CN111671472A - 一种手持式呼出气采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手持式呼出气采集装置。本发明包括：依次相连的气体进出机构、气体检测机构、旋转阀和气体采集机构，还包括传感器、主处理器和反吹机构，所述气体检测机构的外侧设置所述传感器，所述传感器用于检测呼入气的状态参数，并将采集到的数据传输至主处理器，所述反吹机构用于吸入外界空气并将其经过呼出气体通路从气体进出机构排出，主处理器能够基于呼入气的状态参数控制旋转阀转动，进而改变呼出气体通路的通断状态，所述气体进出机构用于过滤呼出气中的水蒸气，所述气体采集机构用于外接气体采集容器，完成呼出气的采集。本发明气阻小，重量轻，适宜在在呼出气体检测技术领域广泛推广。

Description

一种手持式呼出气采集装置

技术领域

本发明涉及呼出气体检测技术领域，尤其涉及一种手持式呼出气采集装置。

背景技术

从人的呼吸角度来看，人吸进的是氧气，呼出的是二氧化碳，但都不是纯气体。实际吸入的空气，根据个人情况的不同，呼出气都含有水蒸气和二氧化碳，大部分人的呼出气还包括氮气、氧气、惰性气体及其他成分。人体呼吸气体作为身体健康状况的一条反映途径，能反映出一些重要病理症状，故人体呼出气可用于进行呼出气分析在内的各种医学诊断技术。

呼出气主要由两部分构成，一部分是来自上呼吸道的未与血液发生气体交换的“死腔气”，另一部分是与血液发生了气体交换的来自肺泡深处的气体，称为“肺泡气”，约150ml。呼吸气研究的主要对象是肺泡气，死腔气会稀释肺泡气中疾病标志物的浓度，也会影响呼吸气分析的有效性。

现有技术采集呼出气的装置或多或少都存在着一定的缺陷，如公告号为CN207779768U的《肺泡呼出气收集装置》能够将气体吹入气袋，通过多次吹气结果完成大样本的实验，其不能够有效区分“死腔气”和“肺泡气”，实际应用效果不佳，公告号为CN203465233U、CN103487479A的《手持式呼气分析仪》，其将受试者的呼出气体采集至气室，通过气泵将其抽取至采集端，其间设置单向阀保证呼出气体的单一走向；CN 204218935U《肺泡呼出气收集器》采用了同样的构思，其通过对呼出气体的一部分量进行存储后开启开关，通过单向阀的控制作用，保证采集到的肺泡气不会返回；CN205228882U《一种呼气末采样装置》采用了同样的构思，不过其是通过两通阀一和两通阀二的配合作用保证采集气的定量采集，上述专利虽然能够通过传感器的作用，过滤死腔气后正常采集肺泡气，但是在采集完第一位受试者的肺泡气之后，由于气室或管道不可避免的存在气体残留，有可能会影响下一位受试者的采集数据，不能对所有受试者的呼吸气有效分析，后续的分析结果不够准确。

公告号为CN 206756525U的《用于呼出气中VOC检测的气体采样装置》在说明书中公开了其的使用方法，其通过在采样开始前，吹气嘴反复几次向采气系统内充入氮气，避免残气污染，但是氮气供气装置一般来说规格较大，仅限于医院使用，不利于采样装置的小型化、家庭化、可移动化的发展，同时，氮气吹扫还要控制氮气的流量，程序相对复杂。

公告号为CN 110226931 A的《一种呼气分析装置及使用方法》几乎很好的避免了上述缺陷，但是由于其采用包括“三通阀门”“第一阀门”“第二阀门”等多个阀门控制，较大通径的电磁阀发热量较大，总体重量也很大，携带不便，不够轻量化、小型化，同时，阀门数量多也意味着阀体中的受试者的气体残留较多，也会导致下一位受试者的采集数据不准确。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种手持式呼出气采集装置。本发明主要利用嵌入式旋转阀，有效减少装置的整体重量，通过半导体制冷片将受试者呼气后的水蒸气迅速液化，有效去除呼气中的水蒸气。本发明采用的技术手段如下：

