CN108634992B - 病理科用气体收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种病理科用气体收集装置，包括：收集袋和导流装置；所述导流装置包括：壳体，其上具有进气口、出气口以及气体流道；定子，其固定于所述壳体中；转子，其与所述定子以及所述壳体围成第一压力比对腔和第二压力比对腔，所述第一压力比对腔和所述第二压力比对腔均与所述气体流道连通，偏置机构，其用于为所述转子在第一方向转动提供作用力；本发明通过设置被作用面积不等的两个压力比对腔，且利用第二压力比对腔与第一压力比对腔内的与气体流道内的气体压力相等的气体对转子的作用力的来适应呼出气体的压力变化，使得从出气口流出的气体的流量恒定。

Description

病理科用气体收集装置

技术领域

本发明涉及医学技术领域，特别涉及一种病理科用气体收集装置。

背景技术

通过分析患者呼出的气体的某些物质(或者病毒、细菌)的浓度能够诊断出众多疾病，例如，通过分析呼出病毒的种类，可诊断出患者是否患有肺炎、肺结核等疾病。

为了收集患者所呼出的气体，现有技术中出现了一种气体收集装置，该气体收集装置包括导流装置和收集袋，导流装置具有直接相贯通的进口和出口，出口与收集袋连接，患者通过进口向导流装置呼气，使得气体通过出口被收纳于收集袋中。

然而，由于不同的患者(或者同一患者在一次呼气过程的不同时段)所呼出的气体压力不同，使得患者在呼气的过程期间，利用现有技术中的上述气体收集装置在单位时间内所收集的气体的量不同，这会在一定程度上影响对气体内物质(或者病毒、细菌)的检验结果。

为解决上述问题，专利号为201080016955.6的中国专利提供了一种气体流量调节设备，该设备包括壳体组件、入口管组件和偏置设备，该偏置设备为一弹簧，壳体组件的主壳体内形成有一个由入口管组件与远端板限定的恒定压力腔，当患者所呼出的压力增大时，入口管组件朝向近端移动，恒定压力腔增大以容纳进入恒定压力腔中多余的气体，入口管组件朝靠近近端移动使得入口端渐近关闭，这样进入恒定压力腔内的气体的速率降低，这样，使得恒定压力腔内的压力不会与患者呼出的气体压力一致的增大或减小，使得恒定压力腔内压力范围小于患者呼出气体的压力变化范围，使得通过出气孔所排出的气体的流量的变化范围变小。

根据上述可知，上述中国专利虽然能够减小气体的压力变化范围，然而，从该气体流量调节设备排出的气体的压力变化范围仍很大，气流流量的变化范围也仍很大。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种病理科用气体收集装置。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种病理科用气体收集装置，包括：收集袋和导流装置；

所述收集袋包括袋体以及结合于袋体上的缩口；

所述导流装置包括：

壳体，其上具有进气口和出气口，所述进气口与所述出气口之间形成有供气体通过的气体流道，所述缩口连接至所述出气口；

定子，其固定于所述壳体中；

转子，其与所述定子以及所述壳体围成第一压力比对腔和第二压力比对腔，所述第一压力比对腔和所述第二压力比对腔均与所述气体流道连通，

偏置机构，其用于为所述转子在第一方向转动提供作用力；其中：

当所述转子在第一方向转动时，限定经由进气口进入所述气体流道的气体的流量的通流截面增大，当所述转子在与第一方向相反的第二方向转动时，限定经由进气口进入所述气体流道的气体的流量的通流截面减小；

位于所述第一压力比对腔内的气体对所述转子的作用方向与所述第一方向一致，位于所述第二压力比对腔内的气体对所述转子的作用方向与所述第二方向一致；位于所述第一压力比对腔内的气体对所述转子的作用面积小于位于所述第二压力比对腔内的气体对所述转子的作用面积。

