МУНДШТУК ДЛЯ ТОЧНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЫДЫХАЕМОГО NO Российский патент 2018 года по МПК A61B5/08 

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

ПО данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки США № 61/707,070, Forzani и др., поданной 09.28.2012, которая озаглавлена «MOUTHPIECE FOR ACCURATE DETECTION OF EXHALED NO», заявка США номер 61/707,070 включена, таким образом, посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к мундштуку для точного обнаружения выдыхаемого оксида азота(II) (NO), данное изобретение относится к измерению компонентов на выдохе из нижних дыхательных путей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Выдыхаемый легочный оксид азота(II) (NO) может помогать при мониторинге легочных заболеваний. К сожалению, обнаружено, что при измерении выдыхаемого легочного оксида азота(II) (NO) возникают сложности, которые нужно преодолеть. Например, назальная концентрация NO может быть выше, чем альвеолярная концентрация NO, и, как результат, может происходить контаминация назальным NO.

Одна попытка предоставить решение для этой проблемы раскрыта авторами Silkoff и др. в публикации, озаглавленной «Marked flow-dependence of exhaled nitric oxide using a new technique to exclude nasal nitric oxide» (AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL CARE MEDICINE, том: 155, выпуск: 1, страницы: 260-267, опубликовано: январь 1997 года). В ней разработан способ измерения легочного NO, без назального NO, за счет того, что субъект должен поддерживать положительное давление на выдохе (предусматривает веленевую оболочку) в попытке предотвращать контаминацию назальным NO.

К сожалению, доступные способы с использованием выдоха против встречного давления 5 см H₂O или выше могут быть сложными для людей с ограниченным легочным усилием выдоха. Такие субъекты проявляют неспособность поддерживать постоянный поток на выдохе в течение нескольких секунд (например, для одного коммерчески доступного устройства требуется от 6 до 10 с). Кроме того, для существующих коммерческих устройств необходимо давление 10-20 см H₂O для того, чтобы осуществлять измерение, что делает сложным выполнение измерения, в частности, у детей.

В отличие от известных способов, сейчас представлен новый и оригинальный мундштук с низким встречным давлением для измерения NO, который преодолевает те сложности в этой области, которые не в достаточной мере устранены до настоящего времени.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ

Это краткое изложение приведено для того, чтобы представить подборку идей в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Это краткое изложение не предназначено ни для того, чтобы идентифицировать ключевые признаки заявленного объекта изобретения, ни для того, чтобы использоваться в качестве помощи при определении объема заявленного объекта изобретения.

Мундштук с низким встречным давлением для точного обнаружения выдыхаемого оксида азота(II) (NO) содержит:

трубчатое средство для приема выдоха субъекта;

средство окислительного фильтра, соединенное с трубчатым средством для приведения образца к требуемым условиям, где средство окислительного фильтра имеет выпуск и где трубчатое средство и средство окислительного фильтра работают для того, чтобы создавать встречное давление меньше чем 4 см H₂O; и

средство для измерения уровня одного или нескольких компонентов в выдохе, принимаемом из выпуска.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Хотя оригинальные признаки по изобретению конкретно изложены в приложенной формуле изобретения, изобретение, в отношении как организации, так и содержания, легче понять и оценить наряду с другими его объектами и признаками из следующего подробного описания в сочетании с чертежами, на которых:

На фиг. 1A представлена графическая иллюстрация измерения выдыхаемого NO.

На фиг. 1B представлен график концентрации NO и раскрытия дыхательных путей в зависимости от времени, как сообщалось в совместном заявлении American Thoracic Society (ATS) и European Respiratory Society (ERS).

На фиг. 2 схематически представлен пример конфигурации и изображения мундштука с низким встречным давлением.

На фиг. 3 приведено схематическое представление тестовой конфигурации для измерения встречного давления в мундштуке.

На фиг. 4 графически иллюстрированы данные встречного давления мундштука.

На фиг. 5 схематически представлен пример экспериментальной конфигурации корреляционного теста на NO устройстве.

На фиг. 6 схематически представлен пример электроники, используемой в экспериментальной конфигурации корреляционного теста на NO устройстве.

На фиг. 7 графически представлен пример графика корреляции между NO устройством и способом золотого стандарта.

На фиг. 8 представлен типичный график ответа датчика для одного цикла теста с периодами продувки и выборки.

На чертежах идентичные номера позиций идентифицируют схожие элементы или компоненты. Размеры и относительные положения элементов на рисунках не обязательно изображены в масштабе. Например, геометрические формы различных элементов и углы не изображены в масштабе, и некоторые из этих элементов произвольно увеличены и расположены для того, чтобы повышать разборчивость изображения. Кроме того, конкретные геометрические формы элементов, как изображено, не предназначены для того, чтобы нести какую-либо информацию относительно фактической геометрической формы конкретных элементов и выбраны лишь для простоты распознавания на изображениях.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В следующем раскрытии описаны несколько вариантов осуществления мундштука с низким встречным давлением для измерения NO. Некоторые признаки способов и систем в соответствии с образцовыми вариантами осуществления изложены и описаны на фигуре. Следует принимать во внимание, что способы и системы в соответствии с другими образцовыми вариантами осуществления могут включать дополнительные процедуры или признаки, отличные от тех, что показаны на фигуре. Образцовые варианты осуществления описаны в настоящем документе с учетом анализа легочного NO, Однако понятно, что эти примеры приведены с целью иллюстрирования принципов, и что изобретение не ограничено этим. Дополнительно, способы и системы в соответствии с некоторыми образцовыми варианты осуществления могут не включать все признаки, представленные на фигуре.

