CN219439212U - 呼出气体采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种呼出气体采集装置，属于气体采集技术领域，所述呼出气体采集装置包括基座、吸附管、转接头和吹气件，其中：所述吹气件连通所述转接头的一端，所述转接头的另一端连通所述吸附管，所述吸附管连通所述基座内部形成吹气通路；所述基座两侧连接设有安装架，所述安装架的末端连接设有约束组件。本实用新型通过约束组件可以将整个装置佩戴在使用者头部，从而无需手持，使用方便。

Description

呼出气体采集装置

技术领域

本实用新型涉及气体采集技术领域，特别是指一种呼出气体采集装置。

背景技术

人体呼出气体中有越来越多疾病相关的标志物被发现，目前呼出气体的检测已经广泛用于临床研究和临床诊断，检测项目覆盖呼出气体中的挥发性有机化合物(VOCs)、呼出气体冷凝液(EBC)、呼出气体中的颗粒物等。目前已在临床诊断中应用的有机化合物类标志物有一氧化氮、一氧化碳、氢气、甲烷、氨气、硫化氢、氧气和二氧化碳等。

现有的呼出气体采集装置，尤其是只具有呼气功能，不具有吸气功能的呼出气体采集装置，通常均为手持使用，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种无需手持，使用方便的呼出气体采集装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种呼出气体采集装置，包括基座、吸附管、转接头和吹气件，其中：

所述吹气件连通所述转接头的一端，所述转接头的另一端连通所述吸附管，所述吸附管连通所述基座内部形成吹气通路；

所述基座两侧连接设有安装架，所述安装架的末端连接设有约束组件。

进一步的，所述安装架上间隔设有至少两个连接点，所述约束组件与每个所述连接点相连接；

和/或，所述安装架与所述基座转动连接。

进一步的，所述转接头和所述吹气件之间设有连接管，所述连接管与所述转接头可拆卸连接。

进一步的，所述吹气件为面罩或咬嘴；

和/或，所述连接管为波纹管；

和/或，所述连接管与所述转接头插接。

进一步的，所述安装架均为Y形，其中：

两个所述安装架之间设有连接梁；

和/或，所述安装架的两分叉末端分别设有用于连接所述约束组件端部的连接点。

进一步的，所述约束组件包括用于与所述安装架连接的延长带，和用于固定至使用者头部的支撑件，所述延长带远离所述安装架的一端均与所述支撑件相连接，其中：

所述延长带和所述支撑件之间连接设有连接件；

和/或，所述延长带为弹性带；

和/或，所述支撑件为环形。

进一步的，所述基座内设有气室，所述气室上设有与外界连通且气体流动方向为从内向外的单向阀；

所述转接头具有第一管口、第二管口和第三管口，所述第一管口连接所述吹气件，所述第二管口连接所述气室，从而所述吹气件、气室和单向阀形成第一出气气路；

所述第三管口经所述吸附管连接位于所述基座上的排气口，所述吸附管和排气口之间的管路上设有电磁阀，从而所述吹气件、吸附管、电磁阀和排气口形成第二出气气路；

所述基座内设有控制器，所述气室内设有气体压力传感器，所述气体压力传感器的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器控制连接所述电磁阀，当所述气体压力传感器检测到所述气室内的气压高于预设压力阈值时，所述控制器控制所述电磁阀打开，反之则控制所述电磁阀关闭；

所述单向阀的开启压力大于等于所述预设压力阈值。

进一步的，所述基座包括下壳体和盖设在所述下壳体上的上盖，所述上盖上在远离使用者的一侧设有膨起部，所述下壳体和上盖在所述膨起部对应的局部位置共同形成所述气室；

和/或，所述基座内在所述电磁阀和排气口之间的管路上设有隔膜泵，所述控制器控制连接所述隔膜泵，当所述气体压力传感器检测到所述气室内的气压高于所述预设压力阈值时，所述控制器控制所述电磁阀和隔膜泵打开，反之则控制所述电磁阀和隔膜泵关闭。

