CN111772681A - 一种手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构。本发明包括:依次相连的气体进出机构、阀门、气体输出端和反吹机构,所述气体进出机构用于过滤呼出气中的水蒸气,所述反吹机构用于吸入外界空气清除管路内的呼出气残留气,所述阀门用于改变气体通路的通断状态,包括气体进出机构与气体输出端连通的第一状态和反吹机构与气体进出机构相连通的第二状态,所述气体输出端用于外接气体采集容器,完成呼出气的采集。本发明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。

Description

一种手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构
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的清洗反吹机构。
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。
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。同时,由于现有的呼吸气采集装置没有考虑到呼气中的水蒸气因素,采集气体后的纯度对后续检测存在一定影响。
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的清洗反吹机构。本发明主要利用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,通过反吹机构,有效去除管道内的残留呼气,保障下一位受试者呼气的准确性。本发明采用的技术手段如下:
一种手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,包括:依次相连的气体进出机构、阀门、气体输出端和反吹机构,所述阀门设置于气体进出机构和气体输出端之间的管路上,所述反吹机构设置于阀门和气体输出端之间的管路上,所述反吹机构用于吸入外界空气清除管路内的呼出气残留气,所述阀门用于改变气体通路的通断状态,包括气体进出机构与气体输出端连通的第一状态和反吹机构与气体进出机构相连通的第二状态,所述气体进出机构用于在第一状态时采集呼出气,在第二状态下排出管道内的残留气,所述气体输出端用于外接气体采集容器,完成呼出气的采集。
进一步地,所述气体进出机构还用于过滤呼出气中的水蒸气,通过将水蒸气液化的方式完成水蒸气的过滤。
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。
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,所述冷凝部上还设置加热装置,所述加热装置用于在反吹机构启动时,为液化的水蒸气加热。
进一步地,所述加热装置为反向设置的2个半导体制冷片,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。
进一步地,所述加热装置为加热片,所述加热片设置在冷凝部的石英本体两侧加工的凹槽内,即半导体制冷片和石英本体之间。
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。
本发明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。
基于上述理由本发明可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为本发明实施例反吹结构示意图。
图2为本发明气体进出机构结构示意图。
图3为本发明实施例冷凝部主视图简图。
图4为本发明实施例冷凝部侧视图结构示意图。
图5为整体结构示意图。
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;3、阀门;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所示,本实施例公开了一种手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,包括:依次相连的气体进出机构、阀门、气体输出端和反吹机构,所述气体进出机构用于过滤呼出气中的水蒸气,所述反吹机构用于吸入外界空气清除管路内的呼出气残留气,所述阀门用于改变气体通路的通断状态,包括气体进出机构与气体输出端连通的第一状态和反吹机构与气体进出机构相连通的第二状态,所述气体输出端用于外接气体采集容器,完成呼出气的采集,本实施例中,阀门为两位两通电磁阀或其他可实施的更多通路的阀门。
如图2~5所示,作为优选的实施方式,本实施例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。
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。
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。
本发明具体使用包括如下步骤:阀门置于气体进出机构与气体输出端连通的第一状态位,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,呼气被采集;呼气结束后气体采集完成,阀门置于反吹机构与气体进出机构的第二状态位,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。
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 (7)

1.一种手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,其特征在于,包括:依次相连的气体进出机构、阀门、气体输出端和反吹机构,所述阀门设置于气体进出机构和气体输出端之间的管路上,所述反吹机构设置于阀门和气体输出端之间的管路上,所述反吹机构用于吸入外界空气清除管路内的呼出气残留气,所述阀门用于改变气体通路的通断状态,包括气体进出机构与气体输出端连通的第一状态和反吹机构与气体进出机构相连通的第二状态,所述气体进出机构用于在第一状态时采集呼出气,在第二状态下排出管道内的残留气,所述气体输出端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的清洗反吹机构,其特征在于,所述气体进出机构还用于过滤呼出气中的水蒸气,通过将水蒸气液化的方式完成水蒸气的过滤。
3.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,其特征在于,,所述气体进出机构包括石英材质的冷阱,其上设有加热装置,所述加热装置用于在反吹机构启动时,为冷阱上液化的水蒸气加热,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。
4.根据权利要求3所述的手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,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。
5.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,其特征在于,所述加热装置为反向设置的2个半导体制冷片,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。
6.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,其特征在于,所述加热装置为加热片,所述加热片设置在冷凝部的石英本体两侧加工的凹槽内,即半导体制冷片和石英本体之间。
7.根据权利要求1所述的手持式呼出气采集装置的清洗反吹机构,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。
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