Если контекст не требует иного, на всем протяжении следующего описания и формулы изобретения, слово «содержать» и его вариации, такие как «содержит» и «содержащий», следует толковать в открытом, инклюзивном смысле, то есть как «включая в качестве неограничивающих примеров».

На всем протяжении этого описания указание на «один из примеров» или «образцовый вариант осуществления», «один из вариантов осуществления», «вариант осуществления» или комбинации и/или вариации этих терминов обозначает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные применительно к варианту осуществления, включены в по меньшей мере один из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Таким образом, появление фраз «в одном из вариантов осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах на всем протяжении этого описания не обязательно во всех случаях относится к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики можно комбинировать любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления.

Определения

В целом, как используют в настоящем документе, следующие термины имеют следующие значения, когда используют в рамках контекста сбора или анализа образца:

Как используют в настоящем документе, «множество» понимают как обозначение больше чем одного. Например, множество относится по меньшей мере к 3, 4, 5, 70 или больше.

Как используют в настоящем документе, «сотовый телефон» (или «смартфон») имеет свое общепринятое значение и включает любое портативное устройство, которое может совершать и принимать телефонные вызовы по и от публичной телефонной сети, которая содержит другие мобильные или стационарные телефоны по всему миру. Она также содержит мобильные устройства, которые поддерживают широкий спектр других услуг, таких как текстовые сообщения, программные приложения, MMS, электронная почта, доступ в интернет, беспроводную связь малой дальности (например, в инфракрасном диапазоне и Bluetooth).

Как используют в настоящем документе, «планшетный компьютер» имеет свое общепринятое значение и включает любой мобильный компьютер, включая полноценный мобильный компьютер, больше чем мобильный телефон или персональный цифровой помощник, встроенный в плоский чувствительный к прикосновениям экран и в первую очередь приводимый в действие посредством прикосновения к экрану, например, такой как планшетный компьютер Apple ipad®.

Примерные варианты осуществления

Авторы изобретения здесь зафиксировали свои собственные знания об NO, а также знания других, включая ATS/ERS, которые указывают на назальную контаминацию (если присутствует, может быть размыта). Далее, со ссылкой на фиг. 1A, графическая иллюстрация измерения выдыхаемого NO, опубликованная Kharitonov, «Exhaled and Nasal Nitric Oxide Measurements: Recommendations» (Eur Respir J 1997, том 10, стр. 1683-1693), иллюстрирует плато выдыхаемого NO. Согласно этому результату, встречное давление ~3 см H₂O (=2,3 мм рт. ст.) является достаточным для того, чтобы создавать стабильное плато NO в конце дыхания.

Вкратце, со ссылкой на фиг. 1B, представлен график концентрации NO и раскрытия дыхательных путей в зависимости от времени, как приведено в совместном заявлении American Thoracic Society (ATS) и the European Respiratory Society (ERS). См. «ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Lower Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide, 2005» (Am J Respir Crit Care Med, том 171, стр. 912-930, 2005). Следует отметить, что в профиле давления выдыхаемого NO плато NO по существу не изменено, когда ранний пик размыт. Здесь авторы изобретения использовали свои знания и приведенные данные для того, чтобы прийти к новой конфигурации мундштука с низким встречным давлением (в настоящем документе также обозначаемой как «рассматриваемое NO устройство» для измерения выдыхаемого NO).

Далее, со ссылкой на фиг. 2, схематически представлен пример мундштука с низким встречным давлением. Аппарат 1 мундштука с низким встречным давлением содержит дыхательную впускную трубку 5, соединитель 10, корпус 12 окислительного фильтра, первое множество фильтров 14A, второе множество фильтров 14B и выпускную трубку 20. Между первым и вторым множеством фильтров 14A, 14B упакованы фильтрующие частицы по меньшей мере двух типов, включающие фильтрующие частицы 15 первого типа и фильтрующие частицы 17 второго типа. В одном эффективном варианте осуществления корпус 12 фильтра, первое и второе множество фильтров 14A, 14B и фильтрующие частицы 15, 17 действуют в качестве окислительного фильтра.