进一步的，所述转接头包括横管部和位于所述横管部中间下方的竖梁部，其中：

所述横管部的一端为所述第一管口，所述第一管口为横向管口，所述横管部的另一端为所述第二管口，所述第二管口为竖向向下管口；

所述竖梁部内设有与所述横管部连通的竖向管路，所述竖向管路的开口为所述第三管口，所述第三管口为竖向向下管口。

进一步的，所述第二管口经过滤件连接所述气室，所述过滤件包括过滤主体部、位于所述过滤主体部上方的上接口、以及位于所述过滤主体部下方的下接口，所述过滤主体部的直径均大于所述上接口的直径和所述下接口的直径；

所述基座上在所述第二管口的正下方设有过滤件插口，所述过滤件的上接口插接连接所述第二管口，所述过滤件的下接口插接连接所述过滤件插口；

所述基座上在所述第三管口的正下方设有吸附管接头，所述吸附管的上端插接连接所述第三管口，下端插接连接所述吸附管接头。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的呼出气体采集装置，基座两侧连接设有安装架，安装架的末端连接设有约束组件，通过约束组件可以将整个装置佩戴在使用者头部，从而无需手持，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的呼出气体采集装置实施例1的侧面结构示意图；

图2为本实用新型的呼出气体采集装置实施例1(省去了约束组件)的正面结构示意图；

图3为本实用新型的呼出气体采集装置实施例1(省去了约束组件)的立体结构示意图；

图4为本实用新型的呼出气体采集装置实施例1的气路原理示意图；

图5为本实用新型中第一出气气路一个方向的立体结构示意图；

图6为本实用新型中第一出气气路另一方向的立体结构示意图；

图7为本实用新型中第二出气气路(仅以一个吸附管为例展示)的立体结构示意图；

图8为本实用新型中基座内部件排布结构示意图，其中(a)为一个方向的结构图，(b)为另一方向的结构图；

图9为本实用新型中基座上盖的结构示意图；

图10为本实用新型中转接头的结构示意图；

图11为本实用新型中过滤件的结构示意图；

图12为本实用新型中气路安装座的结构示意图；

图13为本实用新型的呼出气体采集装置实施例2的结构示意图；

图14为本实用新型中咬嘴的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种呼出气体采集装置，如图1-14所示，包括基座1、吸附管3、转接头4和吹气件，其中：

吹气件连通转接头4的一端，转接头4的另一端连通吸附管3，吸附管3连通基座1内部形成吹气通路；

基座1两侧连接设有安装架14，安装架14的末端连接设有约束组件50。

使用时，可以通过约束组件50将本实用新型的呼出气体采集装置佩戴在使用者头部，之后使用者向吹气件吹气，呼出气体流过吹气通路被吹气通路上的吸附管3吸附采集。

本实用新型的呼出气体采集装置，基座两侧连接设有安装架，安装架的末端连接设有约束组件，通过约束组件可以将整个装置佩戴在使用者头部，从而无需手持，使用方便。

为使约束组件50牢固连接在安装架14上，安装架14上可以间隔设有至少两个连接点142(参见图13)，约束组件50与每个连接点142相连接。安装架14可以固定连接在基座1上，然而优选为转动连接(例如采用销轴铰接，此时还可通过固定件(如螺栓)限制角度)，以方便调节约束组件50的位置，方便使用者佩戴和调整。

吹气件可以为供使用者吹气用的面罩5(参见图1-7所示的实施例1)或供使用者吹气用的咬嘴6(参见图13-14所示的实施例2)，咬嘴6与转接头4可以采用直管插接形式，咬嘴6具体可以为PP(聚丙烯)材质。

为方便转接头4和吹气件连接，两者之间可以设有连接管51，连接管51与转接头4可拆卸连接，如螺纹连接、插接连接等。连接管51可以为图1所示的波纹管，这样面罩5可以自由转动，方便使用过程中位置角度调整。连接管51与转接头4可以为插接连接。

本实用新型采用两种进气口，满足不同人群对呼出气体采集时的使用，面罩5形式的采集进气口人面部与面罩5贴合，呼气过程流畅，但该过程因面罩5贴合在人脸上，部分使用者心里会感觉不舒适，因此对该部分人群可以采用咬嘴6形式的采集进气口，让鼻子漏在外边，通过嘴巴呼气，完成气体采集。

