CN111912679A - 一种呼出气冷凝液采集器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种呼出气冷凝液采集器，其包括壳体、金属圆筒、半导体制冷片、导热装置、散热装置、气液分离装置、冷凝管，所述金属圆筒的下端设置在所述半导体制冷片上，所述半导体制冷片通过导热装置与所述散热装置相连，所述半导体制冷片、导热装置、散热装置分别设置在壳体内；金属圆筒的上端伸出所述壳体的顶部，所述金属圆筒的外圆周面上设置有用于供所述冷凝管缠绕的螺旋槽；冷凝管的一端与吹嘴相连，所述吹嘴上设置有与人体的嘴部相适配的弧形面；冷凝管的另一端与设置在所述壳体上的所述气液分离装置相连，所述气液分离装置的底部与收集管相连。本发明便于携带，同时还能够避免吹气时呼出的唾液对冷凝液造成污染，制冷效果较好。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种呼出气冷凝液采集器。
背景技术
呼出气冷凝液(exhaled breath condensate，简称EBC)检测是近年来新出现的用来检测呼吸道疾病炎症状态的方法，它是评价气道炎症和氧化应激程度的一种无创手段，也可用于呼吸道病原体的检测，具有简便、易行、重复性好等优点，适用于病情严重患者和儿童，包括婴儿在内，为监测肺部疾病的进展和治疗效果提供了新途径。如何进行EBC的收集是EBC检测需要解决的首要问题，其收集方法将直接影响EBC内物质的准确度以及对肺脏的病理与生理变化反应的可信度。
现在商品化的EBC收集器有ECoScreenI、ECo—ScreenII、RTube、 Anacon、TurboDeccs等，每一种收集器都有相应的特点以及使用范围。由于价格的问题，现在国内很少应用，一些EBC收集器存在唾液污染、操作复杂，不便携，采集效率不高，回收过程产生交叉污染，不能对冷却温度进行实时监控等缺点。有些EBC采集器呼气管直接伸入口腔吹气，会有唾液伴随呼出气混合吹出，一些EBC收集器配件较多，更换操作较复杂，且操作过程容易造成交叉污染。EBC采集通常采用冷凝方式可分为水浴制冷，压缩机制冷，半导体制冷。其中水浴制冷不能连续采集，且水浴易形成气溶胶污染样品，污水后处理较困难；压缩机制冷不易小型化，且功耗较高，不便携；半导体片功耗较低，但制冷面积较小，制冷效果较差。因此，如何使得EBC收集器便于携带，避免唾液伴随呼出气混合吹出以及制冷效果较差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种呼出气冷凝液采集器，以解决现有技术中的上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种呼出气冷凝液采集器，其包括壳体、金属圆筒、半导体制冷片、导热装置、散热装置、气液分离装置、冷凝管，所述金属圆筒的下端设置在所述半导体制冷片上，所述半导体制冷片通过导热装置与所述散热装置相连，所述半导体制冷片、所述导热装置、所述散热装置分别设置在所述壳体内；所述金属圆筒的上端伸出所述壳体的顶部，所述金属圆筒的外圆周面上设置有用于供所述冷凝管缠绕的螺旋槽；所述冷凝管的一端与吹嘴相连，所述吹嘴上设置有与人体的嘴部相适配的弧形面；所述冷凝管的另一端与设置在所述壳体上的所述气液分离装置相连，所述气液分离装置的底部与收集管相连。
优选地，所述导热装置为导热铜管，所述半导体制冷片的底面通过多个所述导热铜管与所述散热装置相连；所述导热铜管与所述半导体制冷片之间设置有导热硅胶，所述半导体制冷片与所述金属圆筒之间设置有导热硅胶。
优选地，所述散热装置包括两个散热风机、并排设置在两所述散热风机之间的多个散热片，所述导热铜管上远离所述半导体制冷片的一端与所述散热片相连；所述壳体上设置有散热格栅。
优选地，其还包括控制器、与所述控制器电连接的温度传感器，所述温度传感器设置在所述金属圆筒的底部的内壁上；所述壳体上设置有与所述控制器电连接的温度显示屏。
优选地，所述壳体内设置有电池，所述电池通过所述控制器与所述散热风机电连接；所述壳体上设置有与所述控制器电连接的电量显示屏。
优选地，所述壳体上设置有外部电源接口。