В одном эффективном варианте осуществления внутренний диаметр корпуса 12 фильтра составляет по меньшей мере 18 мм и химические частицы содержатся в корпусе 12 фильтра. В одном эффективном варианте осуществления соединитель 10 можно изготавливать из акриловой трубки с внутренним диаметром по меньшей мере 9,6 мм и внешним диаметром по меньшей мере 12,6 мм. Соединитель 10 используют для того, чтобы направлять поток газа. В одном из вариантов осуществления первое и второе множество фильтров предпочтительно может содержать два куска войлока, выполненного из жесткого войлока, содержащего приблизительно 100% Eco-fi, полиэфирного волокна высокого качества, с диаметром 18 мм. Фильтры используют в качестве стопоров для того, чтобы удерживать химические частицы внутри корпуса фильтра мундштука. В предпочтительном варианте осуществления элементы работают в диапазоне низкого встречного давления меньше чем 4 см H₂O и более предпочтительно в диапазоне от 1 до 3 см H₂O.

При тестировании, как описано в деталях ниже, показано, что мундштук обладает способностью приводить к требуемым условиям дыхание с потоком 50 мл/с с сопутствующей ошибкой ±10% в условиях сбора образца при встречном давлении меньше чем 4 см H₂O. В одном из образцовых вариантов осуществления, дыхательная впускная трубка 5 содержит коммерческий элемент мундштука для сбора образца. Элементы окислительного фильтра действуют для того, чтобы обеспечивать приведение образца к требуемым условиям. В одном из образцовых вариантов осуществления корпус 12 окислительного фильтра выполнили из акриловой трубки с химическими частицами, упакованными внутри. Химические частицы двух типов использовали в окислительном фильтре: 1) десикант, который содержит 300 мг CaSO₄ (обозначает Drierite, артикул 23001, W.A. HAMMOND DRIERITE CO., LTD.) для снижения влажности при дыхании; и 2) окислитель, содержащий 300 мг твердого пористого субстрата, импрегнированного перманганатом натрия (доступный под торговым названием Purafil®) для того, чтобы обеспечивать оптимальное окисление газа. Среда Purafil® работает в широком диапазоне уровней влажности (например, от 10% до 95% относительной влажности).

Дополнительные примеры эффективных десикантов включают активированный оксид алюминия, аэрогель, бензофенон, бентонитовую глину, хлорид кальция, сульфат кальция, хлорид кобальта(II), сульфат меди(II), хлорид лития, бромид лития, сульфат магния, перхлорат магния, молекулярное сито, карбонат калия, силикагель, натрий, хлорат натрия, хлорид натрия, гидроксид натрия, сульфат натрия, сахарозу и т.п. Дополнительные примеры эффективных окисляющих средств включают кислород (O₂), озон (O₃), пероксид водорода (H₂O₂) и другие неорганические пероксиды, фтор (F₂), хлор (Cl₂) и другие галогены, азотную кислоту (HNO₃) и соединения нитратов, серную кислоту (H₂SO₄), пероксодисерную кислоту (H₂S₂O₈), пероксимоносерную кислоту (H₂SO₅), хлорит, хлорат, перхлорат и другие аналогичные соединения галогенов, соединения гипохлоритов и других гипогалогенитов, включая хозяйственный отбеливатель (NaClO), соединения шестивалентного хрома, такие как хромовая и дихромовая кислоты и триоксид хрома, хлорхромат пиридиния (PCC), и соединения хроматов/дихроматов, соединения перманганатов, такие как перманганат калия, перборат натрия, оксид азота (I) (N₂O), оксид серебра (Ag₂O), тетроксид осмия (OsO₄) и т.п.

На фиг. 3 приведено схематическое представление тестовой конфигурации для измерения встречного давления на мундштуке. Тестовая конфигурация содержит мундштук 1, источник 30 чистого воздуха, клапан 32, измеритель 34 потока и датчик 38 давления.

В одном образцовом процессе встречное давление на мундштуке 1 измеряли с помощью следующей процедуры.

1) Соединить источник чистого воздуха 30, такой как газовый баллон, и измеритель потока последовательно со впуском 7 мундштука 1;

2) Соединить датчик 38 давления на мундштуке 1, просверлив два отверстия в двух акриловых трубках одного диаметра в мундштуке на впуске и выпуске. Два зонда датчика давления соединяют на мундштуке с использованием жесткой трубки;

3) Открыть клапан на газовом баллоне с чистым воздухом и скорректировать скорость потока, чтобы она составила 50 мл/с; и

4) Получить показания падения давления от датчика давления.

Далее, со ссылкой на фиг. 4, графически проиллюстрированы типичные данные встречного давления мундштука, выполненного в соответствии с положениями настоящего документа. В тестах, проведенных авторами изобретения, три отдельных мундштука изготавливали и тестировали для того, чтобы получить данные встречного давления. В этом примере, строили график встречного давления в одном из вариантов осуществления мундштука в см H₂O в зависимости от индекса мундштука и вычисляли среднее и стандартное отклонение. Результаты теста оценивали как приемлемые, если встречное давление мундштука составляло меньше чем 4 см H₂O при скорости потока 50 мл/с. Как показано для этих тестов, среднее составляло 1,027 см H₂O при стандартном отклонении 0,0006 см H₂O.

