与便携式刻度学监视器一起使用时，评估卡光采样线兼容性和准确性
September 29th, 2020
本研究的目标是评估与便携式床边盖光监测器结合使用的封顶采样线的准确性。对来自 7 家制造商的采样线进行了拉伸强度、上升时间和 ETCO2 精度评估，作为呼吸速率或补充氧流速的函数。
这种台式测试与便携式床边盖谱监测仪配合进行，使我们能够确定匹配和交叉盖谱采样线的精度。该技术的主要优点是，它可用于在一致的控制测试条件下直接比较乘盖摄影采样线的精度。开图采样线精度评估对于各种临床环境至关重要，在这些环境中，准确可靠的端潮汐二氧化碳测量对于了解患者的通气状态至关重要。
要校准拉伸测试夹具软件中的拉伸测试夹具，请将称重传感器选择设置为 100 公斤，将负载参数设置为 10 公斤。将采样线组件连接到校准的拉伸测试夹具上，从零公斤的质量开始，在观察采样线连接是否完好无损的同时，在采样线组件上启动张力。如果连接保持自动完好无损，并持续增加张力，直到子部件断开或断开，记录断裂发生前施加的最大张力。
为了校准上升时间测量装置，首先将标准0.95毫米内径二氧化碳PVC管切成10、15厘米的碎片。接下来，打开空气压缩机夹具控制器和电源，打开二氧化碳气体流量。将 15 厘米的 PVC 中的一块直接连接到测量室作为采样通道，并使用质量流量计和专用限制器将气流校准为每分钟 10 升，将二氧化碳采样速率校准为每分钟 50 毫升。
在夹具软件中，将空气与二氧化碳的比例设置为一比一，将空气时间设定为三秒，将二氧化碳时间设定为三秒和十个周期，将上升时间测量长度设置为无。打开二氧化碳阀并单击完成校准确认按钮已变绿。单击测量值，等待气体流量循环结束，然后关闭二氧化碳阀。
记录后台上升时间并确认结果小于 60 毫秒。打开新的商业采样线，将采样线连接到上升时间测量装置。然后点击启动，在上升时间测量设备软件，并等待设备测量上升时间。
测量端潮汐二氧化碳的精度作为呼吸速率的函数。将模特放在上位，然后根据制造商的说明将采样线连接到模特。要控制模拟呼吸速率，请使用流量计测量气流，并如演示，将流量校准为每分钟 10 升。
在呼吸模拟器夹具软件中，将占空比设置为 50%，并使用泄漏测试夹具测试系统中的泄漏。当采样线的可度得到确认后，将呼吸模拟器夹具连接到模特，并使用模拟器将 5%的二氧化碳流量提高至每分钟 10 升，将氮流速提高至每分钟 10 升。等待 30 秒，以便建立稳定的封顶波形，然后再记录端潮汐二氧化碳值。
在总共测量了10个结束潮汐二氧化碳值后超过180秒。使用呼吸模拟器夹具更改呼吸速率，让造光波形正常化 30 秒，然后记录 180 秒内添加的 10 个附加的二氧化碳读数。在补充氧气存在的情况下测量端潮汐二氧化碳的精度。
将呼吸模拟器夹具设置为每分钟 10 次呼吸，将氧气管路连接到 100% 氧气和二氧化碳输出。将二氧化碳流量提高至每分钟六升，将氧气流速提高至每分钟零升，作为参考测量。等待 30 秒，让光刻波形稳定下来，然后记录 180 秒内 10 倍的端潮汐二氧化碳值。
然后改变二氧化碳和氧气的流速，使光刻波形正常化30秒，并在180秒内重复10次额外的端潮汐二氧化碳测量。虽然此代表性分析中的大多数采样线都显示两个呼吸比每分钟 150 次呼吸的精度，但有些线未能保持准确性，而另一些线在所有测试条件下都保持精度。在以每分钟10次呼吸测试的成年人中，抽样线有1、2、5、6、7、8和9，在可接受的呼吸速率范围内读取端潮汐二氧化碳。
相比之下，采样线3和4报告低端潮汐二氧化碳水平最低呼吸率，当呼吸速率增加到每分钟80次或更高时，汞含量降至零毫米。只有采样线一、八和九继续以非常高的呼吸率捕捉读数。在每分钟2、4或6升补充氧气的情况下，预计最终潮汐二氧化碳为34毫米汞。
在每分钟添加两升补充氧气后，大多数采样线显示观察到的端潮二氧化碳值下降。在每分钟补充氧气的四升或六升的情况下，也获得类似的减少。为了提高临床适用性，在人类中应进行类似的端潮二氧化碳测量，以评估临床环境中的封顶采样线的准确性。
我们对封顶采样线的评估突出了改进设备精度评估，尤其是在使用来自独立制造商的采样线和监视器时。
概述
本研究评估了与便携式床旁呼气末二氧化碳监测器配套使用的呼气末二氧化碳监测采样管的准确性。评估重点关注在不同呼吸频率和辅助氧气水平下的拉伸强度、上升时间和呼气末二氧化碳（ETCO2）准确性。
关键研究组成部分
科学领域
- 呼吸监测
- 呼气末二氧化碳监测
- 临床设备评估
背景
- 呼气末二氧化碳监测对于评估患者的通气状态至关重要。
- 在各种临床环境中，准确测量ETCO2至关重要。
- 不同制造商的采样管在性能上可能存在差异。
- 本研究旨在对这些设备进行比较分析。
研究目的
- 评估呼气末二氧化碳监测采样管的准确性。
- 在受控测试条件下评估性能。
- 识别可靠的临床使用采样管。
使用的方法
- 使用便携式呼气末二氧化碳监测器进行台面测试。
- 对采样管进行拉伸强度测试。
- 测量上升时间和ETCO2准确性。
- 模拟呼吸频率和辅助氧气条件。
主要结果
- 一些采样管在高呼吸频率下保持准确性。
- 其他的在某些条件下无法提供可靠的读数。
- 辅助氧气影响了大多数采样管的ETCO2读数。
- 建议在人体受试者中进行进一步测试以评估临床适用性。
结论
- 准确评估呼气末二氧化碳监测采样管至关重要。
- 不同制造商的设备性能存在显著差异。
- 临床设备需要改进准确性评估。
常见问题
Executive Industry Relevance
Accurate capnography sampling line performance is critical for reliable respiratory monitoring in preclinical and translational research settings. Variability in sampling line compatibility with portable monitors introduces measurement uncertainty that can confound ventilatory assessments in disease models. Ensuring cross-platform accuracy supports mechanistic de-risking and predictive confidence in respiratory phenotype evaluation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables functional validation of respiratory targets by confirming accurate ETCO2 measurement in disease-relevant systems.