优选地，所述气液分离装置包括气液分离筒、分离筒盖、过滤膜，所述气液分离筒的下端与所述收集管相连，所述气液分离筒的上端设置有所述分离筒盖；所述过滤膜设置在所述气液分离筒与所述分离筒盖之间，所述分离筒盖上设置有通气孔；所述气液分离筒的侧壁上设置有用于与所述冷凝管相连接的进气管；所述进气管的出气口与所述气液分离筒的内壁相切。
优选地，所述气液分离筒的下端为圆管，所述圆管上设置有外螺纹，所述圆管通过倒锥形管与所述气液分离筒的中部相连；所述圆管与所述收集管螺纹连接。
优选地，所述冷凝管的内径为5mm至10mm。
优选地，所述冷凝管为硅胶管。
本发明的有益效果在于：
本发明的呼出气冷凝液采集器，其金属圆筒的外圆周面上设置有螺旋槽，使得冷凝管能够直接缠绕在金属圆筒的螺旋槽中，从而在有限的空间里较好地增加了冷凝管与金属圆筒的接触面积，提高了两者之间的热交换率，同时利用与金属圆筒相连接的半导体制冷片，使得冷凝管受到较好地制冷效果，利于冷凝液的产生；且，使用半导体制冷片为制冷源，体积小，重量轻，便于携带；通过吹嘴抵住嘴周围，鼻子吸气嘴呼气的方式采集呼出气，而吹嘴不用进入口中进行吹气采集，与进入嘴的的吹气管相比，呼气量更多，吹气速度更快，还能够避免吹气管进嘴造成的人体感染以及吹气时呼出的唾液对冷凝液造成污染。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中
图1为本发明实施例提供的呼出气冷凝液采集器的示意图；
图2为本发明实施例提供的半导体制冷片与金属圆筒、导热装置连接时的示意图；
图3为图2的A-A向剖视图；
图4为本发明实施例提供的半导体制冷片与金属圆筒、导热装置连接时的另一示意图；
图5为本发明实施例提供的气液分离装置的示意图；
图6为本发明实施例提供的气液分离筒的示意图；
图7为图6中B-B向剖视图；
图8为冷凝管与吹嘴、气液分离装置连接时的示意图。
附图中标记：
1、吹嘴 2、金属圆筒 3、冷凝管 4、温度传感器
5、半导体制冷片 6、固定支架 7、导热铜管 8、散热片
9、散热风机 10、气液分离装置 11、采集管 12、电量显示屏
13、温度显示屏 14、散热格栅 15、电源开关 16、外部电源接口
17、通气孔 18、仪器盖 19、转接头 20、分离筒盖 21、过滤膜
22、气液分离筒 23、固定螺栓
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。
如图1至图8所示，本发明实施例提供了一种呼出气冷凝液采集器，其包括壳体、金属圆筒2、半导体制冷片5、导热装置、散热装置、气液分离装置、冷凝管，所述金属圆筒2的下端设置在所述半导体制冷片上，所述半导体制冷片5通过导热装置与所述散热装置相连，所述半导体制冷片、所述导热装置、所述散热装置分别设置在所述壳体内；所述金属圆筒的上端伸出所述壳体的顶部，所述金属圆筒的外圆周面上设置有用于供所述冷凝管缠绕的螺旋槽；所述冷凝管3的一端与吹嘴1相连，所述吹嘴上设置有与人体的嘴部相适配的弧形面；所述冷凝管的另一端与设置在所述壳体上的所述气液分离装置10相连，所述气液分离装置的底部与收集管相连。可以理解的是，利用螺旋槽利于在小空间里增加冷凝管与金属圆筒的接触面积大，提高热交换率高，使得呼出气在冷凝管里，能够充分冷凝在冷凝管的内壁上，形成液膜，有利于提高收集器的回收效率，并采集到呼出气中的细微颗粒。
本发明实施例提供的呼出气冷凝液采集器，其金属圆筒的外圆周面上设置有螺旋槽，使得冷凝管能够直接缠绕在金属圆筒的螺旋槽中，从而在有限的空间里较好地增加了冷凝管与金属圆筒的接触面积，提高了两者之间的热交换率，同时利用与金属圆筒2相连接的半导体制冷片5，使得冷凝管受到较好地制冷效果，利于冷凝液的产生；且，使用半导体制冷片为制冷源，体积小，重量轻，便于携带；通过吹嘴抵住嘴周围，鼻子吸气嘴呼气的方式采集呼出气，而吹嘴不用进入口中进行吹气采集，与进入嘴的的吹气管相比，呼气量更多，吹气速度更快，还能够避免吹气管进嘴造成的人体感染以及吹气时呼出的唾液对冷凝液造成污染。
如图2至图4所示，所述导热装置为导热铜管7，所述半导体制冷片的底面通过多个所述导热铜管7与所述散热装置相连；所述导热铜管与所述半导体制冷片之间设置有导热硅胶，所述半导体制冷片与所述金属圆筒之间设置有导热硅胶。采用此方案，通过金属圆筒传递到半导体制冷片上的热量，将会通过导热铜管传递给散热装置。可以理解的是，导热硅胶的作用是利于热量的快速传递；半导体制冷片5可以通过固定支架6与金属圆筒2相连；可以利用固定螺栓23实现半导体制冷片5与固定支架6和金属圆筒2的连接。