Далее, со ссылкой на фиг. 5, схематически представлен пример экспериментальной конфигурации для корреляционного теста NO устройства, созданной в соответствии с принципами, описанными в настоящем документе. В целях тестирования корреляции конструировали интегрированное NO устройство, содержащее мундштук 1 с низким встречным давлением, клапан 50, обнуляющий фильтр 52, насос 56, нафионовую трубку 58, микросхему 62 датчика внутри камеры 60 датчика, электронику на плате с печатной схемой (PCB) 500. За исключением нового и оригинального мундштука 1 с низким встречным давлением, компоненты могут представлять собой стандартные компоненты, соединенные в соответствии с принятой инженерной практикой.

Далее, со ссылкой на фиг. 6, схематически представлен пример электроники, используемой в экспериментальной конфигурации корреляционного теста на NO устройстве. Электроника 500 содержит микроконтроллере 502, приемопередатчик 504 Bluetooth, множество драйверов 506, LED дисплей 508 с обратной связью, источник 512 питания, и переключатель 511. Микроконтроллер и драйверы работают для того, чтобы исполнять программное приложение при получении и сохранении данных и передаче их пользователю. Смартфон 510 используют в связи с PCB 500 для приема, обработки и отображения данных. В одном тесте использовали разблокированный телефон HTC HD2 с Windows Mobile 6.5 Professional. В одном из образцовых вариантов осуществления LED дисплей 508 с обратной связью содержал белые, красные, желтые и зеленые LED.

Программное приложение, написанное с использованием стандартных принципов информатики, установили на смартфон для того, чтобы осуществлять связь с Bluetooth NO устройства и отображать тестовые результаты. Приложение написано с использованием Microsoft Visual Studio. Во время работы приложение предлагает пользователю выбрать Bluetooth устройство из списка устройств, которые видны телефону. Когда пользователь выбирает устройство с датчиком, устанавливается соединение. Устройство посылает исходные данные для опорного канала и измерительного канала. Значение поглощения вычисляют посредством взятия обратной величины значения логарифма отношения интенсивности измерительного канала к опорному каналу. Затем вычисляют разность между наклоном при выборке и наклон при продувке. Значение разности представляет собой количество, которое связано с концентрацией NO.

Для целей корреляции использованное хемилюминесцентное оборудование включало анализатор оксида азота(II) (GE Analytical Instruments) номер изделия: NOA 280i. В одном из вариантов осуществления тестовой установки источник питания содержал коммерчески доступное зарядное устройство для аккумуляторов, а именно TLP-2000 Tenergy Universal Smart Charger, Tenergy Corp of Fremont, California, номер изделия 01211.

Корреляционный тест осуществляли для того, чтобы сравнивать точность между уровнями оксида азота(II), обнаруживаемыми с использованием рассматриваемого датчика и с использованием хемилюминесцентного способа (производства Sievers, продается в GE Analytical, Boulder, CO - способ золотого стандарта, признанный в FDA) и существующим коммерческим устройством. Оценки результатов тестов считали приемлемыми, если корреляция составляла больше чем 90%.

Корреляцию точности между рассматриваемым NO устройством и способом золотого стандарта, а также существующим коммерческим устройством, выполняли посредством тестирования уровня NO реальных субъектов. Новую микросхему датчика и новый мундштук использовали для каждого теста. В одном тесте тестировали девять различных индивидуумов. Каждый субъект мог быть протестирован множество раз в различные дни или даже в различные моменты времени в течение одного и того же дня. Для некоторых субъектов их концентрация NO могла меняться в очень широком диапазоне, например, от 30 ч./млрд до 200 ч./млрд, в зависимости от состояния воспаления их дыхательной системы. Этих субъектов с более желаемыми уровнями концентрации NO можно тестировать дополнительно.

Не все тесты выполняли в один и тот же день, и некоторые больше чем через месяц. Один корреляционный тест содержит 65 точек данных. В каждом тесте расходовали один мундштук и одну микросхему датчика, так что для корреляционного теста использовали всего 65 мундштуков и 65 микросхем датчика. Тестирование устройства планировали в условиях окружающей среды, т.е. при комнатной температуре, между 16°C и 30°C и относительной влажности (RH) между 20% и 60% (без конденсации).

Процедура тестирования:

Следующие этапы осуществляли для каждого теста:

1) Батареи NO устройства заряжали до тех пор, пока они не заряжались полностью (тесты осуществляли без какого-либо внешнего источника питания).

2) Подготовленную микросхему датчика вставляли в камеру датчика NO устройства.

3) Включали переключатель и разогревали устройство в течение 20 минут перед тестом.

4) Во время разогрева, тестировали уровень NO у субъекта с использованием коммерческого устройства и NO анализатора (хемилюминесцентное оборудование), придерживаясь соответствующих инструкций. Один тест можно осуществлять на каждом устройстве, соответственно, и использовать результаты для сравнения корреляции, поскольку они представляют собой точно установленные способы тестирования NO.

5) Во время разогрева мундштук соединяли с устройством через адаптер мундштука.

6) Во время разогрева окружающий воздух непрерывно втягивали в устройство через обнуляющий фильтр для продувания и белый LED был всегда включен для того, чтобы показывать, что происходит разогрев.

7) Во время разогрева, программное обеспечение запускали на смартфоне для того, чтобы осуществлять связь с NO устройством. Во время разогрева, смартфон может отображать «измерение» на экране.

