CN106066270B - 一种全自动呼气采集装置和方法 - Google Patents

一种全自动呼气采集装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全自动呼气采集装置，包括进气管、设置在进气管与受试者的鼻腔或口腔接触一端的温度传感器、用于采集人呼出气体的集气系统以及气泵，气泵的进气口连接于进气管、出气口通过连接气管连接于集气系统，还包括控制系统，用于根据温度传感器探测受试者呼吸时的气体温度，启动气泵抽取气体至集气系统或关闭气泵。控制系统还用于自动采集环境空气。本发明利用人体呼气和吸气时的温度变化来控制气泵工作从而实现呼气的自动化采集，同时利用环境空气自动采集程序实现环境空气的自动采集。对任何人群，该装置都可实现呼气和环境空气样本的自动采集。

Description

一种全自动呼气采集装置和方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种全自动呼气采集装置和方法。
背景技术
人呼出的气体如同血液、尿液一样，包含很多能反映健康状况的信息。有人预测，呼气试验对疾病诊断的意义将会与血液等检查一样重要。
目前临床医学上有各种各样的呼气试验进行疾病诊断，采集样本方式以主动意识呼气(即受试者有意识地往采气装置中吹气)采集为主。这一采集方法适合于有一定认知能力、能有意识的人群，不适宜于婴儿和无意识的危重病人，因此需要一种能对人体呼气进行自动采集的装置和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动呼气采集装置和方法以实现对人体呼气的自动采集。
一种全自动呼气采集装置，包括进气管、设置在所述进气管与受试者的鼻腔或口腔接触一端的温度传感器、用于采集人呼出气体的集气系统以及气泵，所述气泵的进气口连接于进气管、出气口通过连接气管连接于集气系统，还包括控制系统，用于根据所述温度传感器探测所述受试者呼吸时的气体温度，启动所述气泵抽取呼气至所述集气系统或关闭所述气泵。
优选地，所述控制系统还用于启动所述气泵抽取环境空气至所述集气系统；
所述集气系统包括通过所述连接气管连接于所述气泵的所述出气口的采气袋，用于采集所述受试者呼出的气体或环境空气。
优选地，所述集气系统还包括电连接于所述控制系统的压力传感器，用于探测所述采气袋内的气体压力，当所述气体压力大于预设值时，所述控制系统根据所述压力传感器送来的信号发出停止采集信号，控制所述气泵停止呼气采集或环境空气采集。
优选地，所述全自动呼气采集装置还包括电连接于所述控制系统的语音提示系统，在所述控制系统发出所述停止采集信号时，所述控制系统控制所述语音提示系统发出语音提示以提示采气结束拔掉所述采气袋。
优选地，在所述控制系统控制所述气泵停止采集以及拔掉所述采气袋时，所述控制系统控制所述气泵抽取环境空气清洗所述进气管和所述连接气管。
相应地，本发明还提供一种全自动呼气采集方法，包括将进气管安装在受试者的鼻腔处的步骤，以及在集气系统采满呼气之前反复执行以下步骤：
在进气管端部探测气体温度，温度传感器在进气管与受试者的鼻腔接触一端内侧或外侧；
根据气体温度变化判断所述受试者的呼吸状态，如果根据气体温度变化发现所述受试者在呼气，则启动气泵将所述进气管内的气体收集到所述集气系统，否则停止所述气泵工作。
优选地，在将进气管安装在受试者的鼻腔处的所述步骤之前，还包括将采气袋安装到所述集气系统中的步骤。
优选地，还包括探测所述采气袋内的气体压力的步骤，当所述气体压力大于预设值时，所述控制系统根据压力传感器送来的信号发出停止采集信号以控制所述气泵停止呼气采集。
优选地，还包括在所述控制系统发出所述停止采集信号时，控制所述语音提示系统发出语音提示以提示采气结束拔掉所述采气袋的步骤；以及
在拔掉所述采气袋和移除气管远离鼻腔和口腔20cm以上之后，控制所述气泵抽取环境空气清洗所述进气管和连接气管的步骤。
优选地，在拔掉所述采气袋和移除气管远离鼻腔和口腔20cm以上之后，控制所述气泵抽取环境空气清洗所述进气管和连接气管的步骤之后还包括：安装采气袋采集环境空气的步骤，所述安装采气袋采集环境空气的步骤包括以下子步骤：
语音提示进行环境空气采集；
