CN205301325U - 一种手持式呼吸过滤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种手持式呼吸过滤装置，包括：上盖（4）、上壳（1a）、下壳（1b）、以及滤腔一（21）和滤腔二（22）、分流板一（3）、中隔板（4）分流板二（31），中隔板（4）上安装有一组单向阀(13)，装置的上盖（1）的前置部分包括可以贴合口腔的吹嘴（17），装置吸气时气流从外壳（1b）的底部开口（19）进入，经过滤腔一（21）、滤腔二（22）、分流板二（31）、中隔板（4）上的一组单向阀(13)、分流板一（3）和上盖（4）前端所接的吹嘴（17），吸入人体，呼气时气流从吹嘴（17）进入分流板一（3）、中隔板（4）、进入管腔（20）通过管接头（14）连接分析仪器（29）的管路，呼气进入分析仪器（29）。

Description

一种手持式呼吸过滤装置

技术领域

本实用新型涉及一种内源性呼出气体检测领域使用的手持呼吸过滤装置。

背景技术

呼出气NO作为国际公认的无创性气道炎症标志物，已经用于呼吸系统疾病常规检测。美国胸科学会（ATS）与欧洲呼吸学会（ERS）于2005年联合制定了国呼出气NO测定的技术标准，要求受试者使用一次性细菌病毒过滤器，首先吸入NO含量低于5ppb的空气，然后保持5-20cmH₂O的压力恒速呼气，同时在整个呼气与吸气过程中防止漏气，保障呼气测试的安全有效性。

目前，呼出气NO测定产品采用的大都是ATS与ERS技术标准推荐的技术。该技术由一个由呼吸端、呼气端与吸气端的三通结构构成，呼吸端通过一个一次性细菌病毒过滤器连接到受试者的口部，用于吸气与呼气，防止交叉感染；吸气端通过吸气单向阀连接一个过滤NO的高锰酸钾滤盒，受试者由此吸入空气；呼气端通过一个呼气单向阀连接到分析NO的仪器，受试者由此进行呼气测试。这种装置实现的关键是满足ATS与ERS技术标准对呼气测试安全有效性的量化要求。

在本实用新型实施期间，一项专利申请US20150105684A1或CN104244819A公开了一种手持装置，该装置的主要特点是有一个平行于呼气及吸气气流方向的内置式NO滤盒与控制气体进出该滤盒的一组单向阀。受试者手持该装置呼气与吸气时，依靠气流产生的径向压力关闭与开启控制气体进出滤盒的单向阀。这种一体化设计的主要问题是：（1）受试者必须用力呼气或吸气，才能产生垂直于气流方向的足够的径向压力，关闭或开启单向阀；（2）单向阀即便开启后，也仅有部分气流经过滤料，过滤效果不佳或死体积较大；（3）其中所用的高锰酸钾滤料虽然过滤了NO，但同时氧化产生的NO₂及SO₂等对人体有刺激有害会吸入体内；（4）一旦单向阀开启或关闭失效或过滤无效，难以更换滤盒，必须更换整个手持式装置；（5）细菌病毒过滤器是咬口设计，受试者必须口含过滤器，即不安全，也由于含不紧而容易漏气。

本实用新型通过对呼气与吸气动量与质量传递的模拟及设计，克服了上述实用新型的缺陷，显著提升了呼出气NO测试的便利性、安全性和有效性。

发明内容

本实用新型针对以上问题而提出的手持式呼吸过滤装置的方案，在患者呼气和吸气过程中，便利性、安全性和有效性得到大大提高。外壳和上盖组合成一套筒状式结构，流线型设计方便手持，吹嘴贴合人面部设计方便呼气吸气；吸气和呼气的通路进行细菌和粉尘过滤，防止交叉感染；将滤腔放置在内部，外壳和上盖设计可以拆卸更换湿化纸和滤料，大大提高使用寿命；吸气和呼气两个通道互相隔绝，保证气密性能，保证呼气测试分析准确；插针的加入可以连接气袋，上盖的开口处可用一密闭上盖封住，从而进行空气零点参考值的检测。

本实用新型涉及了一种手持式呼吸过滤装置，包括：上盖（4）、上壳（1a）、下壳（1b）、分流板一（3）、中隔板（2）、一组单向阀膜片（13）、分流板二（31）及中间的滤腔一（21）和滤腔二（22），其中下壳（1b）的底部有一个开口（19），上盖（4）前端包括一个空腔（23）。开口（19）确保大于中隔板上通风孔一（26）、通风孔二（34）、吹嘴（17）上通风孔（30）面积。