一种手持式呼出气采集装置，包括依次相连的气体进出机构、气体检测机构、旋转阀和气体采集机构，各机构之间能够形成呼出气体通路，还包括传感器、主处理器和反吹机构，所述气体检测机构的外侧设置所述传感器，所述传感器用于检测呼入气的状态参数，并将采集到的数据传输至主处理器，所述反吹机构用于吸入外界空气并将其经过呼出气体通路从气体进出机构排出，主处理器能够基于呼入气的状态参数控制旋转阀转动，进而改变呼出气体通路的通断状态，所述气体进出机构用于过滤呼出气中的水蒸气，所述气体采集机构用于外接气体采集容器，完成呼出气的采集。

进一步地，通过将水蒸气液化的方式完成水蒸气的过滤，具体地，所述气体进出机构包括吹嘴连接部、冷凝部和气体检测机构连接部，所述吹嘴连接部用于连接外接的吹嘴，所述冷凝部外部贴附有用于制冷的半导体制冷片，所述半导体制冷片与主处理器电性连接，气体检测机构连接部能够套接在气体检测机构连接部上，所述气体进出机构为石英材质。

进一步地，冷凝部外部两侧均设有半导体制冷片，还设置用于实时测量冷凝部温度值的热敏电阻，用于为所述半导体制冷片散热的散热片和散热风扇，所述半导体制冷片一面为制冷端一面为散热端，所述半导体制冷片的制冷端与石英本体贴合，半导体制冷片的散热端通过导热硅胶与散热片的传热端贴合，所述散热片的散热端放置所述散热风扇，所述散热风扇能够在主处理器的控制下调节转速。

进一步地，所述传感器包括CO₂传感器和/或流量传感器。

进一步地，旋转阀部分包括刚性的主体部和可在主体部内转动的阀体，主体部开设纵向的气体通路和横向的反吹气体通路，反吹气体通路与纵向的气体通路连通，纵向的气体通路最底端即为气体采集机构，所述阀体包括第一转向阀，所述气体采集机构包括与气体采集容器相连的接头，第一转向阀设置在上方的纵向的气体通路与反吹气体通路之间，第一转向阀的一端与第一电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部。

进一步地，旋转阀部分包括刚性的主体部和可在主体部内转动的阀体，主体部开设纵向的气体通路和横向的反吹气体通路，反吹气体通路与纵向的气体通路连通，纵向的气体通路最底端即为气体采集机构，所述阀体包括第一转向阀和第二转向阀，其中，第一转向阀设置在上方的纵向的气体通路与反吹气体通路之间，第二转向阀设置在反吹气体通路与下方的纵向的气体通路之间，第一转向阀的一端与第一电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部，第二转向阀的一端与第二电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部，第二转向阀的主体形状为圆柱体。

进一步地，第一转向阀形状为被至少一个平面纵向切割后的圆柱体，还包括检测机构，所述主体部开设容纳检测机构的凹槽，所述检测机构用于在主处理器的控制下发射光，并基于此光穿透定位孔的状态辨认转向阀的旋转状态，所述第一转向阀的定位孔包括贯穿其切割面且与第一转向阀气路通道存在一定距离的第一定位通孔。

进一步地，阀体和电机外侧还设置电机支撑架，电机支撑架与主体部固定连接，转轴的外径与塑料阀体的槽孔内径匹配，旋转阀体与主体部的材质相同或不同。

进一步地，所述反吹机构包括微型气泵，微型气泵的排气口与所述反吹气体通路相连，其间还安装用于净化空气的过滤器。

进一步地，呼出气体通路、旋转阀、传感器、主处理器和反吹机构均封装于主壳体内，所述主壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体可拆卸地连接在第一壳体上，所述第一壳体背面开设容纳过滤器的凹槽，所述过滤器通过上、下接头连接在微型气泵的输出管段上，所述第一壳体内部设有主支撑架，所述主支撑架主体部用于承载电路板，其正面用于承载显示屏，所述第一壳体背面还设有一通孔，该通孔用于连接外置数据线，所述第一壳体内部设有可充电电池，其壳体上还设有对应充电电池位置的充电口。

