一种气体分析设备，适于例如对来自对象的呼出气进行医学分析。气体入口将气体样本接收到流路径，以将气体样本引导到具有不同的相应的分子选择性性质的两个或更多个气体分离器，例如气相色谱柱。一个或多个检测器，每个具有传感器，被布置为生成对来自两个或更多个气体分离器的输出的相应的响应。通信模块响应于来自一个或多个检测器的相应的响应而生成输出数据，例如，指示气体样本中的选定的分子的数据，例如，指示被识别为气体样本中识别的生物标记的结果的一种或多种疾病的数据。设备适合作为紧凑设备，例如，手持呼吸分析设备，因为多个气体分离器的使用允许可以以小尺寸实施的非常分子特异的气体分离器的使用。例如，可以使用具有若干并行路径的流路径，每个并行路径包括一个或多个气体分离器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型气体分析设备和方法
本专利技术总体上涉及对气体的分析。具体地，本专利技术涉及适于对气体，例如从人呼出的呼吸气或者基于来自皮肤、尿液或粪便的样本的气体的医学分析的方法和设备。
技术介绍
健康和疾病中的呼出气分析是日益增长的临床兴趣的领域。使用呼吸作为生物样本是有吸引力的，因为呼吸收集是便宜、易于执行和非侵入性的。挥发性有机化合物(VOC)从皮肤、尿液、粪便排出，并且最为显著地经由呼出气排出。除了肺根源之外，VOC还源自于血液，从而反映贯穿身体的任何生理、病理或病原体相关生化过程。这样一来，呼出气分析可以允许对身体内部的任何地方的疾病过程进行代谢指纹分析。若干研究已经示出这些技术在清楚定义的具有各种疾病的患者的子集中的诊断潜力。当疾病存在时呼出气中的挥发物变化，并且特定标记可以被链接到特定疾病。呼出气中存在的其他挥发性化合物的复合基质中的非常低的量的这些特定标记的检测，甚至对现有技术分析技术而言也是一个挑战。现有技术的方法通常包括分离和检测器步骤，在必要时利用预浓缩器以便增加浓度。呼吸分析中的当前现有技术一方面是所谓的电子鼻，并且另一方面是气相色谱-质谱(GC-MS)系统。电子鼻包括不同地与给定类型的化合物进行反应的不同检测器的阵列。来自阵列的信号的组合可以被用作一种种类的指纹分析方法以识别化合物的类型。这些检测器的灵敏度和选择性不适于识别复合呼出气基质中的特定标记。另一方面，用于该目的的高端GC-MS系统包括：色谱柱，其分离基质的个体化合物；以及质谱检测器，其能够在给定所需的选择性和特异性的情况下准确检测被分离的每种化合物。这些GC-MS系统非常昂贵并且笨重，并且需要高技能的技术人员进行操作，以及定期校准和清洁。因此，这样的高端装备不适于例如在医院中靠近患者使用。
技术实现思路
根据以上所述，本专利技术的专利技术人已经意识到用于气体分析的改进的设备和方法是有利的。具体地，这种方法和设备优选地允许利用小设备(例如，手持设备)分析来自呼吸的人或动物的呼出气，并且仍具有特异性以允许一种或多种选定的疾病的识别或诊断。具体地，可以将本专利技术的目的看作是提供一种解决现有技术的上述问题或其他问题的设备和方法。在第一方面中，本专利技术提供了一种气体分析设备，包括：-气体入口，其被布置为接收气体样本；-流路径，其被连接到所述气体入口，并且被布置为将气体样本引导至具有相应的第一和第二分子选择性性质的第一和第二气体分离器，其中，第一和第二分子选择性性质是不同的；-至少一个检测器，其包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自第一和第二气体分离器的输出的相应的第一和第二响应；以及-通信模块，其被布置为响应于来自至少一个检测器的第一和第二响应而生成输出数据。这样的气体分析设备是有利的，因为专利技术人已经认识到布置在流路径中的多个气体分离器(其分裂在串联和/或并行路径中)的使用允许使用微型气体分离器，例如微型GS柱，每个柱都利用不同分子选择性性质来调谐。这允许紧凑的(例如，手持)设备，其能够在分析来自设备的输出数据时识别或诊断或监测特异选定的疾病，例如肺结核或肺炎。