8) После выполнения разогрева белый LED автоматически выключался и включался желтый LED.

9) Затем субъект, подлежащий тестированию, помещал свой рот на мундштук и дул. Во время теста, когда субъект начинал подавать образец со скоростью потока в пределах правильного интервала, включался зеленый LED. Когда зеленый LED был включен, время тестирования занимало 6 секунд, в течение этого времени субъект должен был поддерживать дыхание с правильной скоростью потока в течение по меньшей мере 6 секунд.

10) Следует отметить, что если субъект был не способен удержать скорость потока в диапазоне, красный или желтый LED включался для того, чтобы предоставить субъекту обратную связь. Если включался красный LED, он показывал, что скорость потока была слишком высока и субъект должен снижать скорость потока своего дыхания. Наоборот, если включался желтый LED, это показывало, что скорость потока была слишком низкой и должен увеличить скорость потока своего дыхания. Временной интервал 10 секунд задавали для субъекта для того, чтобы корректировать скорость потока его дыхания. Если субъект не мог сохранять скорость потока в диапазоне в течение 6 секунд в пределах этого временного интервала в 10 секунд, устройство могло возвращаться к базовому уровню и продувать систему в течение 60 секунд. В этот момент все три LED индикатора (красный, зеленый и желтый) могли быть выключены. Когда создавался новый базовый уровень, снова включался желтый LED и субъект мог пытаться подуть и снова выполнить тест.

11) Если субъект выполнил тест, сохранив правильную скорость потока (поддерживая свечение зеленого LED) непрерывно в течение 6 секунд, период выборки заканчивали. Все LED (включая белый, красный, зеленый и желтый) автоматически включаются, что указывает на то, что NO устройство передает данные на смартфон. В это время смартфон продолжает отображать «измерение». Субъект может перестать дышать, когда все LED включены.

12) Когда передача данных завершена, экран смартфона изменяется для того, чтобы отображать концентрацию и температуру. Это значение концентрации вычисляли с использованием заданной калибровочной кривой в приложении смартфона. В этом случае, поскольку заданная калибровочная кривая основана на тестах искусственных образцов, которые могут немного отличаться от теста реального дыхания, отображаемую концентрацию для сравнения корреляции не использовали. Вместо этого, реальный ответ датчика вычисляли в соответствии с процедурой, указанной в разделе анализа данных. Отображаемое значение температуры не являлось реальной температурой дыхания (это было фиксированное значение).

13) Для выполнения второго теста на том же картридже датчика устройство не выключали и микросхему датчика оставляли в том же положении. Повторный прогрев не требовался, поскольку устройство оставляли включенным. Мундштук также оставляли в положении. Приложение смартфона требовало перезапуска посредством выхода из приложения со смартфона и последующего повторного открытия приложения. Когда снова устанавливают связь с устройством, экран смартфона снова отображает «измерение» после соединения. Ожидали до выполнения теста.

14) Этап 13 повторяли для третьего теста на той же микросхеме датчика.

15) Функцию проверки предварительно определяемого значения коэффициента корреляции «r» встроили в программу программного обеспечения с тем, чтобы приложение смартфона автоматически проверяло значение «r» (коэффициент корреляции) получаемых данных для того, чтобы оценивать качество теста. Если значение «r» ниже предварительно определяемого порога, приложение отображает на экране «тест не пройден», что обозначает, что этот тест не следует рассматривать как приемлемое измерение и нужно провести новый тест.

16) Устройство выключали и подготавливали новый мундштук, при этом новую микросхему датчика вставляли в камеру NO устройства. Этапы теста повторяли с этапа 3 до этапа 14 с новым тестовым субъектом, чтобы предоставить отличающийся уровень концентрации. В случае необходимости заменяли батареи устройства. Полностью заряженное устройство должно быть способно тестировать три различных микросхемы датчика.

Анализ данных

Исходные данные каждого теста передавали и автоматически сохраняли на смартфоне. Для того чтобы получить более точную концентрацию, отображаемую на телефоне концентрацию не использовали в качестве конечного результата, поскольку он был основан на калибровочной кривой, полученной из тестов искусственных образцов. Придерживались следующей процедуры для анализа данных:

1) Исходные данные в текстовом формате копировали из смартфона и сохраняли на персональном компьютере для обработки данных.

2) Текстовый файл открывали с использованием Origin (стандартное программное обеспечение для анализа научных данных, доступное в OriginLab of Northampton, MA), единицы времени меняли с ЧЧ:ММ:СС на секунды и по данным строили графики.

3) На фиг. 8 представлен типичный график ответа датчика для одного цикла теста с периодами продувки и выборки. Наклоны от сигнала в качестве функции времени оценивали для периодов выборки и продувки. Линейное приближение выполняли для периода продувки, который длится приблизительно 60 секунд, и периода выборки, который длится в течение 6 секунд.

4) Ответ датчика вычисляли так: Ответ датчика = Наклонвыборка - Наклонпродувка. Значение ответа датчика пропорционально концентрации NO.