优选地，所述壳体包括筒状的本体以及封盖于所述本体上的盖体，所述本体内的中部设置有芯轴；

所述定子呈周向延伸的扇形，所述定子固定在所述本体中；

所述转子包括套状主体以及结合于所述套状主体上的扇形体，所述套状主体套设于所述芯轴上，所述扇形体的周向上的两端与所述定子的周向上的两端分别对应限定出所述第一压力比对腔和所述第二压力比对腔；

所述偏置机构包括扭簧，所述扭簧套设在所述芯轴上，其两端分别与所述芯轴和所述套状主体连接。

优选地，所述扇形体上形成有扇形的缓冲腔，所述缓冲腔具有周向上的第一腔壁和第二腔壁，所述第一腔壁靠近所述第二压力比对腔，所述第二腔壁靠近所述第一压力比对腔；其中：

所述第一腔壁与所述进气口共同限定出所述通流截面。

优选地，用于限定所述第一压力比对腔的所述转子的端面上设置有朝所述定子方向周向延伸的弧形的封板条，所述封板条的端部能够伸缩于所述定子中；其中：

所述第一压力比对腔限定于所述封板条的径向上的外侧。

优选地，所述定子与所述转子的内部设置成中空；其中：

所述转子内部设置有第一导管，所述第一导管贯穿所述转子的用于限定所述第一压力比对腔的端面以及所述第二腔壁，以使所述第一压力比对腔与所述缓冲腔连通，所述第一导管的内孔形成所述气体流道；

所述定子内部设置有第二导管，所述第二导管贯穿所述定子的两端以使所述第一压力比对腔和第二压力比对腔连通。

优选地，所述进气口与所述出气口位于所述本体的相对的两侧。

优选地，所述进气口处设置有进气连接嘴，所述出气口处设置有出气连接嘴；其中：

所述进气连接嘴设置有连接头，所述连接头的自由端外扩以形成与患者唇部匹配的匹配部；

所述缩口套设于所述出气连接嘴上。

优选地，所述出气连接嘴的外周面上设置有多道环状隆起部。

与现有技术相比，本发明公开的病理科用气体收集装置的有益效果是：本发明通过设置被作用面积不等的两个压力比对腔，且利用第二压力比对腔与第一压力比对腔内的与气体流道内的气体压力相等的气体对转子的作用力的来适应呼出气体的压力变化，使得从出气口流出的气体的流量恒定。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的病理科用气体收集装置的主视图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明的实施例所提供的病理科用气体收集装置的使用状态图。