如图1-3和图13所示，为方便约束组件50安装，安装架14可以均为Y形，其中：

两个安装架14之间可以设有连接梁141，以提高安装架14的稳定性；

和/或，安装架14的两分叉末端分别设有用于连接约束组件50端部的连接点142，以提高连接牢固性。

如图13所示，约束组件50具体可以包括用于与安装架14连接的延长带501(具体可以为弹性带)，和用于固定至使用者头部的支撑件503(具体可以为环形，且可以无弹性)，延长带501远离安装架14的一端均与支撑件503相连接。并且，延长带501和支撑件503之间可以连接设有连接件502。约束组件50如此设计能够提高使用体验。

发明人在研究过程中发现，人体呼出气体可分为死腔气及肺泡气两部分，其中死腔气是指未参与交换的气体，人在呼出气体时首先呼出死腔气，其次再呼出肺泡气，能够用于检测疾病的有效成分仅为肺泡气。如何能够排除死腔气的干扰，是采集呼出气体的关键。现有的呼出气体采集装置在气体采集的准确性和呼吸过程的流畅性方面仍有改进的空间。为此，本实用新型优选还采用以下结构形式：

基座1内可以设有气室10，气室10上设有与外界连通且气体流动方向为从内向外的单向阀7；

转接头4具有第一管口、第二管口和第三管口，第一管口连接吹气件，第二管口连接气室10，从而吹气件5、气室10和单向阀7形成第一出气气路(对应图4中位置靠下一行，同时参见图5-6，需要说明的是，图中设置有两个单向阀7以提高出气效率，然而可以理解的是，单向阀7可以仅设置一个)；

第三管口经吸附管3连接位于基座1上的排气口11，吸附管3和排气口11之间的管路上设有电磁阀8(具体可以为微型阀)，从而吹气件5、吸附管3、电磁阀8和排气口11形成第二出气气路(对应图4中位置靠上一行，同时参见图7)；本实用新型利用吸附管3的吸附特性，对人体呼出气体进行采集吸附，吸附管3的分析范围例如可以是C₃至C₃₀；

基座1内设有控制器(未示出，可以为单片机、微控制器等)，气室10内设有气体压力传感器16，气体压力传感器16的输出端连接控制器的输入端，控制器控制连接电磁阀8，当气体压力传感器16检测到气室10内的气压高于预设压力阈值时，控制器控制电磁阀8打开，反之则控制电磁阀8关闭。

使用时，使用者可以选择吹气件为面罩5形式或咬嘴6形式进行呼出气体，气体进入气室10后，使气压升高，当高于气体压力传感器16的预设压力阈值时，电磁阀8开启，使气体流入吸附管3并从排气口11排出；当人体呼出气量较大时，吸附管3所在出气气路不能及时把气体排出，会使气室10的压力继续升高，当气室10的压力升高至单向阀7的开启压力时，多余气体会从单向阀7快速排出。

本实施例的呼出气体采集装置，一方面，其基座内设有气室，人在呼出气体时首先呼出的死腔气进入气室，使气室气压升高，之后人再呼出的肺泡气进入气室，使气室气压继续升高，当高于气体压力传感器的预设压力阈值时，电磁阀开启，使气体流入吸附管并从排气口排出，由此，吸附管采集的即是肺泡气，排除了死腔气的干扰，气体采集准确；另一方面，气室能够作为气体的流通/缓冲空间，且设计有两个出气气路，故本实用新型能够使呼气过程更加流畅，使用体验好；再一方面，该采集装置进气口采用两种形式，面罩形式的进气口，采用人体工程学设计，与人体脸部固定牢固，密封性好，使气体完全流入采集装置，采气过程流畅，咬嘴形式的进气口，通过鼻子吸气，嘴巴呼气，避免使用者在采集过程中口鼻都被封闭，使用者的体验感更好。

为使气路控制更加顺畅合理，单向阀7的开启压力优选大于等于所述预设压力阈值，也就是说，呼出气体过程中，电磁阀8开启之后，单向阀7才会开启。这样能确保吸附管3采集的气体更加准确且充足。