5) Для каждого теста субъекта тестировали три раза для получения всего трех показаний. Вычисляли среднее этих показаний.

6) Строили график для среднего каждого теста наряду с концентрациями NO от NO анализатора (т.е. the хемилюминесцентное оборудование, золотой стандарт) и применяли линейное приближение. Затем линейное приближение использовали в качестве внутренней калибровочной кривой.

7) Используя внутреннюю калибровочную кривую, полученную на этапе 6, исходный ответ NO датчика (произв. ед./С) преобразовывали в концентрацию (ч./млрд).

8) Получали график корреляции для ответа датчика (ч./млрд) от рассматриваемого NO устройства мундштука с низким встречным давлением, сравнивая соответствующий ответ от коммерчески доступного устройства. Также оценивали другой график, сравнивающий рассматриваемое устройство с золотым стандартом (хемилюминесцентное оборудование).

9) Для этих графиков выполняли линейное приближение. Затем по линейному приближению получали значения «r». Значение «r» больше 0,9 показывало, что рассматриваемое NO устройство демонстрирует корреляцию с коммерческим устройством больше 90%.

10) На основе параметров линейного приближения остаточные погрешности и стандартную ошибку оценки можно вычислять в соответствии со следующими уравнениями.

Предсказанные значения: Yi=A+B×Xi,

где Xi представляет собой концентрацию из сравниваемого способа; Yi представляет собой предсказанное значение в соответствии с регрессионной кривой.

Остаточную погрешность вычисляли так: Остаточная погрешность i=yi–Yi,

где yi представляет собой соответствующую концентрацию от NO устройства.

Остаточные погрешности наносили на график зависимости от соответствующей концентрации из сравниваемого способа. И стандартную ошибку остаточных погрешностей вычисляли для другого диапазона концентраций NO: <50 ч./млрд, 50-100 ч./млрд, >100 ч./млрд.

Далее, со ссылкой на фиг. 7, представлен пример графика корреляции между рассматриваемым NO устройством и способом с хемилюминесцентным оборудованием. Поскольку хемилюминесцентный способ в целом рассматривают в качестве золотого стандарта NO обнаружения, этот способ использовали для того, чтобы измерять реальную концентрацию образца NO. Графическое представление содержит ординату, которая представляет концентрацию NO, как считано с мундштука при тестировании в ч./млрд, по сравнению с абсциссой, которая представляет концентрацию NO от золотого стандарта в ч./млрд. Точки данных (X, Y) представляют фактические значения корреляционного теста из корреляции NO устройства, содержащего мундштук с низким встречным давлением, сконструированный в соответствии с принципами, описанными в настоящем документе, с измерением концентрации NO по «золотому стандарту» (GS). Кривая 100 представляет собой линейное приближение данных, демонстрирующих остаточное значение R 0,94062.

В кратком изложении, 9 различных субъектов с концентрацией выдыхаемого оксида азота(II) (eNO) в диапазоне 10-210 ч./млрд тестировали с помощью способа золотого стандарта, другого коммерческого устройства и в настоящее время раскрытого мундштука с низким встречным давлением для того, чтобы оценивать корреляции. Мундштук с низким встречным давлением тестировали при условиях окружающей среды, т.е. при комнатной температуре, между 16°C и 30°C, и относительной влажности (RH) между 20% и 60% (без конденсации).

Изобретение описано в настоящем документе в важных деталях для того, чтобы соответствовать патентному законодательству и предоставить специалистам в данной области информацию, необходимую для применения оригинальных принципов настоящего изобретения, и конструировать и использовать такие образцовые и специализированные компоненты, как требуется. Однако следует понимать, что изобретение можно осуществлять посредством другого оборудования и устройств и что различные модификации, в отношении, как деталей оборудования, так и порядка работы, можно выполнять, не отступая от сущности и объема настоящего изобретения.

Литературные источники

1. Kharitonov, S. et. al., «Exhaled and nasal nitric oxide measurements: recommendations,» EUROPEAN RESPITORY JOURNAL, Volume: 10, Pages 1683 - 1693 Published: 1997.

2. Silkoff, PE et. al., «Marked flow-dependence of exhaled nitric oxide using a new technique to exclude nasal nitric oxide» AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL CARE MEDICINE Volume: 1 55 Issue: 1 Pages: 260-267 Published: JAN 1997.

3. Kharitonov, Sergei A. et. al., «Nasal contribution to exhaled nitric oxide during exhalation against resistance or during breath holding,» THORAX, Volume: 52 Pages: 540-544 Published 1997.

4. Hogman, M. et. al., «Nitric oxide from the human respiratory tract efficiently quantified by standardized single breath measurements,» SCANDINAVIAN PHYSIOLOGICAL SOCIETY, Volume: 159, Pages: 345-346, Published: 1997.

5. Malmberg, L. P. et. al., «Exhaled nitric oxide rather than lung function distinguishes preschool children with probable asthma,» THORAX, Volume: 58, Pages: 494-499, Published 1997.

6. American Thoracic Society and European Respiratory Society, «ATS/ERS Recommendations for Standarized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Lower Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide,» AMERICAN JOURNAL OF RESPIRATORY AND CRITICAL CARE MEDICINE, Volume 171, Pages 912-930, Published, 2005.