例如，设备可以包括处理器，所述处理器被布置为执行这样的疾病诊断或识别或监测，并且其中，通信模块然后被布置为传递疾病的这样的诊断或识别的结果，例如包括显示器和/或扬声器和/或有线或无线接口以将这样的信息传递给另一设备，例如，智能手机、平板计算机等。在手持设备的情况下，手持设备本身可以具有显示器，但是备选地或额外地，设备可以传递气体分析结果以显示在通气机设备等上的患者监测器上或显示器上。本专利技术基于以下见解：可以显著减少可用于必要的气体分离器(例如GS柱)的空间，因为它们均仅需要能够识别特定分子范围。仍然，组合地，多个气体分离器可以允许对用于识别一种或多种选定的疾病的特定生物标记的识别。与实验室气体分离器(例如使用大型GS柱时)相比，较小的GS柱较差地分离挥发物。然而，为了仍然能够分别检测分子，多个较小的GS柱可以被用于分离。假设感兴趣分子A具有两个最近的近邻，即分子B和C。如果第一柱被调谐为将分子A与分子B分离，而不与分子C分离，并且第二柱被调谐以将分子A与分子C分离，而不是与分子B分离，则仍然可以推断出分子A、B和C的个体丰度。(一个或多个)检测器可以优选地至少提供色谱分析谱。不同分子在不同时间点进行洗脱。对于不同气体分离器，分子洗脱和该洗脱时间能够是不同的。此外，(一个或多个)检测器可以提供关于所识别的分子的额外的信息，例如，关于质量或其他，这取决于(一个或多个)检测器中使用的传感器类型。气体分析设备能够被用于将气体混合物分离成可以进一步分析的多种混合物。这可以用在临床设置中，直接从机械通气机的管道的侧流对呼吸样本采样(例如，在重症监护病房中)，或从包含来自能够自行呼吸的患者的呼吸样本的气囊中采样。其还可以用于需要针对特定组分的存在分析气体的其他应用中。应理解，该设备也可以用于基于来自皮肤、尿液或粪便的样本分析气体中的VOC。此外，设备通常可以用于还针对非医学应用分析气体。在下文中，将描述第一方面的优选实施例或特征。第一和第二气体分离器或多于两个气体分离器可以包括相应的第一和第二气相色谱(GC)柱。尤其是，至少一个检测器可以包括质谱检测器。如果愿意，可以使用其他检测器类型。此外，流路径可以分裂气体流以允许多于两个(例如三个、四个或更多，例如5-10或10-20个)GC柱分析气体样本，其中，这些GC柱被设计为具有不同分子选择性性质，从而允许相对于用作针对一种或多种选定的疾病的生物标记的分子的分析。尤其是，第一和第二气相色谱柱可以具有相对于以下中的至少一项的不同分子选择性性质：化学表面、直径、表面厚度和长度。流路径可以包括第一和第二气体分离器之间的串联(即顺序)流路径。优选地，流路径包括第一和第二气体分离器之间的并行流路径。在优选实施例中，流路径包括多于两个气体分离器，其中，借助于至少一个串联(即顺序)流路径和至少一个并行流路径的组合将气体流分裂到多于两个气体分离器。尤其是，流路径可以包括三个并行流路径，每个包括一个或多个气体分离器。在优选实施例中，流路径包括具有不同分子选择性性质的第一组多个气体分离器之间的至少一个串联流路径，并且其中，流路径包括具有不同分子选择性性质的第二组多个气体分离器之间的至少一个并行流路径。至少一个检测器可以被布置为生成对来自第一和第二气体分离器的输出的相应的第一和第二响应，其指示不同分子中的一个或范围。尤其是，检测器可以被布置为检测一种特定分子。至少一个检测器可以包括：第一检测器，其包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自第一气体分离器的输出的第一响应；以及第二检测器，其包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自第二气体分离器的输出的第二响应。即，存在针对两个气体分离器中的每个的单独的检测器。备选地，至少一个检测器可以包括一个公共检测器，所述公共检测器包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自第一和第二气体分离器的输出的相应的第一和第二响应。在具有多于两个气体分离器的实施例中，设备可以包括多个检测器，其中，一些检测器对于多个气体分离器是公共的，而其他气体分离器具有单独的检测器。