如图4和图7所示，为提高出气效率以及吸附管3对呼出气体的采集量，基座1内在电磁阀8和排气口11之间的管路上可以设有隔膜泵9，控制器控制连接隔膜泵9，当气体压力传感器16检测到气室10内的气压高于所述预设压力阈值时，控制器控制电磁阀8和隔膜泵9打开，反之则控制电磁阀8和隔膜泵9关闭。隔膜泵9能够助力呼出气体通过吸附管3，加大流量，提高吸附效率。

综上，本实用新型实施例具有以下特点和优势：

1、本实用新型通过约束组件可以将整个装置佩戴在使用者头部，从而无需手持，使用方便；本结构可以采用双吸附管(参见图2，需要说明的是，图7中仅以一个吸附管3为例展示了其对应的出气气路)或多吸附管同时进行气体成分进行采集；

2、本设计对受试者呼出的气体进行监控，在高气压的状态下，对相关气路中的泵和阀进行控制，简短的呼气过程，气路可以快速反应，使呼气过程流畅；

3、本设计结构上利用单向阀的结构原理，对呼出气体进行流动流向的控制，使呼出的气体集中流向吸附管进行采集；管路和气室设计，使呼出的气体定向流出，全程无阻力，并且可以收集足够的气体成分；

4、本结构采用两种形式的进气口进行气体采集，满足不同人群对气体采集时的接受程度，简便的进气口呼气方式，使呼气过程更为流畅。具体来说，面罩形式的进气口，采用人体工程学设计，与人体脸部固定牢固，密封性好，使气体完全流入采集装置，采气过程流畅，接口处的柔性设计，可以让使用者在使用时自由调整角度；咬嘴形式的进气口，通过鼻子吸气，嘴巴呼气，避免使用者在采集过程中口鼻都被封闭，使用者的体验感更好。

本实用新型中，面罩5用于罩住人体脸部鼻子和嘴，并且起与外界空气隔断和密封的作用，可以为耗材，每人一个。面罩5可以采用人体工程学设计，与人体脸部固定牢固，密封性好，使呼出气体完全流入整个装置。咬嘴6可以为耗材，每人一个。

如图3和图5-9所示，为方便形成气室10，基座1可以包括下壳体12和盖设在下壳体12上的上盖13，上盖13上在远离使用者的一侧设有膨起部131，下壳体12和上盖13在膨起部131对应的局部位置共同形成气室10，也就是说，气室10包括上盖13的膨起部131内的空间，同时还可以包括下壳体12内的部分空间(非全部空间)，这样能够使气室10的空间最大化；而气室10不占用下壳体12内的全部空间，是因为需要留出空间便于放置相关管路和其他部件(如电磁阀8、隔膜泵9和电路板等)。

如图10所示，为方便过滤件2、吸附管3和面罩51等的排布，转接头4可以包括横管部41和位于横管部41中间下方的竖梁部42，其中：

横管部41的一端411为第一管口，第一管口为横向管口，横管部41的另一端412为第二管口，第二管口为竖向向下管口；

竖梁部42内设有与横管部41连通的竖向管路，该竖向管路的开口421为第三管口，第三管口为竖向向下管口。

进一步的，如图1和图5-11所示，第二管口可以经过滤件2连接气室10，过滤件2可以包括过滤主体部21、位于过滤主体部21上方的上接口22、以及位于过滤主体部21下方的下接口23，过滤主体部21的直径均大于上接口22的直径和下接口23的直径；

基座1上(具体可在上盖13的膨起部131上)在第二管口的正下方可以设有过滤件插口18，过滤件2的上接口22插接连接第二管口，过滤件2的下接口23插接连接过滤件插口18；

基座1上在第三管口的正下方可以设有吸附管接头19，吸附管3的上端插接连接第三管口，下端插接连接吸附管接头19。

这样，过滤件2、吸附管3和转接头4在基座1上形成门型框架结构(参见图1所示侧视图)，能够实现部件安装后自稳定，并能够较好的支撑口罩5。过滤件2可以为耗材，每次受试进行更换，用于过滤人体呼出的气体成分，避免多人交叉感染。