本发明气体通路气阻很小，保证受试者呼气过程的舒适度，通过传感器、主处理器与旋转阀的配合，自动切换采集通路，从而有效采集受试者的肺泡气。通过半导体制冷片将受试者呼气后的水蒸气迅速液化，有效去除呼气中的水蒸气，减少收集气的多余成分。通过反吹机构快速清理气道的气体，防止下一位受试者呼气的混淆。本发明整体重量轻，足够小型化、模块化，适宜在在呼出气体检测技术领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明总体结构模块图。

图2为本发明实施例主机部分示意图。

图3为本发明实施例气体进出机构结构示意图。

图4为本发明实施例冷凝部主视图简图。

图5为本发明实施例冷凝部侧视图结构示意图。

图6为本发明实施例气体检测机构结构示意图。

图7为本发明实施例1中的旋转阀总体结构示意图。

图8为本发明实施例1中的旋转阀爆炸图。

图9为本发明实施例反吹结构示意图。

图10为本发明电路图。

图中：101、吹嘴连接部；102、冷凝部；103、气体检测机构连接部；104、吹嘴；105、半导体制冷片；106、散热风扇；107、热敏电阻；108、散热片；109、石英连接管；110、制冷模块控制板；111、制冷模块连接接头；201、CO₂传感器；202、流量/流速传感器；203、连接转角接头；204、传感器连接接头；3、旋转阀；301、光耦开关；302、第一转向阀；303、主体部；304、第一电机；305、电机支撑架；306、装配螺母；401、采样器接头；402采集容器接头；501、微型气泵；502、反吹机构过滤器；503、气管连接接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

如图1、图2所示，本发明公开了一种手持式呼出气采集装置，呼出气采集装置的主机本体包括依次相连的气体进出机构、气体检测机构、旋转阀3和气体采集机构，各机构之间能够形成呼出气体通路，还包括传感器、主处理器和反吹机构，所述气体检测机构的外侧设置所述传感器，所述传感器用于检测呼入气的状态参数，并将采集到的数据传输至主处理器，所述反吹机构用于吸入外界空气并将其经过呼出气体通路从气体进出机构排出，主处理器能够基于呼入气的状态参数控制旋转阀转动，进而改变呼出气体通路的通断状态，所述气体进出机构用于过滤呼出气中的水蒸气，所述气体采集机构用于外接气体采集容器，完成呼出气的采集，本实施例中，所述气体采集容器可以为采气袋。

如图3、4所示，所述气体进出机构包括依次相连的吹嘴连接部、冷凝部和气体检测机构连接部，所述吹嘴连接部101用于连接外接的吹嘴104，本实施例中，为了减小气阻，吹嘴连接部101的内径与吹嘴的外径匹配，在保证气流通畅的情况下，吹嘴能够有效地卡接在吹嘴连接部上。所述冷凝部102外部贴附有半导体制冷片105，气体检测机构连接部能够套接在气体检测机构连接部103上。作为优选的实施方式，冷凝部102的后段存在预设的弯折角度，使得冷凝部的后段、气体检测机构连接部、气体检测机构、气体采集机构在同一直线上，便于受试者抓握，冷凝部的前段、吹嘴连接部、吹嘴在同一直线上，此预设的弯折角度为钝角，方便受试者抓握时能够畅通呼气。作为优选的实施方式，气体进出机构具体为石英材质的连接管109，为便于加工和半导体制冷片的贴附，冷凝部整体的横切面为多边形，进一步地还可为横截面积相同的规则多边形。本实施例中，半导体制冷片为2组且对称贴附于冷凝部两侧。

