CN212997877U - 一种呼出气体冷凝液收集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型设计一种呼出气体冷凝液收集装置,包括冷凝装置(外壳、保温棉、冷却铝管)和收集装置(50ml离心管、单向呼气阀、90度接头、管接、T形管、专用管帽、单向进气阀、进气管、出气管)。呼出气体在收集器中由于冷却管提供的低温环境被冷凝成小液滴而聚落于离心管底部，收集呼出气体冷凝液，用于临床疾病病原体及生物标记物检测。
Description
技术领域
本实用新型装置属于医疗器械技术领域，涉及一种带有单向通气阀的呼出气体冷凝液(Exhaled Breath Condensate,EBC)收集装置。
背景技术
目前呼吸道样本收集主要以鼻咽拭子以及肺泡灌洗液等，但是普遍存在着几点缺陷：(1)需要专业的医护人员才能采集鼻咽拭子，时间效率低；(2)样本的测定结果和样本采集部位、方法等都有关系，不同经验的人员采样后测定阳性率差别大，无法标准化；(3)对于一些具有人传人的呼吸道传染病，咽拭子测定多次阴性，其原因是由于病毒多集中在下呼吸道，上呼吸道滴度低所致。除此之外，咽拭子样本采集的过程需要医护人员和病人面对面操作，对于以呼吸道为主要传播途径的新冠肺炎等传染疾病，医护人员承担着巨大的感染风险。
EBC与血液、汗液、尿液、唾液一样是检测呼吸系统疾病的病原体及生物标记物的重要标本来源。呼吸道内衬液中含有大量挥发性和非挥发性的物质，这些物质的变化可反映氧化损伤和炎症反应等呼吸道内环境的变化，从而可用于检测疾病的变化。
目前的研究表明，EBC中包含的物质包括：腺苷、氨、氰化物、过氧化物、异前列烷、白细胞三烯、一氧化氮、肽、细胞因子、蛋白质、基因等物质，这些物质被发现作为支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张、肺囊性纤维化、肺癌等疾病的标记物，因此检测EBC中的特异性标记物对疾病的诊疗具有重要的参考价值。
鉴于国内现状和为了应对如新冠肺炎这类具有飞沫传播的呼吸道传染病，保护医护及测试人员的安全，市场亟需一款安全、成本低、操作简单、样本收集快的EBC收集装置，满足医院、社区卫服务生中心、诊所和个人等的使用。
发明内容
本实用新型装置的目的是提供一种能够用于呼出气体进行冷凝收集的装置，特别是能够适用于含病原体的呼出气体冷凝样本的安全收集装置。
本实用新型装置提供的呼出气体冷凝液收集装置的技术方案是由收集装置和套在收集装置之外的冷凝装置组成，冷凝装置由外壳(11)、保温棉(10)、冷却管(8) 组成，收集装置由50ml离心管(9)、出气单向阀(1)、90度接头(3)、管接1(2)、管接2(4)、直管(6)、T形管(5)、离心管专用管帽(7)、进气管(14)、出气管(12)、单向进气阀(13)组成。收集装置中T形管(5)向下端口连接单向进气阀 (13)，T形管(5)的一侧横向端口通过管接2(4)连接90度接头(3)，90度接头(3) 另一端通过50ml离心管(9)专用管帽(7)上的第一个开孔与进气管(14)相接，专用管帽(7)第二个开孔连接出气管(12)和直管(6)，直管(6)末端通过管接1(2)连接出气单向阀(1)；冷凝装置中冷却管(8)外侧包裹着一层保温棉(10)，保温棉(10)置于圆形外壳(11)中。在本实用新型装置的横向空端口可以是扁口，更优选地，扁口边宽于T形管的直径，这样的形状利于咬合。收集装置中T形管(5)向下端口的方向不限于向下。
在本实用新型装置中，管接2(4)通过插入T形管(5)的一侧横向端口的形式，与 T形管(5)的一侧横向端口相接。管接2(4)插入T形管(5)的一侧横向端口后，管接 2(4)内直径小于T形管(5)的横向端口内直径，有利于分离唾液留在T形管内。