图4为图3的局部B的放大视图。

图中：

10-壳体；11-本体；12-盖体；13-进气口；14-出气口；15-芯轴；20-定子；21-第二导管；30-转子；31-扇形体；311-第一导管；312-缓冲腔；3121-第一腔壁；3122-第二腔壁；313-封板条；32-套状主体；41-第一压力比对腔；42-第二压力比对腔；43-气体流道；50-偏置机构；51-进气连接嘴；52-出气连接嘴；60-收集袋；61-袋体；62-缩口；70-铆钉。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至4所示，本发明的实施例公开一种病理科用气体收集装置，该气体收集装置用于收集患者呼出的气体以便于检测所呼出的气体中各物质(或，病毒，细菌)的含量以诊断患者所患何种疾病以及疾病的严重程度。该气体收集装置包括收集袋60和导流装置，在本发明中，收集袋60包括袋体61以及一体成型于袋体61上的缩口62，应该说明的是：该袋体61由不具有弹性或具有很小弹性的材质制成，当气体通过缩口62进入袋体61中时，袋体61开始膨胀，但袋体61不会产生弹性变形，这样袋体61内的气体的压力P不随袋体61的体积的增大而增大，而是实时接近大气压力，如同塑料袋所收纳的气体一样。如图1和图2所示，导流装置包括壳体10、定子20、转子30以及偏置机构50。其中，壳体10内形成一个密闭腔，壳体10上还形成有进气口13和出气口14，且进气口13与出气口14之间形成有供患者所呼出气体通过的气体流道43，缩口62连接至出气口14处，以使从出气口14流出的气体收纳于袋体61内。定子20设置于密闭腔中，并占据密封腔一定空间，该定子20通过铆钉70等紧固件与壳体10固定连接。转子30也设置于密闭腔室中，并能够相对定子20转动，且与定子20将密封腔划分出第一压力比对腔41和第二压力比对腔42，且第一压力比对腔41与第二压力比对腔42均与气体流道43连通，也就是说，在收纳气体的开始阶段，气体通过气体流道43进入第一压力比对腔41和第二压力比对腔42，并在收纳气体的整个过程中，第一压力比对腔41、第二压力比对腔42与气体流道43气体的压力一致(或称，基本相等)。偏置机构50用于为转子30在第一方向转动提供作用力F3。其中，通过转子30的转动来改变经由进气口13进入气体流道43的气体的流量的通流截面S(所谓通流截面为限定气体流量的参数，在流体学领域为公知概念，在此不在赘述)。具体地，改变通流截面的方式为：当转子30在第一方向转动时，限定经由进气口13进入气体流道43的气体的流量的通流截面S增大，当转子30在与第一方向相反的第二方向转动时，限定经由进气口13进入气体流道43的气体流道43的通流截面S减小。并且使第一压力比对腔41与第二压力比对腔42内的气体对转子30的作用方向和作用配置成：位于第一压力比对腔41内的气体对转子30的作用方向与第一方向一致，位于第二压力比对腔42内的气体对转子30的作用方向与第二方向一致；位于第一压力比对腔41内的气体对转子30的作用面积小于位于第二压力比对腔42内的气体对转子30的作用面积。

应该说明的是：选用如下力学特性的部件作为偏置机构50：当转轴在两个方向转动使得通流截面在0至最大值之间切换时，偏置机构50对转子30的作用力F3基本保持不变或者变化极小。

下面详细介绍一下上述实施例所提供的气体收集装置的优势：

当患者开始呼气的瞬间，因偏置机构50使得通流截面处于最大值，这样，如图3和图4所示，气体迅速通过气体流道43进入第一压力比对腔41和第二压力比对腔42，由于进入第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用面积大于进入第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用面积，使得气体对转子30在第二方向上的作用力F1大于气体对转子30在第一方向上的作用力F2与偏执机构对第一方向上的作用力F3的合力，这样第二压力比对腔42中的气体推抵转子30在第一方向上转动使得通流截面S的面积减小，而通流截面减小后，气体流道43、第一压力比对腔41和第二压力比对腔42中的气体的压力一致性的减小，直至使得压力减小到如下程度：第二压力比对腔42中的气体对转子30在第二方向上的作用力等于气体对转子30在第一方向上的作用力与偏执机构对第一方向上的作用力的合力，此时，转轴停止转动，通流面积维持相对恒定。

当患者呼出的压力P0增大时，如图3和图4所示，气体流道43以及两个压力比对腔内的压力P1起初瞬时相应增大，这使得气体对转子30在第二方向上的作用力大于气体对转子30在第一方向上的作用力与偏执机构对第一方向上的作用力的合力，根据上述可知，使得转子30朝第二方向转动，通流截面减小，从而使气体流道43内的增大的压力迅速降下到呼出压力增大前的水平。

当患者呼出的压力减小时，如图3和图4所示，气体流道43以及两个压力比对腔内的压力起初瞬时相应减小，这使得气体对转子30在第二方向上的作用力小于气体对转子30在第一方向上的作用力与偏执机构对第一方向上的作用力的合力，根据上述可知，使得转子30朝第一方向转动，通流截面增大，从而使气体流道43内的下降的压力迅速上升到呼出气体压力减小前的水平。