如图5所示，冷凝部外部两侧除贴附有半导体制冷片外，还包括用于实时测量冷凝部102温度值的热敏电阻107，用于为所述半导体制冷片散热的散热片108和散热风扇106，本实施例中，所述热敏电阻采用精度为1％的高精度热敏电阻构成，采用绝缘材料包裹，所述半导体制冷片一面为制冷端一面为散热端，所述半导体制冷片的制冷端与石英本体贴合，半导体制冷片的散热端通过导热硅胶与散热片的传热端贴合，所述散热片的散热端放置所述散热风扇，所述散热风扇具有转速调节功能，在主处理器的控制下，风扇的转速越大，散热的效果越明显，所述散热片的散热端为栅格状的金属锯齿，整体的半导体制冷片温度控制系统由热敏电阻与半导体制冷片组成一个闭环的反馈网络，制冷模块控制板110通过PID算法实现对这个装置的控制，其通过制冷模块连接接头111与主处理器相连。温控精度可以达到0.01摄氏度。本实施例中，散热风扇可选择5V直流散热风扇，风扇上开设螺纹孔，通过旋紧螺栓，将两侧的风扇、半导体制冷片等机构固定在冷凝部的两侧。

通过调节半导体制冷片的制冷温度至水蒸气在此大气压下的露点温度，能够使得受试者呼气后的水蒸气在冷凝部的前端迅速液化，有效去除呼气中的水蒸气。根据具体的实验要求，水蒸气除湿预设的百分比有所不同，制冷的温度也有所不同，本实施例中，制冷的温度控制在10℃～-10℃，水蒸气除湿预设的百分比为50％～80％，或是更高。

在此受试者采集完肺泡气后，下一位受试者采集呼气之前，为快速汽化冷凝后的液态水，作为优选的实施方式，冷凝部上还设置加热装置，本实施例中，每组半导体制冷片数量为反向设置的2个，即其中一个半导体制冷片的制冷端贴附石英本体，另一个半导体制冷片的散热端贴附石英本体，当电压为正向时，其中一个半导体制冷片制冷，当电压为反向时，一个半导体制冷片制热。或是在冷凝部的石英本体两侧加工容纳加热片的凹槽，主处理器控制加热片进行加热，虽然能够使得水蒸气的汽化效果更好，但是也存在着影响半导体制冷片寿命的缺点，可根据实际情况选择合适的加热方式。

如图6所示，所述传感器包括CO₂传感器201和/或流量传感器202，二者分别通过连接转角接头203和传感器连接接头204固定在气体检测机构的主体支撑部上，本实施例中，二氧化碳传感器采用非分散红外的原理，其中型号可为C500，C600；本实施例中流量传感器可选用气体压力传感器，如MPXV7002DP。为便于传感器的监测，气体检测机构为透明材质，具体可为塑料材质，呼出的水蒸气遇到塑料层会产生哈气，故经过液化的水蒸气也变向增强了传感器的检测精度，为更进一步地增强检测的精度，气体检测机构与传感器探头接触侧设置为光窗结构，即由内至外的球面/弧面，或是根据预设比例调节成的中央厚、边缘薄的凸透镜面，透明度更高。本实施例中，气体通路的管径为4mm，其他实施例可在一定范围内调整，为了增强结构的稳定性，光窗上下侧固接有塑料加强筋，塑料加强筋为方框型或半包围的方框型或其他稳定结构，其中一侧固定在装置的主壳体或其他稳固机构上。

如图7、8所示，旋转阀部分为本发明的主要创新点之一，根据不同的使用情况，其可分为如下两种可实现的结构形式，其中，A形式旋转阀部分包括刚性的主体部303和可在主体部内转动的阀体，主体部开设纵向的气体通路和横向的反吹气体通路，反吹气体通路与纵向的气体通路连通，纵向的气体通路最底端即为气体采集机构，所述阀体包括第一转向阀302，所述气体采集机构包括采样器接头401，所述气体采集容器包括能与其可拆卸连接的采集容器接头402，二者对接后，可进行呼吸气采集，第一转向阀设置在上方的纵向的气体通路与反吹气体通路之间，第一转向阀的一端与第一电机304相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部。

B形式旋转阀部分包括刚性的主体部和可在主体部内转动的阀体，主体部开设纵向的气体通路和横向的反吹气体通路，反吹气体通路与纵向的气体通路连通，纵向的气体通路最底端即为气体采集机构，本实施例中，气体采集机构与可拆卸的采样袋相连，以便于后续对采样袋中的采样气体进行分析。所述阀体包括第一转向阀和第二转向阀，其中，第一转向阀设置在上方的纵向的气体通路与反吹气体通路之间，第二转向阀设置在反吹气体通路与下方的纵向的气体通路之间，第一转向阀的一端与第一电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部，第二转向阀的一端与第二电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部。为便于精调旋转阀体的旋转角度，本实施例选用齿轮减速电机，具体减速比可根据实际情况选择，例如，本实施例选择1:380，1:1000两种型号。