- Operational Value: Reduces false-negative or false-positive ventilatory phenotypes due to sampling line artifacts.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides standardized respiratory readouts for compound screening in pulmonary disease models.
- Operational Value: Ensures assay reproducibility across laboratories by validating sampling line-monitor compatibility.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports longitudinal monitoring of respiratory function in preclinical models with consistent ETCO2 accuracy.
- Operational Value: Facilitates data comparability across study sites using different capnography systems.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery workflows where respiratory phenotyping informs target validation and lead optimization, particularly in metabolic, neurological, and pulmonary disease areas.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of respiratory mechanisms by providing reliable ventilatory status measurements.
- Screening: Delivers quantitative ETCO2 outputs for high-throughput assessment of compound effects on respiration.
- Analytics: Generates rise time and accuracy metrics that support statistical comparison of respiratory function across conditions.
- Translational Research: Connects preclinical respiratory data to clinical monitoring standards through validated sampling line performance.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable benchmark for evaluating capnography consumables across multiple research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in respiratory endpoints by minimizing measurement variability from consumable sources.
- Operational Value: Improves reproducibility and standardization of respiratory monitoring across sites and studies.
- Strategic Value: Reduces risk of advancing compounds with artifactual respiratory profiles due to faulty sampling lines.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted decision-making in respiratory-targeted programs by ensuring data integrity.
Implementation Considerations
- Requires expertise in respiratory physiology and biomedical instrumentation for proper test setup.
- Needs access to tensile testing equipment, gas flow controllers, and breath simulation systems.
- Demands cross-team alignment between respiratory scientists and assay development teams on performance thresholds.
- Must account for model-specific respiratory rates and tidal volumes when defining test parameters.
- Limited by bench-test nature; clinical validation in intact organisms is needed for full translational confidence.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:46
Sampling Line Tensile Strength Measurement
1:32
Rise Time and Sampling Line Accuracy Measurement
3:11
End-Tidal Carbon Dioxide (ETCO2) Accuracy Measurement
4:40
ETCO2 Accuracy Measurement in the Presence of Supplemental Oxygen
5:36
Results: Representative ETCO2
7:13
Conclusion