所述装置分为吸气通路和呼气通路，吸气通路由下壳（1b）的开口（19）、滤腔一（21）、滤腔二（22）、分流板二（31）、中隔板（2）、分流板一（3）、湿化纸（10）及吹嘴（17）组成；呼气通路由吹嘴（17）、湿化纸（10）、分流板一（3）、中隔板（2）、管腔（20）组成，吸气通路与呼气通路通过O型圈（15）、（16）、（33）进行密封，彼此独立。吸气时过滤棉（5）、过滤棉（6）、过滤棉（7）过滤空气中的粉尘等，细菌过滤棉（9）过滤空气中的粉尘和细菌等；呼气时细菌过滤棉（18）、（8）过滤呼出气体中唾液、飞沫、食物残渣、细菌。呼气时通过控制湿化纸（10）的大小和高度以及连接插针（25）的口径来实现呼气阻力控制，保证呼气阻力在5-10cmH₂O柱，来确保呼气时软腭关闭，使得上下呼吸道隔绝。

所述装置中必须保证呼气通道和吸气通道之间完全隔绝，保证气密性能，中隔板（2）上需平均分布一组单向阀膜片（13），根据单向阀膜片的流体力学分析来看，需要保证呼气时单向阀膜片完全关闭，吸气时单项阀膜片开启阻力小，现装置内中隔板（2）上下分别有分流板一（3）、分流板二（31），其中分流板一（3）、分流板二（31）上对应单向阀膜片位置均布一组通风孔（见图3），进行气流分布设计分析（见图4），进行分流设计；保证呼气吸气时单向阀膜片有效的开启和关闭。气流直接垂直作用于单向阀，无死腔体积产生。

所述手持式吸气过滤装置中的滤腔一（21）和滤腔二（22）填充滤料一（11）和滤料二（12）用于过滤吸入气体中的待测组分，当进行呼气一氧化氮测试时，滤料一（11）的过滤材料为高锰酸钾KMnO₄或与适量级碳结合的高锰酸钾KMnO₄；滤料二（12）为柱状活性炭，且滤料一（11）与滤料二（12）的体积比为3:1。另外滤料一（11）与滤料二（12）的体积比也可以为2:1。高锰酸钾将NO等污染物氧化和吸收，活性炭进行吸附氧化后的NO₂及SO₂等。滤腔体积与寿命、吸气阻力息息相关。滤腔体积越大，寿命越长；滤料颗粒越大，阻力越小；根据患者能够适应的阻力范围，吸气阻力范围在5-10cmH₂O柱最为适应。滤腔体积设计为100mL左右，手持部分最大外径为50±5mm，方便患者手持，滤腔高度设计为75±5mm，滤料高锰酸钾KMnO₄选用直径为3-5mm，柱状活性炭规格为2mm。确保吸气阻力范围在5-10cmH₂O柱。并且保证在通常的城市环境下，从吸气通道到达吹嘴（17）的空气中一氧化氮浓度小于5ppb。

上盖（4）前端空腔（23）可插入吹嘴（17），吹嘴（17）采用贴合人脸设计，漏斗状，不需要进行口含使用，贴合嘴部脸型设计，防止漏气，方便患者呼气吸气。且吹嘴（17）内部进行超声焊接细菌过滤棉（18）单人单次使用，防止患者交叉感染。

上壳（1a）和上盖（4）采用扣合连接或螺纹连接，上壳（1a）和上盖（4）打开后，其中的湿化纸（10）可以拆卸更换。上壳（1a）和下壳（1b）采用扣合连接或螺纹连接，上壳（1a）和下壳（1b）打开后，其中的滤料一（11）与滤料二（12）可以更换。上壳（1a）、下壳（1b）和上盖（4）连接后组合成套筒状一体式流线型结构，符合人体工程学，方便手持。

用密封上盖（24）可将上盖（4）中的空腔（23）封闭，外界气体在装置中的运动轨迹为U形，进气气流从下壳（1b）的底部开口（19）进入，经过滤腔一（21）、滤腔二（22）、分流板二（31）、中隔板（2）、一组单向阀膜片（13）处，出气气流从一组单向阀膜片（13）、中隔板（2）、通过管腔（20）连接插针（25）进入测试仪器（29），此时进入测试仪器（29）中的气体为空气中过滤了待测组分的零参考气流。

本实用新型解决了在呼气检测时，吸气时环境空气中待测组分的干扰，呼气时呼出气体中其他杂质的干扰，并在实现此功能的基础上进行了改进，使得吸气和呼气各有一段独立的通路，并采用细菌过滤棉过滤，防止交叉感染。