上述第一转向阀形状为被至少一个平面纵向切割后的圆柱体，所述第二转向阀的主体形状为圆柱体，还包括检测机构，所述主体部开设容纳检测机构的凹槽，所述检测机构用于在主处理器的控制下发射光，并基于此光穿透定位孔的状态辨认转向阀的旋转状态，所述第一转向阀的定位孔包括贯穿其切割面且与第一转向阀气路通道存在一定距离的第一定位通孔。本实施例中，所述检测机构选用光耦开关。在可选的实施方式中，所述平面为一个或是两个，若为两个，则两个切割平面关于圆柱过圆心的纵截面对称设置，即呈长圆形。若被两个平面切割，则定位孔可为一个，若被一个平面切割，则定位孔至少为两个，第二定位孔与第一定位孔在同一平面上并存在预设角度，在其他可选的实施方式中，定位孔还可以更多，定位更加准确，如第三定位孔，第三定位孔与第一定位孔空间垂直，第二定位孔与二者之间的距离不同，即第二定位孔设置于靠近切割面一侧或是靠近于非切割面的圆柱主体上。

阀体和电机外侧还设置电机支撑架，电机支撑架305与主体部通过装配螺母306固定连接，转轴的外径与塑料阀体的槽孔内径匹配，旋转阀体与主体部的材质相同或不同。若不同，则主体部可选用pk材质(聚酮)，作为支撑定子，旋转阀体选用塑料材质，作为转子，其与电机相连的一侧镶嵌有金属材质的转轴，转轴的外径与塑料阀体的槽孔内径匹配，本实施例中，选用铜作为转子，金属材质的转轴在保证足够刚性的同时，还能够有效防止电机的润滑油流入气体通路。若相同，则可选择包括陶瓷在内的其他可行材质。

如图9所示，所述反吹机构包括微型气泵501，微型气泵的排气口通过气管连接接头503与所述反吹气体通路相连，其间还可安装用于净化空气的反吹机构过滤器502。

如图10所示，为了更好的实现人机交互，整个装置采用带有触控功能的全彩LED屏实现冷凝段温度、传感器检测值等可监控数值的显示，所述LED屏幕不仅可以实现显示功能同时还具有触控功能，通过在LED显示屏点击对应的位置，实现不同指令的分发，具体地，在触碰“采集”选项时，装置先完成自检功能，即旋转阀旋转至少一周，通过检测机构判断出其转动位置，之后，半导体制冷片运作，通过传感器检测呼出气的类型，达到预设标准后，旋转阀转动预设角度，开始采集。在触碰“反吹”选项时，旋转阀旋转至气路通畅，反吹气泵运作，冷凝部的加热机构运作，可根据实际情况，调节为快速清洗和高强度清洗等，二者清洗时间不同，或是自己设定预设的反吹时间。

上述装置整体封装在主壳体中，主壳体中还设有用于为电气元件供电的锂电池，本实施例中，主壳体的整体部分为便于人手抓握的流线型设计，其符合人体工程学原理。主壳体上端为吹嘴连接部，口径为根据实际使用情况而设计的定制版或是符合市面上大多数吹嘴输出口径的通用版。所述主壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体可拆卸地连接在第一壳体上，所述第一壳体背面开设容纳过滤器的凹槽，所述过滤器通过上、下接头连接在微型气泵的输出管段上，所述第一壳体内部设有主支撑架，上述其他稳固机构可为该主支撑架，所述主支撑架主体部用于承载电路板，其正面用于承载显示屏，所述第一壳体背面还设有一通孔，该通孔用于连接外置数据线，内置的主处理器为可升级式，调试人员通过数据线插孔对装置进行版本的升级，从而让本产品具有更多的功能。所述第一壳体内部设有可充电电池，其壳体上还设有对应充电电池位置的充电口，本实施例中，充电电池和充电器的标准可参考手机充电器国家标准。