根据上述可知，通过两个压力比对腔中的气体对转子30的作用力以及偏置机构50对转子30的作用力，使得气体流道43内的压力总能够维持在一个恒定的数值。

应该说明的是：根据流体理论，对于通流截面不变的流道，当其两端的压力差不变时，其经过该流道的气流的流量也不变。

上文已经说明，在收集袋60收集气体时，袋体61体积增大，而袋体61内的气体压力却维持在与大气压一致的水平，而根据上述分析可知，气体流道43内的气体压力也维持在一个恒定的数值，这样，出气口14相当于通流截面不变的流道，由于袋体61内的压力和气体流道43内的压力维持恒定，因此，两者的压力差也保持不变，这样从出气口14流出的流量也能够维持在一个较恒定的数值。

根据上述可知，本发明通过设置两个压力比对腔来利用气体驱动转子30转动，进而能够改变进气口13处的供气体通过的通流截面的大小，以应对呼出气体的压力变化，使得进入气流流道内的气体始终维持在一个相对稳定的压力，进而使从出气口14流出的气体也始终维持在一个相对恒定的流量水平，使得从出气口14流出的气体的流量不会随患者呼出气体压力的改变而改变。

本发明通过设置被作用面积不等的两个压力比对腔，且利用第二压力比对腔42与第一压力比对腔41内的与气体流道内的气体压力相等的气体对转子10的作用力的来适应呼出气体的压力变化，使得从出气口流出的气体的流量恒定。

在本发明的一个优选实施例中，如图1至图4所示，壳体10包括筒状的本体11以及封盖于本体11上的盖体12，本体11内的中部设置有芯轴15；定子20呈周向延伸的扇形，定子20固定在本体11中；转子30包括套状主体32以及结合于套状主体32上的扇形体31，套状主体32套设于芯轴15上，扇形体31的周向上的两端与定子20的周向上的两端分别对应限定出第一压力比对腔41和第二压力比对腔42；偏置机构50包括扭簧，扭簧套设在芯轴15上，其两端分别与芯轴15和套状主体32连接。具体地，扇形体31上形成有扇形的缓冲腔312，缓冲腔312具有周向上的第一腔壁3121和第二腔壁3122，第一腔壁3121靠近第二压力比对腔42，第二腔壁3122靠近第一压力比对腔41；其中：第一腔壁3121与进气口13共同限定出通流截面。具体地，用于限定第一压力比对腔41的转子30的端面上设置有朝定子20方向周向延伸的弧形的封板条313，封板条313的端部能够伸缩于定子20中；其中：第一压力比对腔41限定于封板条313的径向上的外侧。具体地，定子20与转子30的内部设置成中空；其中：转子30内部设置有第一导管311，第一导管311贯穿转子30的用于限定第一压力比对腔41的端面以及第二腔壁3122，以使第一压力比对腔41与缓冲腔312连通，第一导管311的内孔形成气体流道43；定子20内部设置有第二导管21，第二导管21贯穿定子20的两端以使第一压力比对腔41和第二压力比对腔42连通。

应该说明的是：选用扭力系数尽量小的扭簧作为上述扭簧，且使扭簧的扭转变形程度尽量大，如此，在转子30转动以使通流截面在0至最大值之间切换时，扭簧对转子30的作用力基本保持不变。

上述实施例的优势在于：

1、使第一压力比对腔41和第二压力比对腔42形成在转子30的两端，从而使得两个腔内的气体对转子30的作用力全部用于在周向上的力的平衡的计算上。

2、在扇形体31上设置有缓冲腔312，一方面对来自于进气口13的气体形成一定缓冲作用，另一方面，第一腔壁3121与进气口13能够限定出通流截面，使得通过转子30转动来限定通流截面成为可能。

3、利用封条板限定第一压力比对腔41，更容易实现第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用面积小于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用面积。