进一步地，所述散热装置包括两个散热风机9、并排设置在两所述散热风机之间的多个散热片8，所述导热铜管上远离所述半导体制冷片的一端与所述散热片8相连；所述壳体上设置有散热格栅14。采用此方案，半导体制冷片上的热量将会通过导热铜管传递至散热片上，然后由散热风机进行吹风，以使得散热片得到冷却，将散热片上的热量带走，以提高半导体制冷片的制冷效率。可以理解的是，散热格栅的作用是利于散热风机的吹风携带热量流出壳体；两个散热风机，其中一个可以是用于进风，另一个用于出风，壳体上的散热格栅，利于壳体内部的散热，提高半导体制冷片的制冷效率。
进一步地，该采集器还包括控制器、与所述控制器电连接的温度传感器4，所述温度传感器设置在所述金属圆筒的底部的内壁上；所述壳体上设置有与所述控制器电连接的温度显示屏13。采用此方案，能够实时监控采集过程中金属圆筒的温度变化，并显示在温度显示屏上。
具体地，所述壳体内设置有电池，所述电池通过所述控制器与所述散热风机电连接；所述壳体上设置有与所述控制器电连接的电量显示屏12，从而使得该采集器能够在无外部电源的情况下进行采集，便于携带外出进行采集。可以理解的是，壳体上可以设置有电源开关15。
为了保证该采集器能够长时间工作，便于进行人员数量多的大规模采集，所述壳体上设置有外部电源接口16。
如图5至图7所示，所述气液分离装置包括气液分离筒22、分离筒盖 20、过滤膜21，所述气液分离筒22的下端与所述收集管11相连，所述气液分离筒的上端设置有所述分离筒盖20；所述过滤膜设置在所述气液分离筒与所述分离筒盖之间，所述分离筒盖上设置有通气孔17；所述气液分离筒的侧壁上设置有用于与所述冷凝管相连接的进气管；所述进气管的出气口与所述气液分离筒的内壁相切。采用此方案，呼出气由进气管的出气口流出时，呼出气中的液滴被甩向侧壁，撞击侧壁后沿侧壁向下流入收集管，而气体将会向上至通气孔排出，从而达到较好地气液分离效果；同时，由于设置有过滤膜，能够有效防止呼出气对周围环境造成污染。可以理解的是，可以优选所述过滤膜由熔喷布材料制成；过滤膜能够预防呼出气中的病毒等传染源直接排入环境空气，造成环境污染。
在本发明提供的另一实施例中，所述气液分离装置包括气液分离筒、分离筒盖、过滤膜，所述气液分离筒的下端与所述收集管相连，所述气液分离筒的上端设置有所述分离筒盖；所述过滤膜设置在所述气液分离筒与所述分离筒盖之间，所述分离筒盖上设置有通气孔；所述气液分离筒的侧壁上设置有用于与所述冷凝管相连接的进气管；所述气液分离筒的内壁上设置有螺旋管，所述螺旋管的进风口与所述进气管的出气口相连通，所述螺旋管的内壁上设置有多个凸起；所述螺旋管上靠近所述收集管的一侧侧壁上设置有通孔；所述螺旋管的出风口与所述气液分离筒的内壁相切，所述螺旋管的出风口位于所述螺旋管的进风口的下方。采用此方案，呼出气进入螺旋管后，呼出气中的液滴将会甩在凸起上，并沿凸起流下，经通孔流向收集管，实现了气液分离，而当气液由螺旋管的出风口流出时，呼出气中还存有的液滴将会甩向侧壁，撞击侧壁后沿侧壁向下流入收集管，而气体将会向上至通气孔排出，从而实现了对气液的再次分离，从而达到了更好地气液分离效果。
具体地，所述气液分离筒的下端为圆管，所述圆管上设置有外螺纹，所述圆管通过倒锥形管与所述气液分离筒的中部相连；所述圆管与所述收集管螺纹连接，从而利用倒锥形管便于液滴集中流入到收集管11中。可以理解的是，圆管、倒锥形管以及收集管11同轴设置。
可以优选，所述冷凝管3的内径为5mm至10mm，从而使得呼出气受到的阻力较低，并能够有效吹落冷凝管内壁上形成的冷凝液液膜，形成液滴，液滴在气流带动下向气液分离筒移动，移动过程中不断刷落管壁上的液膜，液体体积不断变大。可以理解的是，如果冷凝管的内径过小，阻力太大，管内气流较快，使得呼出气没有被充分冷凝；内径太大，气流较慢不能及时吹落管壁上的液膜，使得冷凝效率较低。
可以优选，所述冷凝管3为硅胶管。可以理解的是，收集管可以为1.8ml 的实验室冻存管，以便能够直接用于化验保存。
