抽吸環(huán)境空氣使其通過肺活量計I至氣密性樣品回路16。多路閥2然后處于圖4中顯示的切換位置。然后6路閥切換成圖中3顯示的位置，使得樣品(在該情況下為環(huán)境空氣)傳輸至氣相色譜柱3并且進(jìn)一步傳輸至離子迀移譜儀，并且記錄測量數(shù)據(jù)。相應(yīng)地將環(huán)境空氣的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0035]在第三方法步驟中，然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱3、離子迀移譜儀4和樣品回路16。該情況顯示于圖2，經(jīng)由氣體入口 14進(jìn)入的吹掃氣體經(jīng)由管道L8通過外部水瓶8進(jìn)入并且加濕并且因此還進(jìn)入樣品回路16。然后6路閥2切換成圖中3顯示的位置，使得樣品(在該情況下例如為增濕的N2或合成空氣)進(jìn)一步傳輸至氣相色譜柱3和傳輸至離子迀移譜儀4，并且記錄測量數(shù)據(jù)。所述第三方法步驟的測量數(shù)據(jù)也被儲存并且相應(yīng)地在呼吸空氣樣品的后續(xù)評價中進(jìn)行考慮。
[0036]然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且在最后一個步驟中將患者的呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路16。在圖4中顯示的6路閥2的切換位置下，呼吸空氣從肺活量計I進(jìn)入樣品回路16。在此，呼吸空氣樣品通過栗7抽吸。
[0037]在此對患者提出的軟件技術(shù)要求是向肺活量計I的吹嘴連續(xù)呼吸，從而充滿樣品回路16。例如要求向肺活量計I的吹嘴持續(xù)呼吸6秒。如果患者不能進(jìn)行預(yù)定呼出程序和/或在預(yù)定時間內(nèi)中斷，閥Vl切換回去并且栗7的栗控制器中斷抽吸過程。這避免了環(huán)境空氣進(jìn)入系統(tǒng)。
[0038]相反，當(dāng)呼出空氣正確進(jìn)入樣品回路16時，在充滿樣品回路16之后多路閥2切換成根據(jù)圖3的位置，并且呼吸空氣樣品由載氣輸送通過氣相色譜柱3進(jìn)入離子迀移譜儀4，并且在該處進(jìn)行測量。然后進(jìn)行呼吸空氣樣品的測量值評價同時考慮之前的測量。
[0039]如果患者不能例如向肺活量計I的吹嘴持續(xù)呼吸6秒，則在軟件技術(shù)上存在加合單個較小體積的可能性，其中在每次呼出程序之后閥Vl切換回去并且僅在提供足夠大的總體積時才切換6路閥2并且使樣品從樣品回路16進(jìn)入柱3然后進(jìn)入離子迀移譜儀4。
[0040]在終止呼吸氣體樣品的供應(yīng)之后切換成根據(jù)圖1的基本設(shè)置，S卩，使吹掃氣體流過系統(tǒng)組件，然后開始新的測量循環(huán)或關(guān)閉測量裝置。
[0041]圖5和6中顯示了另外的方法流程，當(dāng)經(jīng)由校準(zhǔn)入口10引入時，用于測量測試氣體/校準(zhǔn)氣體或來自外部樣品容器的樣品。從根據(jù)圖1的基本設(shè)置出發(fā)，終止吹掃氣體供應(yīng)并且肺活量計I和校準(zhǔn)入口 10之間的閥Vl從肺活量計I切換至校準(zhǔn)入口 10并且使氣體流改道。在此，多路閥2首先處于根據(jù)圖6的位置。在此，栗7從校準(zhǔn)入口 10抽吸至樣品回路16。然后6路閥切換成圖中5顯示的位置，使得樣品(在該情況下為測試氣體或校準(zhǔn)氣體或樣品氣體)從外部容器輸送至氣相色譜柱5并且進(jìn)一步傳輸至離子迀移譜儀4，并且記錄測量數(shù)據(jù)。所述另外的方法步驟結(jié)束之后，測量系統(tǒng)重新恢復(fù)至根據(jù)圖1的基本設(shè)置(吹掃模式)。
【主權(quán)項】
1.借助氣相色譜-離子迀移譜測量人體呼出空氣的方法，其中使呼出空氣樣品經(jīng)由樣品入口和多路閥進(jìn)入樣品回路，然后借助載氣從樣品回路中經(jīng)由多路閥輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量， 其特征在于， 在將呼出空氣樣品引入樣品回路之前 a)首先用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，然后如此切換多路閥，使得吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量， b)然后終止吹掃氣體供應(yīng)并且切換多路閥，使得環(huán)境空氣通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量， c)然后用增濕的吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀和樣品回路，并且如此切換多路閥，使得增濕的吹掃氣體進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量， d)終止增濕的吹掃氣體供應(yīng)并且將呼出空氣樣品導(dǎo)入樣品回路，并且借助載氣輸送通過氣相色譜柱進(jìn)入離子迀移譜儀并且進(jìn)行測量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 在測量呼吸空氣樣品之后用吹掃氣體吹掃至少氣相色譜柱、離子迀移譜儀、樣品回路和樣品入口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 使用肺活量計作為樣品入口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 檢查呼出空氣通過肺活量計的流量，和在低于預(yù)定極限值時中斷到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 檢查呼出空氣通過肺活量計的流量，和只有在超過預(yù)定極限值時才開啟到樣品回路中的呼出空氣供應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項或多項所述的方法， 其特征在于， 經(jīng)由另外的氣體入口將校準(zhǔn)氣體或測試氣體或來自樣品容器的外部呼吸空氣樣品引入多路閥。
【文檔編號】G01N30/72GK105849551SQ201480071524
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月21日
【發(fā)明人】S·斯?fàn)柪章? T·沃特爾曼
【申請人】伊姆斯佩克斯診斷有限公司