在本实用新型装置中，50ml离心管(9)底可以使用化学物质涂膜，例如核酸保存液冻干粉。化学物质涂膜于离心管底部，可以在低温环境下长期保存，具有稳定并灭活样本中的病毒、抗原核酸的作用。且作为涂膜与离心管一体化的设计，可以避免加入如核酸保存液这样由于液体流动带来的包装或放置的不便。
在本实用新型中，直管(6)末端附有过滤膜与出气单向阀(1)相接。过滤膜选自纤维制成的静电过滤器、非织造聚合物纤维、尼龙膜、醋酸、聚四氟乙烯滤膜、SMS无纺布、或醋酸纤维素膜。静电过滤器优选为非织造过滤膜，其包括由丙烯酸纤维和聚丙烯纤维的掺混物。过滤膜可具有23g/m3至500g/m3的范围内的密度，优选150g/m3到300g/m3，甚至在200g/m3上至280g/m3。过滤膜至少为一层。通过过滤膜的添加可以有效降低诸如病毒随未冷凝的气体一起带出，造成环境及采集医护人员的安全风险。
在本实用新型中，冷凝管(8)为金属材质。作为一种优选，冷凝管是铝或铅。
在本实用新型中，离心管(9)专用管帽(7)设置两个孔，这两个孔可以是直接的孔，为便于连接，这两个孔也可以向上凸起，或向下凸起。专用管帽(7)两个孔分别连接进气管(14)和出气管(12)。进气管长度范围是6.5-9厘米，出气管长度范围是0-3厘米。作为一种优选，离心管内进气管是6.5厘米，出气管是3厘米。
在本实用新型装置中，采集EBC操作步骤：
(1)冷凝装置：冷却管(8)放置到冰箱冷冻层，冷冻2个小时以上。将冷冻后的冷却管(8)外包裹保温棉(10)，保温棉(10)置于圆形外壳(11)中。
(2)收集装置准备：将收集装置中T形管(5)向下端口连接单向进气阀(13)，T 形管(5)的一侧横向端口通过管接2(4)连接90度接头(3)，90度接头(3)另一端通过50ml离心管(9)专用管帽(7)上的第一个开孔与进气管(14)相接，专用管帽 (7)第二个开孔连接出气管(12)和直管(6)，直管(6)末端通过管接1(2)连接出气单向阀(1)，形成完整气体通道。将收集器置于冷却管(8)中。
(3)由于有单向进气阀(13)，受试者口含住T形管(5)空口端呼气5分钟，收集冷凝在50mL离心管中的呼出气体冷凝液。
在上述操作步骤中，作为一种优选，50ml离心管(9)内可以预涂核酸保存液冻干粉形成涂膜，以保存呼出气体冷凝液。
在上述操作步骤中，作为一种优选，直管(6)与出气单向阀(1)相连前预置过滤膜。
本实用新型装置的工作原理是：人体呼出的热气体由咬嘴进入接管。呼出气体通过90度接头进入离心管，因为离心管处于低温环境中，离心管内气体被冷凝成液体，落于离心管底部得以收集。
本实用新型装置的优点在于无需复杂的电路控制，设备体积小，便携、操作简便；制冷效率高，制冷过程迅速，结构简单，制作成本低，利于推广。本实用新型装置对离心管内进气管和出气管长度进行了优化，优化后收集装置提高了呼出气体冷凝效果。出气阀前预置过滤膜，有益于过滤呼出气体中的有害物质，尤其对于收集如新型冠状病毒这类具有明确人传人的患者呼吸道样本时，由于其使用简单，患者可以脱离医护人员自行采集样本，从而达到对医护人员防止感染的风险。
附图说明
图1为本实用新型的主视图；
图2为本实用新型的剖视图。
图中，1,出气单向阀；2，管接1；3，90度接头；4，管接2；5，T形管；6，直管；7，专用管帽；8，冷却管；9，50ml离心管；10，保温棉；11，外壳；12，出气管；13，单向进气阀；14，进气管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型装置的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型公开了一种呼出气体冷凝装置，包括由收集装置和套在收集装置外的冷凝装置组成，收集装置由50ml离心管(9)、出气单向阀(1)、90 度接头(3)、管接1(2)、管接2(4)、直管(6)、T形管(5)、专用管帽(7)、进气管(14)、出气管(12)、单向进气阀(13)组成。