7. Gustafsson, L. E. et. al., «Endogenous Nitric Oxide is Present in the Exhaled Air of Rabbits, Guinea Pigs and Humans, «BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, Volume: 181, Number: 2, Pages: 852-857, Published December 1 991.

8. Persson, Magnus et. al., «Single-breath nitric oxide measurements in asthmatic patients and smokers,» LANCET, Volume: 343, Pages: 146-147, Published: 1994.

9. Matsumoto, Akihiro et. al., «Increased Nitric Oxide in the Exhaled Air of Patients with Decompensated Liver Cirrhosis,» ANN. INTERN MED., Volume 123, Pages: 110-11 3, Published 1995.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Мундштук содержит впускную трубку; корпус окислительного фильтра, имеющий впуск и выпуск, имеющий внутренний диаметр между 9,6 мм и 18 мм; первый фильтр, расположенный вблизи с впуском корпуса окислительного фильтра, и второй фильтр, расположенный вблизи с выпуском корпуса окислительного фильтра. Фильтрующие частицы упакованы между первым и вторым фильтрами и включают CaSO₄, включающий твердый пористый субстрат, импрегнированный перманганатом натрия. Соединитель соединяет впускную трубку с впуском корпуса окислительного фильтра. Выпускная трубка соединена с выпуском корпуса окислительного фильтра. Корпус окислительного фильтра, первый и второй фильтры и фильтрующие частицы создают сопротивление потоку меньше чем 4 см H₂O. Датчик соединен для приема выдыхаемого дыхания, идущего из впускной трубки через выпускную трубку, причем датчик выдает выходные данные. Датчик давления соединен с выпуском корпуса окислительного фильтра и имеет выпуск, блок электроники, соединенный с выходом датчика давления для вычисления измерения давления и дисплей, соединенный для приема и отображения измерения давления выдыхаемого дыхания так, чтобы субъект мог реагировать посредством регулировки усилия выдоха для поддержания стабильного давления и скорости потока в пределах плюс минус 10%. Раскрыт способ регулировки усилия выдоха для поддержания стабильного давления и скорости потока. Технический результат состоит в упрощении измерения оксида азота за счет обеспечения низкого встречного давления. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Мундштук, выполненный с возможностью регулировки усилия выдоха для поддержания стабильного давления и скорости потока, который содержит:

впускную трубку;

корпус окислительного фильтра, имеющий впуск и выпуск, причем корпус окислительного фильтра имеет внутренний диаметр между 9,6 мм и 18 мм;

первый фильтр, расположенный вблизи с впуском корпуса окислительного фильтра, и второй фильтр, расположенный вблизи с выпуском корпуса окислительного фильтра;

фильтрующие частицы, упакованные между первым и вторым фильтрами, причем фильтрующие частицы включают в себя CaSO₄, включающий в себя твердый пористый субстрат, импрегнированный перманганатом натрия;

соединитель, соединяющий впускную трубку с впуском корпуса окислительного фильтра;

выпускную трубку, соединенную с выпуском корпуса окислительного фильтра;

причем корпус окислительного фильтра, первый и второй фильтры и фильтрующие частицы создают сопротивление потоку меньше чем 4 см H₂O;

датчик, соединенный для приема выдыхаемого дыхания, идущего из впускной трубки через выпускную трубку, причем датчик выдает выходные данные; и

датчик давления, соединенный с выпуском корпуса окислительного фильтра, причем датчик давления имеет выпуск, блок электроники, соединенный с выходом датчика давления для вычисления измерения давления и дисплей, соединенный для приема и отображения измерения давления выдыхаемого дыхания так, чтобы субъект мог реагировать посредством регулировки усилия выдоха для поддержания стабильного давления и скорости потока в пределах плюс минус 10%.

2. Мундштук по п. 1, где корпус окислительного фильтра содержит акриловую трубку, которая содержит химические частицы.

3. Мундштук по п. 2, где химические частицы выбирают из группы, состоящей из десиканта, окислителя и твердого пористого субстрата, импрегнированного перманганатом натрия.

4. Мундштук по одному из пп. 1, 2 или 3, где фильтрующие частицы, включающие в себя CaSO₄,_, замещены десикантом, выбранным из группы, состоящей из CaSO₄, активированного оксида алюминия, аэрогеля, бензофенона, бентонитовой глины, хлорида кальция, сульфата кальция, хлорида кобальта(II), сульфата меди(II), хлорида лития, бромида лития, сульфата магния, перхлората магния, молекулярного сита, карбоната калия, силикагеля, натрия, хлората натрия, хлорида натрия, гидроксида натрия, сульфата натрия, сахарозы и их сочетания.