流路径可以包括多个并行流路径，每个包括在多个气体分离器之间的串联流路径，并且包括相应的检本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气体分析设备，包括：‑气体入口，其被布置为接收气体样本(G_S)；‑流路径(FP)，其被连接到所述气体入口，并且被布置为将所述气体样本(G_S)至少引导至具有相应的第一分子选择性性质和第二分子选择性性质的第一气体分离器和第二气体分离器(GS1、GS2、GS3)，其中，所述第一分子选择性性质和所述第二分子选择性性质是不同的；‑至少一个检测器(DT)，其包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自所述第一气体分离器和所述第二气体分离器的输出的相应的第一响应和第二响应；以及‑通信模块(CM)，其被布置为响应于来自所述至少一个检测器(DT)的所述第一响应和所述第二响应而生成输出数据(O_D)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 US 62/351,3421.一种气体分析设备，包括：-气体入口，其被布置为接收气体样本(G_S)；-流路径(FP)，其被连接到所述气体入口，并且被布置为将所述气体样本(G_S)至少引导至具有相应的第一分子选择性性质和第二分子选择性性质的第一气体分离器和第二气体分离器(GS1、GS2、GS3)，其中，所述第一分子选择性性质和所述第二分子选择性性质是不同的；-至少一个检测器(DT)，其包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自所述第一气体分离器和所述第二气体分离器的输出的相应的第一响应和第二响应；以及-通信模块(CM)，其被布置为响应于来自所述至少一个检测器(DT)的所述第一响应和所述第二响应而生成输出数据(O_D)。2.根据权利要求1所述的气体分析设备，其中，所述第一分离器和所述第二分离器(GS1、GS2、GS3)包括不同分子选择性性质，从而有利于相应的不同分子范围。3.根据权利要求1所述的气体分析设备，其中，所述第一气体分离器和所述第二气体分离器(GS1、GS2、GS3)包括相应的第一气相色谱柱和第二气相色谱柱。4.根据权利要求3所述的气体分析设备，其中，所述第一气相色谱柱和所述第二气相色谱柱(GS1、GS2、GS3)具有相对于以下中的至少一项的不同分子选择性性质：化学表面、直径、表面厚度和长度。5.根据权利要求1所述的气体分析设备，其中，所述流路径(FP)包括所述第一气体分离器与所述第二气体分离器(GS1、GS2、GS3)之间的串联流路径。6.根据权利要求1所述的气体分析设备，其中，所述流路径(FP)包括所述第一气体分离器(GS1_1)与所述第二气体分离器(GS1_2)之间的并行流路径。7.根据权利要求1所述的气体分析设备，其中，所述流路径(FP)包括具有不同分子选择性性质的第一组多个气体分离器(GS1_1、GS2_1、GS3_1)之间的至少一个串联流路径，并且其中，所述流路径(FP)包括具有不同分子选择性性质的第二组多个气体分离器(GS1_2、GS2_2、GS3_2)之间的至少一个并行流路径。8.根据权利要求1所述的气体分析设备，包括：第一检测器(DT1)，其包括被布置为生成对来自所述第一气体分离器(GS1_1)的输出的第一响应的传感器；以及第二检测器(DT2)，其包括被布置为生成对来自所述第二气体分离器(GS1_2)的输出的第二响应的传感器。9.根据权利要求1所述的气体分析设备，包括一个公共检测器(DT)，所述一个公...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·E·尼杰森，J·韦达，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL
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