用於提供環境監測的系統和方法

2023-07-09 00:09:16 1

專利名稱：用於提供環境監測的系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及用於提供環境監測系統的系統和方法，更具體地涉及用於提供便 攜式環境監測系統的系統和方法。
背景技術：
儘管有了更好的醫療和全面就醫，哮喘是全美國和全世界尤其是兒童的日益 增多的嚴重健康問題。作為美國人口中最常見的慢性呼吸系統疾病，哮喘影響了幾乎 一千七百三十萬美國人，包括五百萬以上兒童。長期監測數據示出在美國哮喘的患病率和 發病率兩者都在增長。從1980至1994，哮喘病例率在0至4歲的兒童中增加160%。

圖1 提供的條形圖示出按年齡、種族和性別分類的哮喘病例率的百分比。如圖1清晰所示地，青 少年佔哮喘病例的大多數。據估計哮喘每年使美國花費140億美元。與高收入家庭11%的兒童罹患哮喘相 比，16%的低收入家庭兒童更可能患上哮喘。全球範圍內不斷增長的哮喘流行病的成本不 僅僅是美元。在美國，每年哮喘引起50萬個住院案例(其中涉及21萬4千個兒童案例)、 4千5百個死亡案例、1千4百萬天的上學缺席、1千4百五十萬天的工作缺席、以及1億3 千四百萬天的行為限制。美國患有哮喘的總人數在1979-1980和1993-1994之間增長了 102%。哮喘是可能致命的疾病。它會使患者衰弱，從而限制他們工作和閒暇時的行為。醫 療界的許多人相信，因為沒有足夠有力地控制我們環境的汙染，我們正在引起哮喘尤其在 兒童中的增長。儘管領域內的許多人認為環境暴露與哮喘具有直接因果聯繫，且室內和室外環境 汙染物在生命早期引發哮喘、後來觸發哮喘惡化中扮演了重要角色，但迄今為此，因為缺乏 能測量空氣汙染物基質濃度且並發地測量肺功能的儀器，無法確立這些因果聯繫。因為兒 童平均花80-90%的時間在室內，增加了他們暴露於室內汙染物的風險，而且室內空氣汙染 物水平會比室外高數十至數百倍；而且現在意識到室外汙染物，尤其是臭氧和顆粒可穿透 建築物外殼進入室內環境，所以證實這些因果鏈以及標識真實觸發物是關鍵的。聯邦政府意識到小兒哮喘對於美國人的整體生活質量的重要性。由柯林頓總統頒 布的行政命令13045建立了負責發展促使聯邦政府採取行動和政策以保護患有哮喘的兒 童免受使哮喘惡化的環境風險危害的計劃的特別工作組。美國國立衛生研究院(NIH)已指 定5月的一天為哮喘警覺日。2010年聯邦政府全民健康遠景將環境健康和呼吸疾病列為主要關注點。若干聯邦機構具有調查哮喘的誘因、治療和控制的主要研究項目和研究中心。 甚至在具有所有這些正在進行的研究的情況下，哮喘和其它慢性疾病與環境暴露之間的關 系仍然沒有清晰的因果聯繫。表徵因空氣汙染暴露引起的不良健康影響的混雜問題是受汙染空氣是有機和無 機揮發性氣體、寬泛範圍大小的懸浮顆粒、生物氣溶膠、以及其它刺激性化合物的複雜混合 體。該混合體的複雜性對將具體健康影響與具體汙染物相關帶來了困難挑戰，並且實際上 該混合體的構成比單個成分更為重要。因為這些混合體中的成分可添加或協同地起作用，所以此複雜性會增加。圖2提 供了示出來自最近研究的環境菸草煙霧(ETS)與臭氧(O3)水平之間的協同關係的數據的 曲線圖。該曲線圖示出在哮喘鼠暴露於ETS、03和兩者組合之後的Penh率、或氣道阻力。哮 喘鼠被暴露於每10分鐘1支煙速率下的ETS達3小時，暴露於環境等效O3水平達3小時，或 暴露於兩者的組合達3小時。圖2示出與暴露於空氣的對照者相比暴露於ETS僅3小時不 會顯著改變鼠中的Penh水平(平均士SEM ；0. 549士0. 12對0. 589士0. 023 ；P = 0. 68)。與 對照者相比臭氧顯著增多鼠中的Penh後暴露(0. 773士0. 063對0. 589士0. 023 ；P = 0. 04)。 此外，與ETS暴露鼠相比，臭氧暴露鼠還顯示顯著增大的Penh值(P = 0. 025)。另外，臭氧 和ETS的組合暴露與ETS單獨暴露(0. 971 士0. 081對0. 549 士0. 012 ；P = 0. 0004)或臭氧 單獨暴露(0. 773 士0. 063 ；P = 0. 033)相比顯著增大Penh水平。
如圖2所示，化學物添加或協同組合的能力使得哮喘觸發診斷甚至更為困難，因 為化學物的水平甚至在同一環境中也可在相對較短時段上急劇地變化。以下表1中的數據 示出住家室內和室外之間臭氧濃度的波動。表1.住家室內/室外臭氧水平
權利要求
一種可攜式環境監測系統，包括被實現成感測空氣分析物的傳感器；與所述傳感器通信且被實現成處理從所述傳感器接收的信息的微處理器；與所述微處理器通信且被實現成儲存從所述微處理器接收的信息的存儲設備；以及其中用戶被允許攜帶所述系統走動。
2.如權利要求1所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，還包括呼吸監測設備。