所述反吹机构的气泵和干燥气泵均可选用12V的无刷电机气泵，流速范围在1000mL/min-2000mL/min。反吹机构的过滤器可选用SMC公司的ZFC54或ZFC53，仪器连续使用1个月需要更换过滤器。快速接头母头包括母头外壳，母头外壳一体成型，母头外壳通过其外部的螺纹与采样气袋的气袋连接螺母404或是干燥/充电座螺接，螺接部的端部为法兰部，法兰部能够与快速接头公头的推动部触碰，法兰部上方为能够伸入于快速接头公头的伸入部，伸入部上设有密封圈，所述母头外壳内部设有同样的弹簧芯，其与快速接头公头的原理类似。

本发明实施例1具体使用包括如下步骤：步骤1、在使用装置前，首先通过LED屏将装置复位，即第一旋转阀的平侧向上，反吹机构的微型气泵关闭，其他电气组件处于待机状态。步骤2、在受试者准备呼气前，开启传感器、半导体制冷片。步骤3、安装采集容器，受试者安装吹嘴后向装置内呼气，呼气经过冷凝段脱除大部分水蒸气，在CO₂传感器和/或流量传感器的检测下，检测出呼出气为死腔气或是肺泡气，若为死腔气，则其沿着气体通路和第一转向阀的平面流出至装置外；若为肺泡气，主处理器控制第一旋转阀形成通路，进行气体采集。步骤4、到达预设指标后，移除气体采集袋；步骤5、在下一位受试者呼气前，开启微型气泵，第一旋转阀的气路纵向，同时，开启加热机构，尽快清除冷凝段内残留的液体。

本发明实施例2具体使用包括如下步骤：步骤1、在使用装置前，首先通过LED屏将装置复位，即第一旋转阀的平侧向上，第二旋转阀的气孔呈纵向(或横向)状态，反吹机构的微型气泵关闭，其他电气组件处于待机状态。步骤2、在受试者准备呼气前，开启传感器、半导体制冷片。步骤3、受试者安装吹嘴后向装置内呼气，呼气经过冷凝段脱除大部分水蒸气，在CO₂传感器和/或流量传感器的检测下，检测出呼出气为死腔气或是肺泡气，若为死腔气，则其沿着气体通路和第一转向阀的平面流出至装置外；若为肺泡气，主处理器控制第一旋转阀、第二旋转阀之间形成通路，进行气体采集。步骤4、到达预设指标后，移除气体采集袋；步骤5、在下一位受试者呼气前，开启微型气泵，第一旋转阀的气路纵向，第二旋转阀的气路横向，同时，开启加热机构，尽快清除冷凝段内残留的液体。上述A、B方案，选用的电机还可为5V的直流电机或步进电机。

本实施例中，处理器可选用基于ARM内核的STM32嵌入式低功耗芯片。上述步骤中，判断采集的方式有多种：

a)当二氧化碳浓度高于指定阈值，旋转阀旋转，实现呼出气采集，可以设定浓度阈值为2％。

b)利用流速传感器进行时间与流速积分，即可采集流量。设定排空的气体流量体积为500mL-1000mL

c)流速与二氧化碳浓度双指标同时判定旋转阀的旋转。即流速在3L/min-4L/min范围内，二氧化碳浓度高于2％，执行旋转阀的选择。及为执行采集程序。

执行采集程序之后，旋转阀导通，此时呼出气将经旋转阀流入呼出气采样气袋中，步骤4中，到达预设指标后，移除气体采集袋，具体可利用流速传感器进行流量判断。根据气袋容纳体积而判定。通常选择气袋体积为2L，采样气袋充入体积为1L时，到达预设指标。