如图7-8和图12所示，基座1内还可以设有气路安装座121，以用于实现管路连通和固定安装，从而合理利用基座1内部空间，避免管路凌乱。图7中，31为与吸附管3连接的管路；图12中，1211为通过管路连接吸附管3的孔，1212为连接电磁阀8入口的孔，1213为通过管路连接隔膜泵9的孔，1214为连接电磁阀8出口的孔。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种呼出气体采集装置，其特征在于，包括基座、吸附管、转接头和吹气件，其中：

所述吹气件连通所述转接头的一端，所述转接头的另一端连通所述吸附管，所述吸附管连通所述基座内部形成吹气通路；

所述基座两侧连接设有安装架，所述安装架的末端连接设有约束组件。

2.根据权利要求1所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述安装架上间隔设有至少两个连接点，所述约束组件与每个所述连接点相连接；

和/或，所述安装架与所述基座转动连接。

3.根据权利要求1所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述转接头和所述吹气件之间设有连接管，所述连接管与所述转接头可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述吹气件为面罩或咬嘴；

和/或，所述连接管为波纹管；

和/或，所述连接管与所述转接头插接。

5.根据权利要求1所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述安装架均为Y形，其中：

两个所述安装架之间设有连接梁；

和/或，所述安装架的两分叉末端分别设有用于连接所述约束组件端部的连接点。

6.根据权利要求1所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述约束组件包括用于与所述安装架连接的延长带，和用于固定至使用者头部的支撑件，所述延长带远离所述安装架的一端均与所述支撑件相连接，其中：

所述延长带和所述支撑件之间连接设有连接件；

和/或，所述延长带为弹性带；

和/或，所述支撑件为环形。

7.根据权利要求1-6中任一所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述基座内设有气室，所述气室上设有与外界连通且气体流动方向为从内向外的单向阀；

所述转接头具有第一管口、第二管口和第三管口，所述第一管口连接所述吹气件，所述第二管口连接所述气室，从而所述吹气件、气室和单向阀形成第一出气气路；

所述第三管口经所述吸附管连接位于所述基座上的排气口，所述吸附管和排气口之间的管路上设有电磁阀，从而所述吹气件、吸附管、电磁阀和排气口形成第二出气气路；

所述基座内设有控制器，所述气室内设有气体压力传感器，所述气体压力传感器的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器控制连接所述电磁阀，当所述气体压力传感器检测到所述气室内的气压高于预设压力阈值时，所述控制器控制所述电磁阀打开，反之则控制所述电磁阀关闭；

所述单向阀的开启压力大于等于所述预设压力阈值。

8.根据权利要求7所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述基座包括下壳体和盖设在所述下壳体上的上盖，所述上盖上在远离使用者的一侧设有膨起部，所述下壳体和上盖在所述膨起部对应的局部位置共同形成所述气室；

和/或，所述基座内在所述电磁阀和排气口之间的管路上设有隔膜泵，所述控制器控制连接所述隔膜泵，当所述气体压力传感器检测到所述气室内的气压高于所述预设压力阈值时，所述控制器控制所述电磁阀和隔膜泵打开，反之则控制所述电磁阀和隔膜泵关闭。

9.根据权利要求7所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述转接头包括横管部和位于所述横管部中间下方的竖梁部，其中：

所述横管部的一端为所述第一管口，所述第一管口为横向管口，所述横管部的另一端为所述第二管口，所述第二管口为竖向向下管口；

所述竖梁部内设有与所述横管部连通的竖向管路，所述竖向管路的开口为所述第三管口，所述第三管口为竖向向下管口。

10.根据权利要求9所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述第二管口经过滤件连接所述气室，所述过滤件包括过滤主体部、位于所述过滤主体部上方的上接口、以及位于所述过滤主体部下方的下接口，所述过滤主体部的直径均大于所述上接口的直径和所述下接口的直径；

所述基座上在所述第二管口的正下方设有过滤件插口，所述过滤件的上接口插接连接所述第二管口，所述过滤件的下接口插接连接所述过滤件插口；

所述基座上在所述第三管口的正下方设有吸附管接头，所述吸附管的上端插接连接所述第三管口，下端插接连接所述吸附管接头。