本发明可以以外接电源或电池为能源，驱动半导体制冷片为制冷源；冷凝管缠绕在金属圆筒的螺旋槽中的圈数可以优选为3圈，但不限于3圈，缠绕圈数越多，冷凝效果越好，操作越复杂，呼气阻力增大；半导体制冷片的功率可以为48w，但不局限于48w，提高散热效果，能够适当提高半导体制冷片的功率，能够提高采集器的采集效率，但此时会使得采集器的体积和重量增加，功耗增大。
本发明的吹嘴可以通过转接头19与冷凝管的进气端相连，呼出气由吹嘴进入冷凝管，由金属圆筒将冷凝管降温冷却，呼出气在冷凝管的内壁被降温而析出冷凝液，由于气流运动，冷凝管内壁上的冷凝液滴随气流沿冷凝管内壁运动，沿途由于液滴不断吸收内壁上析出的冷凝液，液滴逐渐变大，由气流带动至气液分离筒内，在气液分离筒内完成气液分离；冷凝液流至收集管内，气体由分离筒盖的通气孔排出。
以上仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种呼出气冷凝液采集器，其特征在于，其包括壳体、金属圆筒、半导体制冷片、导热装置、散热装置、气液分离装置、冷凝管，所述金属圆筒的下端设置在所述半导体制冷片上，所述半导体制冷片通过导热装置与所述散热装置相连，所述半导体制冷片、所述导热装置、所述散热装置分别设置在所述壳体内；所述金属圆筒的上端伸出所述壳体的顶部，所述金属圆筒的外圆周面上设置有用于供所述冷凝管缠绕的螺旋槽；所述冷凝管的一端与吹嘴相连，所述吹嘴上设置有与人体的嘴部相适配的弧形面；所述冷凝管的另一端与设置在所述壳体上的所述气液分离装置相连，所述气液分离装置的底部与收集管相连。
2.根据权利要求1所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述导热装置为导热铜管，所述半导体制冷片的底面通过多个所述导热铜管与所述散热装置相连；所述导热铜管与所述半导体制冷片之间设置有导热硅胶，所述半导体制冷片与所述金属圆筒之间设置有导热硅胶。
3.根据权利要求2所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述散热装置包括两个散热风机、并排设置在两所述散热风机之间的多个散热片，所述导热铜管上远离所述半导体制冷片的一端与所述散热片相连；所述壳体上设置有散热格栅。
4.根据权利要求1所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，其还包括控制器、与所述控制器电连接的温度传感器，所述温度传感器设置在所述金属圆筒的底部的内壁上；所述壳体上设置有与所述控制器电连接的温度显示屏。
5.根据权利要求4所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述壳体内设置有电池，所述电池通过所述控制器与所述散热风机电连接；所述壳体上设置有与所述控制器电连接的电量显示屏。
6.根据权利要求1所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述壳体上设置有外部电源接口。
7.根据权利要求1所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述气液分离装置包括气液分离筒、分离筒盖、过滤膜，所述气液分离筒的下端与所述收集管相连，所述气液分离筒的上端设置有所述分离筒盖；所述过滤膜设置在所述气液分离筒与所述分离筒盖之间，所述分离筒盖上设置有通气孔；所述气液分离筒的侧壁上设置有用于与所述冷凝管相连接的进气管；所述进气管的出气口与所述气液分离筒的内壁相切。
8.根据权利要求7所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述气液分离筒的下端为圆管，所述圆管上设置有外螺纹，所述圆管通过倒锥形管与所述气液分离筒的中部相连；所述圆管与所述收集管螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述冷凝管的内径为5mm至10mm。
10.根据权利要求1至9任一项所述的呼出气冷凝液采集器，其特征在于，所述冷凝管为硅胶管。
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