利用流量传感器，进入采集模式后，当气体体积超过1L，旋转阀旋转。此时为非采集模式。呼出气无法充入气袋。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种手持式呼出气采集装置，其特征在于，包括依次相连的气体进出机构、气体检测机构、旋转阀和气体采集机构，各机构之间能够形成呼出气体通路，还包括传感器、主处理器和反吹机构，所述气体检测机构的外侧设置所述传感器，所述传感器用于检测呼入气的状态参数，并将采集到的数据传输至主处理器，所述反吹机构用于吸入外界空气并将其经过呼出气体通路从气体进出机构排出，主处理器能够基于呼入气的状态参数控制旋转阀转动，进而改变呼出气体通路的通断状态，所述气体进出机构用于过滤呼出气中的水蒸气，所述气体采集机构用于外接气体采集容器，完成呼出气的采集。

2.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，通过将水蒸气液化的方式完成水蒸气的过滤，具体地，所述气体进出机构包括吹嘴连接部、冷凝部和气体检测机构连接部，所述吹嘴连接部用于连接外接的吹嘴，所述冷凝部外部贴附有用于制冷的半导体制冷片，所述半导体制冷片与主处理器电性连接，气体检测机构连接部能够套接在气体检测机构连接部上，所述气体进出机构为石英材质。

3.根据权利要求2所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，冷凝部外部两侧均设有半导体制冷片，还设置用于实时测量冷凝部温度值的热敏电阻，用于为所述半导体制冷片散热的散热片和散热风扇，所述半导体制冷片一面为制冷端一面为散热端，所述半导体制冷片的制冷端与石英本体贴合，半导体制冷片的散热端通过导热硅胶与散热片的传热端贴合，所述散热片的散热端放置所述散热风扇，所述散热风扇能够在主处理器的控制下调节转速。

4.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，所述传感器包括CO₂传感器和/或流量传感器。

5.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，旋转阀部分包括刚性的主体部和可在主体部内转动的阀体，主体部开设纵向的气体通路和横向的反吹气体通路，反吹气体通路与纵向的气体通路连通，纵向的气体通路最底端即为气体采集机构，所述阀体包括第一转向阀，所述气体采集机构包括与气体采集容器相连的接头，第一转向阀设置在上方的纵向的气体通路与反吹气体通路之间，第一转向阀的一端与第一电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部。

6.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，旋转阀部分包括刚性的主体部和可在主体部内转动的阀体，主体部开设纵向的气体通路和横向的反吹气体通路，反吹气体通路与纵向的气体通路连通，纵向的气体通路最底端即为气体采集机构，所述阀体包括第一转向阀和第二转向阀，其中，第一转向阀设置在上方的纵向的气体通路与反吹气体通路之间，第二转向阀设置在反吹气体通路与下方的纵向的气体通路之间，第一转向阀的一端与第一电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部，第二转向阀的一端与第二电机相连，另一侧设有定位孔且其穿过主体部，第二转向阀的主体形状为圆柱体。

7.根据权利要求5或6所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，第一转向阀形状为被至少一个平面纵向切割后的圆柱体，还包括检测机构，所述主体部开设容纳检测机构的凹槽，所述检测机构用于在主处理器的控制下发射光，并基于此光穿透定位孔的状态辨认转向阀的旋转状态，所述第一转向阀的定位孔包括贯穿其切割面且与第一转向阀气路通道存在一定距离的第一定位通孔。

8.根据权利要求5或6所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，阀体和电机外侧还设置电机支撑架，电机支撑架与主体部固定连接，转轴的外径与塑料阀体的槽孔内径匹配，旋转阀体与主体部的材质相同或不同。

9.根据权利要求1～6任一项所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，所述反吹机构包括微型气泵，微型气泵的排气口与所述反吹气体通路相连，其间还安装用于净化空气的过滤器。

10.根据权利要求9所述的手持式呼出气采集装置，其特征在于，呼出气体通路、旋转阀、传感器、主处理器和反吹机构均封装于主壳体内，所述主壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体可拆卸地连接在第一壳体上，所述第一壳体背面开设容纳过滤器的凹槽，所述过滤器通过上、下接头连接在微型气泵的输出管段上，所述第一壳体内部设有主支撑架，所述主支撑架主体部用于承载电路板，其正面用于承载显示屏，所述第一壳体背面还设有一通孔，该通孔用于连接外置数据线，所述第一壳体内部设有可充电电池，其壳体上还设有对应充电电池位置的充电口。

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