冷凝装置中冷却管(8)在使用前需要置于冰箱冷冻层，放置到冰箱冷冻层，冷却管在冰箱内需要冷冻2个小时以上。将冷冻后的冷却管(8)外包裹保温棉(10)，保温棉(10)置于圆形外壳(11)中。使用时，将收集装置中的50ml离心管(9)放置于冷却管中。
在一个实施例中，冷却管的材质是金属铝。
在另一个实施例中，冷却管的材质是金属铅。
将收集装置放入冷却管中,测量离心管内温度,进行降温实验,实验结果见表1。
表1.呼出气体冷凝收集装置降温时间(℃)
| 时间(min) | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 | 均值 |
| 0 | 21.6 | 21.3 | 21.5 | 21.8 | 21.6 |
| 1 | 16.6 | 16.3 | 16.0 | 15.3 | 16.6 |
| 2 | 11.6 | 11.8 | 11.2 | 10.5 | 11.3 |
| 3 | 7.3 | 7.4 | 7.8 | 6.8 | 7.6 |
| 4 | 4.4 | 4.7 | 3.8 | 4.0 | 4.0 |
| 5 | 3.2 | 3.4 | 2.0 | 2.8 | 2.9 |
| 6 | 3.0 | 3.3 | 1.9 | 2.8 | 2.8 |
| 7 | 3.0 | 3.2 | 1.8 | 2.7 | 2.8 |
上述室温收集装置在5分钟内迅速降温到3℃，第6、7分钟温度变化不大，说明本实用新型装置提供的制冷设备和制冷方法制冷速度快，效果显著。
将收集装置中T形管(5)向下端口连接单向进气阀(13)，T形管(5)的一侧横向端口通过管接2(4)连接90度接头(3)，90度接头(3)另一端通过50ml离心管(9) 专用管帽(7)上的第一个开孔与进气管(14)相接，专用管帽(7)第二个开孔连接出气管(12)和直管(6)，直管(6)末端通过管接1(2)连接出气单向阀(1)，形成完整气体通道。
在一个实施例中，50ml离心管内预涂核酸保存液冻干粉，形成涂膜，有利于保护呼出气体冷凝液，便于进一步检查。
在一个实施例中，直管(6)与出气单向阀(1)之间设置过滤膜。过滤膜选自纤维制成的静电过滤器、非织造聚合物纤维、尼龙膜、醋酸、聚四氟乙烯滤膜、SMS无纺布、或醋酸纤维素膜。过滤膜可具有23g/m3至500g/m3的范围内的密度，优选150g/m3到300g/m3，甚至在200g/m3上至280g/m3。
在一个实施例中，过滤膜是非织造聚合物纤维。
在一个实施例中，过滤膜至少为一层。
在一个实施例中，五名志愿者使用冷凝收集装置收集呼出气体冷凝液。在收集前1个小时内，志愿者不能吃或喝任何东西。收集前，志愿者需用纯净水漱口一次。志愿者在收集气体期间需要保持恒定的潮汐呼吸，志愿者口唇封住咬嘴呼气5分钟。所用冷凝液收集装置进气管6.5厘米、出气管0厘米，收集完成后离心冷凝液，测量冷凝液体积。数据见表2.
表2.5分钟呼出气体冷凝液体积(μl)
上述数据表明，本实用新型能够快速而稳定地收集呼出气体冷凝气体。
在一个实施例中，为更快地降温，50ml离心管(9)与冷却管一起在冰箱中冷冻2 小时以上。将收集装置中T形管(5)向下端口连接单向进气阀(13)，T形管(5)的一侧横向端口通过管接2(4)连接90度接头(3)，90度接头(3)另一端通过50ml离心管 (9)专用管帽(7)上的第一个开孔与进气管(14)相接，专用管帽(7)第二个开孔连接出气管(12)和直管(6)，直管(6)末端通过管接1(2)连接出气单向阀(1)，形成完整气体通道。然后将50ml离心管(9)置于冷却管中，召集5名志愿者使用冷凝收集装置收集呼出气体冷凝液。在收集前1个小时内，志愿者不能吃或喝任何东西。收集前，志愿者需用纯净水漱口一次。志愿者在收集气体期间需要保持恒定的潮汐呼吸，志愿者口唇封住T形管空口端呼气5分钟。所用冷凝液收集装置进气管6.5厘米、出气管0厘米，收集完成后离心冷凝液，测量冷凝液体积。数据见表3.