5. Мундштук по п. 3 или 4, где окислитель выбирают из группы, состоящей из среды Purafil, кислорода (O₂), озона (O₃), пероксида водорода (H₂O₂), неорганических пероксидов, фтора (F₂), хлора (Cl₂), галогенов, азотной кислоты (HNO₃) и соединений нитратов, серной кислоты (H₂SO₄), пероксидисерной кислоты (H₂S₂O₈), пероксимоносерной кислоты (H₂SO₅), хлорита, хлората, перхлората, соединений галогенов, гипохлорита, соединений гипогалогенитов, хозяйственного отбеливателя (NaClO), соединений шестивалентного хрома, хромовой кислоты, дихромовой кислоты, триоксида хрома, хлорхромата пиридиния (PCC), соединений хроматов/дихроматов, соединений перманганатов, перманганата калия, пербората натрия, оксида азота(I) (N₂O), оксида серебра (Ag₂O), тетроксида осмия (OsO₄) и их сочетаний.

6. Мундштук по п. 4, где десикант работает в диапазоне уровней относительной влажности от 10% до 95%.

7. Мундштук по п. 2, где акриловая трубка имеет внутренний диаметр между 9,6 мм и 18 мм.

8. Мундштук по п. 1, где первый и второй фильтры содержат по меньшей мере два куска войлока.

9. Мундштук по п. 8, где по меньшей мере два куска войлока содержат полиэфирное волокно.

10. Мундштук по п. 1, где выходные данные содержат данные, обнаруженные при наличии одного или нескольких компонентов, выбранных из группы, состоящей из диоксида углерода, кислорода, оксида азота(II), азота, диоксида азота, пероксида водорода, белков, поверхностно-активных веществ, ДНК, ацетона, аммиака, соединений серы, ацетилена, монооксида углерода, этана и пентана.

11. Мундштук по п. 1, где выходные данные содержат данные, обнаруженные при наличии оксида азота(II).

12. Способ регулировки усилия выдоха для поддержания стабильного давления и скорости потока, который включает в себя:

пропуск выдыхаемого дыхания в впускную трубку;

расположение корпуса окислительного фильтра, имеющего впуск и выпуск для приема выдыхаемого дыхания, причем корпус окислительного фильтра имеет внутренний диаметр между 9,6 мм и 18 мм;

фильтрование выдыхаемого дыхания с помощью первого фильтра, расположенного вблизи с впуском корпуса окислительного фильтра и второго фильтра, расположенного вблизи с выпуском корпуса окислительного фильтра, и фильтрующих частиц, упакованных между первым и вторым фильтрами, причем фильтрующие частицы включают в себя CaSO₄, включающий в себя твердый пористый субстрат, импрегнированный перманганатом натрия;

функционирование корпуса окислительного фильтра, первого и второго фильтра и фильтрующих частиц для создания сопротивления потоку меньше чем 4 см H₂O;

измерение одного или более компонентов выдыхаемого дыхания;

измерение давления выдыхаемого дыхания для получения измерения давления;

отображение измерения давления так, чтобы субъект мог реагировать посредством регулировки усилия выдоха для поддержания стабильного давления и скорости потока в пределах плюс минус 10%.

13. Способ по п. 12, где корпус окислительного фильтра содержит акриловую трубку, которая содержит химические частицы.

14. Способ по п. 13, где химические частицы выбирают из группы, состоящей из десиканта, окислителя и твердого пористого субстрата, импрегнированного перманганатом натрия.

15. Способ по п. 14, где фильтрующие частицы, включающие в себя CaSO₄, замещены десикантом, выбранным из группы, состоящей из CaSO₄, активированного оксида алюминия, аэрогеля, бензофенона, бентонитовой глины, хлорида кальция, сульфата кальция, хлорида кобальта(II), сульфата меди(II), хлорида лития, бромида лития, сульфата магния, перхлората магния, молекулярного сита, карбоната калия, силикагеля, натрия, хлората натрия, хлорида натрия, гидроксида натрия, сульфата натрия, сахарозы и их сочетаний.

16. Способ по п. 14 или 15, где окислитель выбирают из группы, состоящей из среды Purafil, кислорода (O₂), озона (O₃), пероксида водорода (H₂O₂), неорганических пероксидов, фтора (F₂), хлора (Cl₂), галогенов, азотной кислоты (HNO₃) и соединений нитратов, серной кислоты (H₂SO), пероксидисерной кислоты (H₂S₂O₈), пероксимоносерной кислоты (H₂SO₅), хлорита, хлората, перхлората, соединений галогенов, гипохлорита, соединений гипогалогенита, хозяйственного отбеливателя (NaClO), соединений шестивалентного хрома, хромовой кислоты, дихромовой кислоты, триоксида хрома, хлорхромата пиридиния (PCC), соединений хромата/дихромата, соединений перманганата, перманганата калия, пербората натрия, оксида азота (I) (N₂O), оксида серебра (Ag₂O), тетроксида осмия (OsO₄) и их сочетаний.

17. Способ по п. 12, где указанный один или несколько компонентов выбирают из группы, состоящей из диоксида углерода, кислорода, оксида азота(II), азота, диоксида азота, пероксида водорода, белков, поверхностно-активных веществ, ДНК, ацетона, аммиака, соединений серы, ацетилена, монооксида углерода, этана и пентана.

18. Способ по п. 12, где указанный один или несколько компонентов представляют собой оксид азота(II).