将环境空气采气袋安装到集气系统中；
由控制系统启动气泵进行环境空气采集；
由控制系统根据压力传感器送来的信号判断采气袋内的气体是否收集满了，如果收集满了，控制系统则发出停止采集信号，控制气泵停止采集并发出语音提示以提示环境采气结束并拔掉采气袋；否则，继续采集。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明提供的全自动呼气采集装置和方法，利用人体呼气和吸气时的温度变化来控制气泵工作从而实现呼气的自动化采集。首先通过温度传感器探测人体呼气和吸气时的温度变化，然后根据这种温度变化来控制气泵将人体呼气收集进采气袋，最后根据压力传感器的信号结束呼气采集并发出提示信息。在采集呼气样品后，还自动开启采集环境空气的程序以自动采集环境空气样本，采集环境空气时可由所述进气管进气也可由控制系统电控关闭进气管通道而打开另外孔道进气。由此，对于任何人群，特别是对于婴儿、无意识的危重病人等不能有意识的进行呼气的人群，都实现呼气样本和环境空气样本的自动采集，以满足呼气试验的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的全自动呼气采集装置的原理图；
图2为本发明另一实施例提供的全自动呼气采集装置的原理图；
图3所示为本发明一实施例提供的全自动呼气采集方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的全自动呼气采集装置的原理图。如图1所示，全自动呼气采集装置100包括温度传感器110、控制系统120、气泵130和集气系统140，还包括进气管150和连接气管160。其中，控制系统120电连接于温度传感器110、气泵130和集气系统140，温度传感器110设置在进气管150与受试者的鼻腔或口腔接触的一端，气泵130的进气口连接于进气管150，气泵130的出气口通过连接气管160连接于集气系统140。
在本发明一实施例中，设置在进气管与受试者的鼻腔接触的一端的温度传感器110用于探测受试者呼吸时的气体温度。由于人体呼气和吸气时产生的气体温度不同，呼气时的气体温度高于吸气时的气体温度，因此，如果温度传感器第N+1次探测的气体温度与第N次探测的气温温度之差大于预设值，则表示受试者进行的是呼气运动，如果温度传感器第N+1次探测的气体温度与第N次探测的气温温度之差小于预设值，则表示受试者进行的是吸气运动，因此，通过气体温度变化可以反映出受试者是在呼气还是吸气。具体地，温度传感器110根据气体温度变化发送呼气信号或吸气信号至控制系统120，如果气体温度升高，表明受试者进行了呼气运动，则发送呼气信号至控制系统120；如果气体温度降低，表明受试者进行了吸气运动，则发送吸气信号至控制系统120。
在本发明一实施例中，控制系统120根据来自温度传感器110的信号来控制气泵130的工作。具体地，如果控制系统120收到的是呼气信号，则控制系统120发送启动信号至气泵130以控制气泵130开始工作并抽取气体；如果控制系统120收到的是吸气信号，则控制系统120发送停止信号至气泵130以控制气泵130停止工作。
在本发明一实施例中，气泵130在控制系统120的控制下开启或关闭。具体地，开启时，气泵130抽取来自进气管150的气体，通过连接气管160输送至集气系统140；关闭时，气泵130停止抽取气体，同时防止集气系统140内的气体被吸入人体。
本发明提供的全自动呼气采集装置，利用人体呼气和吸气时气体温度不同，通过温度传感器采集受试者的气体温度，根据气体温度变化发送控制信号至控制系统，再由控制系统控制气泵的工作，以实现对受试者呼气的自动化采集。
图2所示是本发明另一实施例提供的全自动呼气采集装置的示意图。如图2所示，集气系统140包括采气袋142和压力传感器144，其中，采气袋142连接于连接气管160的一端，压力传感器144电连接于控制系统120。
在本发明一实施例中，在采集完受试者的呼气样本后，控制系统120还用于启动气泵130抽取环境空气至集气系统140，以取得环境空气样本，方便进行后续的呼气试验分析。