本实用新型结构简单，外壳加上盖的设计使其可以拆卸更换湿化纸和滤料，延长了使用寿命，他们组合成一套筒状式结构，人体工程学设计，方便手持，制造方便，易于推广实施，长期使用。

本实用新型中插针（25）的加入使得该装置可以直接连接气袋，而其上壳的开口处可用一密闭上盖（24）封住，从而可以直接进行空气零点参考值的检测。

附图说明

图1.呼气分析装置以及手持式呼吸过滤装置的概要图。

图2.本实用新型手持式呼吸过滤装置剖视图。

图3.图2中分流板、中隔板对应截面示意图。

图4.图2中分流板、中隔板呼气吸气时气体流向图。

图5.图2中底部开口示意图。

图6.本实用新型实施方式的变形例中手持式呼吸过滤装置的视图。

图7.本实用新型实施方式的变形例中手持式呼吸过滤装置的视图。

图8.本实用新型实施方式的变形例中手持式呼吸过滤装置的视图。

图9.本实用新型实施方式的变形例中底部开口示意图。

具体实施方式

图1概要图显示了呼气分析装置（29）以及手持式呼吸过滤装置(27)，以及连接的管路（28）。图2显示了吸气过滤装置的剖面，装置由上盖（4）、上壳（1a）下壳（1b）、分流板一（3）、中隔板（2）、一组单向阀膜片（13）、分流板二（31）及中间的滤腔一（21）和滤腔二（22）、管腔（20）、连接头（14）、插针（25），其中下壳（1b）的底部有一个开口（19），上盖（4）前端包括一个空腔（23）。

实施例一

利用该装置连接测试仪器（29），进行吸气时，测试仪器（29）内部通道关闭，气流从下壳（1b）的底部开口（19）进入，经过过滤棉（5）、滤腔一（21）、过滤棉（6）、滤腔二（22）、过滤棉（7）、细菌过滤棉（9），进入分流板二（31）上通风孔二（34）到达中隔板（2）开启一组单向阀（13），通过分流板一（3）上通风孔一（26），进过湿化纸（10）带走热和水气，经过上盖（4）前端（23）所接的吹嘴（17）上的细菌过滤棉（18），空气中一氧化氮等干扰气体被滤腔（11）、滤腔（12）中的滤料一（11）、滤料二（12）高锰酸钾和活性炭过滤后，无一氧化氮等干扰气体的空气被吸入人体。

进行呼气时呼出气气流从吹嘴（17），此时呼出气中的唾液、飞沫、余痰、食物残渣、细菌等被通过细菌过滤棉（18）过滤后，通过湿化纸（10）保存热和水气，干燥气体通过分流板一（3）上通风孔一（26），气流垂直作用于一组单向阀膜片（13），将单向阀膜片（13）完全关闭，气流进入管腔（20），通过连接头（14）、插针（25）连接测试仪器的管路（28）进入测试仪器（29）。

为了保证一组单向阀膜片（13）的有效开启和关闭，中隔板（2）上平均分布一组单向阀膜片（13），分流板一（3）上通风口（26）对应分布。此结构保证吸气时单向阀膜片（13）直接对应于通风口（26）处，开启阻力最小；呼气时气流通过分流板一（3）的通风口（26）垂直作用于单向阀膜片（13），将单向阀膜片（13）完全关闭，保证呼气通道和吸气通道完全隔绝。如图3所示，但单向阀膜片（13）不限于此数量。

细菌过滤棉（8）、（9）、（18）为带静电的超细聚丙烯纤维薄膜，采用超声焊接工艺安装。

实施例二

利用该装置进行零参考测试时，用密封上盖（24）可将上盖（4）的开口处（23）封闭，外界气体在装置中的运动轨迹为U形，进气气流从外壳（1）的底部开口（19）进入，经过过滤棉（5）、滤腔一（21）、过滤棉（6）、滤腔二（22）、过滤棉（7）、细菌过滤棉（9），进入分流板二（31）上通风孔二（34）到达中隔板（2）开启一组单向阀膜片（13），出气气流从中隔板（2）进入管腔（20），通过连接头（14）、插针（25）连接测试仪器（29）的管路（28）进入测试仪器（29），此时进入测试仪器（29）中的气体为空气中过滤了待测组分的零参考气流。

所述手持式吸气过滤装置中的滤腔一（21）和滤腔二（22）填充滤料一（11）和滤料二（12）用于过滤吸入气体中的待测组分，当进行呼气一氧化氮测试时，滤料一（11）的过滤材料为高锰酸钾KMnO4或与适量级碳结合的高锰酸钾KMnO4；滤料二（12）为柱状活性炭，且滤料一（11）与滤料二（12）的体积比为3:1。另外滤料一（11）与滤料二（12）的体积比也可以为2:1。