表3.冷冻后的离心管测量5分钟呼出气体冷凝液体积(μl)
上述数据表明50ml离心管(9)与冷却管一起在冰箱中提前预冷更有利于冷凝气体的形成。
在一个实施例中，为检测离心管内进气管长度和出气管长度对冷凝液体积的影响，设置1.进气管是0厘米、出气管0厘米；2.进气管是6.5厘米、出气管0厘米，3. 进气管是9厘米、出气管0厘米,4.进气管0厘米、出气管6.5厘米，5.进气管0厘米、出气管9厘米，6.进气管6.5厘米、出气管3厘米,7.进气管3厘米、出气管6.5厘米，8. 进气管9厘米、出气管3厘米，9.出气管9厘米、进气管3厘米，检测志愿者对上述9 组呼出气体后收集到的冷凝液体积，结果见表4。
表4.离心管内进气管长度和出气管长度对冷凝液体积(μl)的影响
上述数据表明，如果不设置进气管或者出气管，收集装置对呼出气体的冷凝效果不佳；进出气管的长度配比对冷凝效果影响较大；在进气管6.5-9cm,出气管0-3cm时，冷凝效率较高，且在进气管6.5厘米、出气管3厘米具有最佳冷凝效果。
在一个实施例中，直管(6)与出气单向阀(1)之间设置一层过滤膜。过滤膜选自聚合物纤维、聚四氟乙烯滤膜、SMS无纺布和醋酸纤维素膜以及无滤膜。所用过滤膜选择150g/m3到300g/m3，可过滤非油性颗粒物过滤效率≥90％，可有效防止病毒气溶胶和病毒飞沫的泄露。在收集前冷却管在冰箱中冷冻2小时以上，1个小时内，志愿者不能吃或喝任何东西。所用收集器进气管长度6.5cm、出气管3cm。收集前，志愿者需用纯净水漱口一次。志愿者在收集气体期间需要保持恒定的潮汐呼吸，志愿者口唇封住咬嘴呼气5分钟。收集完成后离心冷凝液，测量冷凝液体积。结果见表5。
表5.不同过滤膜对呼出气体冷凝液体积(μl)的影响
上述数据表明，本实用新型在添加一层病毒空气过滤膜之后呼出气冷凝液体积有所降低，但与无膜相比差值低于10％，说明添加滤膜对收集呼出气体冷凝液没有明显的影响。
Claims (10)
1.一种呼出气体冷凝液收集装置，由收集装置和套在收集装置外的冷凝装置组成，冷凝装置由外壳(11)、保温棉(10)、冷却管(8)组成，收集装置由50ml离心管(9)、出气单向阀(1)、90度接头(3)、管接1(2)、管接2(4)、直管(6)、T形管(5)、专用管帽(7)、进气管(14)、出气管(12)、单向进气阀(13)组成，其特征在于：收集装置中T形管(5)向下端口连接单向进气阀(13)，T形管(5)的一侧横向端口通过管接2(4)连接90度接头(3)，90度接头(3)另一端通过50ml离心管(9)专用管帽(7)上的第一个开孔与进气管(14)相接，专用管帽(7)第二个开孔连接出气管(12)和直管(6)，直管(6)末端通过管接1(2)连接出气单向阀(1)；冷凝装置中冷却管(8)中，冷却管(8)外侧包裹着一层保温棉(10)，保温棉(10)置于圆形外壳(11)中。
2.根据权利要求1所述的冷凝液收集装置,其特征在于:50ml离心管(9)底附有涂膜。
3.根据权利要求1所述的冷凝液收集装置,其特征在于:所述直管(6)末端附有过滤膜与出气单向阀(1)相接。
4.根据权利要求3所述的冷凝液收集装置，其特征在于：所述过滤膜选自纤维制成的静电过滤器、非织造聚合物纤维、尼龙膜、醋酸、聚四氟乙烯滤膜、SMS无纺布或醋酸纤维素膜。
5.根据权利要求1所述的冷凝液收集装置,其特征在于:所述冷却管(8)是金属材质。
6.根据权利要求5所述的冷凝液收集装置,其特征在于:所述金属材质是铝或铅。
7.根据权利要求1所述的冷凝液收集装置,其特征在于:进气管(14)的长度是6.5-9厘米，出气管(12)的长度是0-3厘米。
8.根据权利要求7所述的冷凝液收集装置,其特征在于:进气管(14)的长度是6.5厘米，出气管(12)的长度是3厘米。
9.根据权利要求1所述的冷凝液收集装置，其特征在于：T形管(5)的空横向端口呈扁口，扁口边小于T形管(5)的直径。
10.根据权利要求1所述的冷凝液收集装置，其特征在于：管接2(4)插入T形管(5)的一侧横向端口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020349104.4U CN212997877U (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 一种呼出气体冷凝液收集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020349104.4U CN212997877U (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 一种呼出气体冷凝液收集装置 |
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|---|---|
| CN212997877U true CN212997877U (zh) | 2021-04-20 |
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ID=75442371
Family Applications (1)
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| CN202020349104.4U Active CN212997877U (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 一种呼出气体冷凝液收集装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN212997877U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113687069A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-23 | 鲁东大学 | 一种操作简便的畜牧用环境病毒预防检测仪 |
| CN113892977A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-07 | 清华大学 | 一种呼出气气溶胶采样装置和采样方法 |
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2020
- 2020-03-19 CN CN202020349104.4U patent/CN212997877U/zh active Active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113687069B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-11-07 | 鲁东大学 | 一种操作简便的畜牧用环境病毒预防检测仪 |
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| CN117420305B (zh) * | 2021-08-24 | 2024-03-29 | 鲁东大学 | 一种含有捕集机构的畜牧用环境病毒预防检测仪 |
| CN113892977A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-07 | 清华大学 | 一种呼出气气溶胶采样装置和采样方法 |
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