在本发明一实施例中，通过连接气管160连接于气泵130的出气口的采气袋142，用于在气泵130开启时，采集受试者呼出的气体或环境空气。随着呼吸次数的增加，采气袋142内的气体越来越多，因此，压力传感器144用于探测采气袋142内的气体压力，在该气体压力大于预设值时，发送信号至控制系统120提示采气袋142内的气体已满，控制系统120根据该信号发出停止采集信号控制气泵130停止呼气采集或环境空气采集。其中，气体压力大于预设值可以表示采气袋内的气体已满，可以停止采集。
进一步地，如图2所示，全自动呼气采集装置100还包括语音提示系统170。具体地，该语音提示系统170电连接于控制系统120，在控制系统120发出停止采集信号时，控制系统120发送控制信号至语音提示系统170，控制语音提示系统170发出语音提示以提示采气结束拔掉采气袋142，提示工作人员呼气采集已完成，可以取下或更换采气袋。其中，语音提示系统170发出的语音提示可以是“呼气采集结束、请将进气管口移离开鼻腔或口腔20cm以上后拔掉采气袋”或“环境空气采集结束，请拔掉采气袋”或同样含义的其他语音提示，本发明并不以此为限。
进一步地，在控制系统120控制气泵130停止采气以及拔掉采气袋时，控制系统120还发送清洗信号至气泵130，控制气泵130抽取环境空气清洗进气管150和连接气管160，以清洗掉进气管和连接气管内残留的受试者呼出的气体以方便下次呼气采集或环境空气采集的进行。
进一步地，在连接气管160内设置有连接气管单向出气阀，在气泵130停止工作时，关闭连接气管160内的连接气管单向出气阀以避免受试者吸气时，采气袋142内的气体被受试者吸入体内。
有利地，本发明提供的全自动呼气采集装置，利用人体呼气和吸气时的温度变化来控制气泵工作从而实现呼气的自动化采集。首先通过温度传感器探测人体呼气和吸气时的温度变化，然后根据这种温度变化来控制气泵将人体呼气收集进采气袋，最后根据压力传感器的信号结束呼气采集并发出提示信息。在采集呼气样品后，还自动开启采集环境空气的程序以自动采集环境空气样本。由此，对于任何人群，特别是对于婴儿、无意识的危重病人等不能有意识的进行呼气的人群，都实现呼气样本和环境空气样本的自动采集，以满足呼气试验的需求。
图3所示是本发明一实施例提供的全自动呼气采集方法的流程示意图。如图3所示，该全自动呼气采集方法包括以下步骤：
步骤S1：将采气袋安装到集气系统中。
步骤S2：将进气管安装在受试者的鼻腔处。
步骤S3：在进气管端部探测气体温度。
具体地，在本发明一实施例中，由温度传感器探测受试者呼吸时的气体温度，并根据气体温度变化发送控制信号至控制系统。当气体温度升高时，发送呼气信号至控制系统；当气体温度降低时，发送吸气信号至控制系统。
步骤S4：根据气体温度变化判断受试者的呼吸状态，如果根据所述气体温度变化发现所述受试者在呼气，则启动气泵将所述进气管内的气体收集到所述集气系统；否则，停止所述气泵工作。
具体地，在本发明一实施例中，由控制系统根据控制信号控制气泵开启或关闭。如果控制信号为呼气信号，则控制系统发送启动信号至气泵以控制气泵抽取气体至集气系统的采气袋；如果控制信号为吸气信号，则控制系统发送停止信号至气泵以控制关闭气泵。
步骤S5：判断采气袋内的气体是否收集满了，如果收集满了，则流程前进到步骤S6；如果没有，则流程返回至步骤S3。
具体地，在本发明一实施例中，由压力传感器探测采气袋内的气体压力，当气体压力大于预设值时，发送停止呼气采集信号至控制系统。
步骤S6：语音提示气体收集已完成。
具体地，在本发明一实施例中，在控制系统收到停止呼气采集信号时，由控制系统控制所述语音提示系统发出语音提示，提示工作人员呼气采集已完成。
步骤S7：拔下气袋，移除进气管远离鼻腔或口腔20cm以上。
步骤S8：清洗气路。
具体地，在本发明一实施例中，在控制系统收到拔下气袋，移除进气管远离鼻腔或口腔20cm以上时，由控制系统控制气泵清洗进气管和连接气管。
步骤S9：语音提示进行环境空气采集。
步骤S10：将环境空气采气袋安装到集气系统中。
步骤S11：启动环境空气采集程序进行环境空气采集。
步骤S12：判断采气袋内的气体是否收集满了，如果收集满了，则流程前进到步骤S13；如果没有，则继续采集。
步骤S13：语音提示环境空气收集已完成。