4、使转子30设置成中空的结构，从而尽量减小转子30的转动惯量，使得转子30的转动更加快速，从而使通流截面的调节对呼出气体的反应更加灵敏。

5、两个导管穿设转子30和定子20，从而使控制转子30转动的气流直接在壳体10内部流动便可实现对转子30的控制，这样使得装置的体积减小，结构紧凑。

在本发明的一个优选实施例中，进气口13与出气口14位于本体11的相对的两侧。

优选地，进气口13处设置有进气连接嘴51，出气口14处设置有出气连接嘴52；其中：

进气连接嘴51设置有连接头，连接头的自由端外扩以形成与患者唇部匹配的匹配部；缩口62套设于出气连接嘴52上。优选地，出气连接嘴52的外周面上设置有多道环状隆起部，该环状隆起部用于提高缩口62与出气连接嘴52之间的气密性。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种病理科用气体收集装置，其特征在于，包括：收集袋和导流装置；

所述收集袋包括袋体以及结合于袋体上的缩口；

所述导流装置包括：

壳体，其上具有进气口和出气口，所述进气口与所述出气口之间形成有供气体通过的气体流道，所述缩口连接至所述出气口；

定子，其固定于所述壳体中；

转子，其与所述定子以及所述壳体围成第一压力比对腔和第二压力比对腔，所述第一压力比对腔和所述第二压力比对腔均与所述气体流道连通，

偏置机构，其用于为所述转子在第一方向转动提供作用力；其中：

当所述转子在第一方向转动时，限定经由进气口进入所述气体流道的气体的流量的通流截面增大，当所述转子在与第一方向相反的第二方向转动时，限定经由进气口进入所述气体流道的气体的流量的通流截面减小；

位于所述第一压力比对腔内的气体对所述转子的作用方向与所述第一方向一致，位于所述第二压力比对腔内的气体对所述转子的作用方向与所述第二方向一致；位于所述第一压力比对腔内的气体对所述转子的作用面积小于位于所述第二压力比对腔内的气体对所述转子的作用面积。

2.根据权利要求1所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，所述壳体包括筒状的本体以及封盖于所述本体上的盖体，所述本体内的中部设置有芯轴；

所述定子呈周向延伸的扇形，所述定子固定在所述本体中；

所述转子包括套状主体以及结合于所述套状主体上的扇形体，所述套状主体套设于所述芯轴上，所述扇形体的周向上的两端与所述定子的周向上的两端分别对应限定出所述第一压力比对腔和所述第二压力比对腔；

所述偏置机构包括扭簧，所述扭簧套设在所述芯轴上，其两端分别与所述芯轴和所述套状主体连接。

3.根据权利要求2所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，所述扇形体上形成有扇形的缓冲腔，所述缓冲腔具有周向上的第一腔壁和第二腔壁，所述第一腔壁靠近所述第二压力比对腔，所述第二腔壁靠近所述第一压力比对腔；其中：

所述第一腔壁与所述进气口共同限定出所述通流截面。

4.根据权利要求3所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，用于限定所述第一压力比对腔的所述转子的端面上设置有朝所述定子方向周向延伸的弧形的封板条，所述封板条的端部能够伸缩于所述定子中；其中：

所述第一压力比对腔限定于所述封板条的径向上的外侧。

5.根据权利要求4所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，所述定子与所述转子的内部设置成中空；其中：

所述转子内部设置有第一导管，所述第一导管贯穿所述转子的用于限定所述第一压力比对腔的端面以及所述第二腔壁，以使所述第一压力比对腔与所述缓冲腔连通，所述第一导管的内孔形成所述气体流道；

所述定子内部设置有第二导管，所述第二导管贯穿所述定子的两端以使所述第一压力比对腔和第二压力比对腔连通。

6.根据权利要求2所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，所述进气口与所述出气口位于所述本体的相对的两侧。

7.根据权利要求1所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，所述进气口处设置有进气连接嘴，所述出气口处设置有出气连接嘴；其中：

所述进气连接嘴设置有连接头，所述连接头的自由端外扩以形成与患者唇部匹配的匹配部；

所述缩口套设于所述出气连接嘴上。

8.根据权利要求7所述的病理科用气体收集装置，其特征在于，所述出气连接嘴的外周面上设置有多道环状隆起部。

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