3.如權利要求2所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述呼吸監測設備被實現 成提供與所述用戶的肺功能相關的數據。
4.如權利要求3所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述呼吸監測設備能記錄 所述用戶的哮喘發作。
5.如權利要求1所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述傳感器、所述微處理 器、以及所述存儲設備被包含在外殼內。
6.如權利要求5所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，包含所述傳感器、所述微處 理器、以及所述存儲設備的外殼具有少於5磅的特定總重量。
7.如權利要求6所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，包含所述傳感器、所述微處 理器、以及所述存儲設備的外殼具有少於1磅的特定總重量。
8.如權利要求1所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述傳感器是揮發性有機 化合物傳感器。
9.如權利要求8所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，還包括二氧化碳傳感器、二 氧化氮傳感器、臭氧傳感器以及甲醛傳感器。
10.一種用於診斷呼吸缺陷觸發的方法，包括向用戶提供包括傳感器、微處理器、存儲設備、以及呼吸監測設備的可攜式環境監測系統；收集在用戶處於多種環境時來自所述傳感器和所述呼吸監測設備的多種數據；分析從所述傳感器和所述呼吸監測設備接收的多種數據；以及確定用戶暴露於空氣分析物與用戶的缺陷肺功能之間是否存在關係。
11.如權利要求10所述的用於診斷哮喘觸發的方法，其特徵在於，用戶被允許攜帶所 述可攜式環境監測系統走動。
12.如權利要求10所述的用於診斷哮喘觸發的方法，其特徵在於，用戶的缺陷肺功能 對應於哮喘反應。
13.如權利要求12所述的用於診斷哮喘觸發的方法，其特徵在於，還包括基於用戶暴 露於空氣分析物與用戶的缺陷肺功能之間關係的確定，建立哮喘觸發。
14.如權利要求10所述的用於診斷哮喘觸發的方法，其特徵在於，收集來自所述傳感 器的多種數據由所述可攜式環境監測系統自動執行。
15.如權利要求14所述的用於診斷哮喘觸發的方法，其特徵在於，收集來自所述傳感 器的多種數據按規則間隔進行。
16.如權利要求15所述的用於診斷哮喘觸發的方法，其特徵在於，分析來自所述傳感 器的多種數據由獨立於所述可攜式環境監測系統的外部計算機執行。
17.一種可攜式環境監測系統，包括被實現成由用戶穿著的服裝，包括， 被實現成感測空氣分析物的傳感器；與所述傳感器通信且被實現成處理從所述傳感器接收的信息的微處理器； 與所述微處理器通信且被實現成儲存從所述微處理器接收的信息的存儲設備；以及 其中用戶被允許穿著所述服裝走動。
18.如權利要求17所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，還包括呼吸監測設備。
19.如權利要求18所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述呼吸監測設備被實 現成提供與用戶的肺功能相關的數據。
20.如權利要求17所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述傳感器是揮發性有 機化合物傳感器。
21.如權利要求20所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，進一步包括二氧化碳傳 感器、二氧化氮傳感器、臭氧傳感器以及甲醛傳感器。
22.如權利要求17所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，所述傳感器、所述微處理 器、以及所述存儲設備被包含在外殼內。
23.如權利要求22所述的可攜式環境監測系統，其特徵在於，包含所述傳感器、所述微 處理器、以及所述存儲設備的外殼具有少於2磅的特定總重量。
全文摘要
本發明描述用於提供描述可攜式環境監測系統的系統和方法。本發明的一示例性實施例提供包括被實現成感測空氣分析物的傳感器。該可攜式環境監測系統還包括與傳感器通信且被實現成處理接收自傳感器的信息的微處理器。此外，該可攜式環境監測系統包括與微處理器通信且被實現成儲存接收自微處理器的信息的存儲設備。另外，用戶被實現成攜帶該可攜式環境監測系統走動。
文檔編號G01D1/00GK101970990SQ200980109858
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月16日 優先權日2008年2月15日
發明者C·W·拜爾, M·L·瓊斯, R·J·亨得利 申請人:喬治亞科技研究公司