其他实施方式

以上，对于本实用新型进行了实施说明，但本实用新型不局限于上述实施方式，能在不脱离本实用新型的要求下加以各种变更。

变形实施例一：见图6，外壳（1）变化为整体式，在滤料寿命到期后及时更换整个装置。加工和装配更加方便，外观更加简洁美观。

变形实施例二：见图7，如果吸气通道过于冗长，可进行变更，外壳（1）变化为整体式，吸气通道处底部开口（19）可变换为图7所示，于外壳（1）底部外侧壁处，过滤棉（5）形状做相应改变；并对于分流板做简化设计，只安装分流板（2）。这样吸气通道进行减小，吸气阻力也会相应降低。

变形实施例三：见图8，外壳（1）变化为整体式，在滤料寿命到期后及时更换整个装置。外观更加简洁美观。取消下层分流板设计，将外壳（1）底部开口（19）结构变化为图9所示，替代下层分流板。可以使整个装置更加轻巧便利。

按照以上实用新型实例进行模型加工，组装5台样品后进行测试，测得数据如下：

测试符合设计预期要求，进行受试者吸气呼气连接一氧化氮测试分析仪测试，测试环境为20℃，65%RH，受试者人数为10，每人进行3次测量，数据如下：

按照专利CN104244819A所述公开的一种手持装置，也进行模型加工验证，验证结果如下：吸气阻力＞10cmH₂O，受试者感受非常不适；呼气阻力＜5cmH₂O，不能有效关闭软腭，测试时上下呼吸道会产生互相干扰；呼气时会产生呼气泄露，导致测试值较正常值偏低情况。

以上测试均表明本实用新型能够提升测试分析的便利性、安全性和有效性。

本实用新型不限于显示和描述的实施例，但是任何变化和改进都在所附权利要求书的保护范围内。

Claims (9)

1.一种手持式呼吸过滤装置，由上盖（4）、上壳（1a）、下壳（1b）、中隔板（2）及吹嘴（17）组成，其特征在于：所述装置分为吸气通路和呼气通路，吸气通路由下壳（1b）的开口（19）、滤腔一（21）、滤腔二（22）、分流板二（31）、分流板一（3）、湿化纸（10）及吹嘴（17）组成；呼气通路由吹嘴（17）、湿化纸（10）、分流板一（3）、中隔板（2）、管腔（20）、插针（25）组成；吸气通路与呼气通路彼此独立隔绝，中隔板（2）上分布一组单向阀膜片（13），一组单向阀膜片（13）平均分布于中隔板（2）上；分流板一（3）、分流板二（31）上与中隔板（2）上的单向阀膜片（13）对应位置分布通风孔，使得呼气和吸气时气流垂直作用于单向阀膜片（13），保证吸气时气流能够有效的开启单向阀膜片（13），呼气时气流能够有效的关闭单向阀膜片（13）。

2.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：整个装置的吸气阻力为5-10cmH2O,呼气阻力为5-10cmH2O。

3.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：所述滤腔一（21）、滤腔二（22）中填充过滤材料分为滤料一（11）和滤料二（12），滤料一（11）用于氧化和吸收吸入气体中的氮氧化物，滤料二（12）用于过滤和吸收滤料一（11）氧化的产物以及滤料一（11）未能吸收的空气污染物，从吸气通道到达吹嘴（17）的空气中一氧化氮浓度小于5ppb。

4.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：其中滤料一（11）的主要活性组分是能够有效去除NO的高锰酸钾KMnO₄，滤料二（12）的主要活性组分为活性炭。

5.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：湿化纸（10），呼气时将呼出气体中的热和水气收集并保留下来，吸气时气体经过湿化纸，以温热、湿化的状态带入吸气通道内。

6.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：所述上盖（4）中的空腔（23）用于连接口腔的吹嘴（17），连接头（14）可连接插针（25），插针（25）用于连接仪器（29）或气袋。

7.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：所述上盖（4）中的空腔（23）可被一个密封上盖（24）封住，外界气体在装置中的运动轨迹为U形。

8.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：上壳（1a）和上盖（4）打开后，其中的湿化纸（10）可以拆卸更换；上壳（1a）和下壳（1b）打开后，可方便更换滤料一（11）和滤料二（12）。

9.根据权利要求1所述的手持式呼吸过滤装置，其特征在于：上壳（1a）、下壳（1b）和上盖（4）卡扣连接或螺纹连接，连接组合成套筒状一体式流线型结构，通过管接头（14）连接分析仪器（29）的管路，呼气进入分析仪器（29）。