有利地，本发明提供的全自动呼气采集方法，利用人体呼气和吸气时的温度变化来控制气泵工作从而实现呼气的自动化采集。首先通过温度传感器探测人体呼气和吸气时的温度变化，然后根据这种温度变化来控制气泵将人体呼气收集进采气袋，最后根据压力传感器的信号结束呼气采集并发出提示信息。由此，对于任何人群，都可实现呼气样本的自动采集，以满足呼气试验的需求。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种全自动呼气采集装置，其特征在于，包括进气管(150)、设置在所述进气管(150)与受试者的鼻腔或口腔接触一端的温度传感器(110)、用于收集采集气体的集气系统(140)以及气泵(130)，气泵(130)进气口连接于所述进气管(150)、出气口通过连接气管(160)连接于所述集气系统(140)，还包括控制系统(120)，用于根据所述温度传感器(110)探测所述受试者呼吸时的气体温度，启动所述气泵(130)抽取呼气至所述集气系统(140)或关闭所述气泵(130)；
所述控制系统(120)还用于启动所述气泵(130)抽取环境空气至所述集气系统(140)；
所述集气系统(140)包括通过所述连接气管(160)连接于所述气泵(130)的所述出气口的采气袋(142)，用于采集所述受试者呼出的气体或环境空气；
在所述连接气管(160)内设置有连接气管单向出气阀，在所述气泵(130)停止工作时，关闭所述连接气管(160)内的连接气管单向出气阀；所述集气系统(140)还包括电连接于所述控制系统(120)的压力传感器(144)，用于探测所述采气袋(142)内的气体压力，当所述气体压力大于预设值时，所述控制系统(120)根据所述压力传感器(144)送来的信号发出停止采集信号，控制所述气泵(130)停止呼气采集或环境空气采集。
2.根据权利要求1所述的全自动呼气采集装置，其特征在于，所述全自动呼气采集装置还包括电连接于所述控制系统(120)的语音提示系统(170)，在所述控制系统(120)发出所述停止采集信号时，所述控制系统(120)控制所述语音提示系统(170)发出语音提示以提示采气结束拔掉所述采气袋(142)。
3.根据权利要求2所述的全自动呼气采集装置，其特征在于，在所述控制系统(120)控制所述气泵(130)停止采集以及拔掉所述采气袋时，所述控制系统(120)控制所述气泵(130)抽取环境空气清洗所述进气管(150)和所述连接气管(160)。
4.一种全自动呼气采集方法，其特征在于，包括将进气管安装在受试者的鼻腔处的步骤，以及在集气系统采满呼气之前反复执行以下步骤：
在进气管端部探测气体温度，温度传感器在进气管与受试者的鼻腔接触一端内侧或外侧；
根据气体温度变化判断所述受试者的呼吸状态，如果根据所述气体温度变化发现所述受试者在呼气，则启动气泵将所述进气管内的气体通过连接气管收集到所述集气系统，否则停止所述气泵工作，在所述气泵停止工作时，关闭连接气管内的连接气管单向出气阀；
在采满呼气之后，还包括安装采气袋采集环境空气的步骤；
在将进气管安装在受试者的鼻腔处的所述步骤之前，还包括将采气袋安装到所述集气系统中的步骤；
还包括探测所述采气袋内的气体压力的步骤，当所述气体压力大于预设值时，控制系统根据压力传感器送来的信号发出停止采集信号，控制所述气泵停止呼气采集。
5.根据权利要求4所述的全自动呼气采集方法，其特征在于，还包括：在所述控制系统发出所述停止采集信号时，控制语音提示系统发出语音提示以提示采气结束拔掉所述采气袋的步骤；以及在拔掉所述采气袋之后，呼气采集过程还包括控制所述气泵抽取环境空气清洗所述进气管和连接气管的步骤。
6.根据权利要求5所述的全自动呼气采集方法，其特征在于，在所述安装采气袋采集环境空气的步骤包括以下子步骤：
语音提示进行环境空气采集；
将环境空气采气袋安装到集气系统中；
由控制系统启动气泵进行环境空气采集；
由控制系统根据压力传感器送来的信号判断采气袋内的气体是否收集满了，如果收集满了，控制系统则发出停止采集信号，控制气泵停止采集并发出语音提示以提示环境采气结束并拔掉采气袋；否则，继续采集。
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