CN219480170U - 吸附管快换的呼出气体采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吸附管快换的呼出气体采集装置，属于气体采集技术领域，所述呼出气体采集装置包括基座、吸附管和吹气件，其中：基座的上方设有转接头，吹气件经转接头依次连通吸附管、以及位于基座上的排气口，从而连通形成第一出气气路；转接头具有竖向向下的第一接头，吸附管的上端插接连接在第一接头内；基座上在第一接头的正下方设有竖向向上的第二接头，吸附管的下端插接连接在第二接头内，第二接头上设有用于锁紧吸附管的卡套帽。本实用新型能够实现吸附管安装后牢固稳定且能够快速更换。

Description

吸附管快换的呼出气体采集装置

技术领域

本实用新型涉及气体采集技术领域，特别是指一种吸附管快换的呼出气体采集装置。

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结构各式各样，如CN214511153U公开了一种气体采样器，CN111265217A公开了一种气体离线采样装置、呼出气体采集系统及呼气NO检测系统，CN109310368A公开了一种用于捕获呼吸样本的系统和设备。在呼出气体采集装置中，用于采样的吸附管既需要安装后牢固稳定，又需要在集满后快速更换，现有技术对此均未给出较佳的实现方式。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种吸附管快换的呼出气体采集装置，以实现吸附管安装后牢固稳定且能够快速更换。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种吸附管快换的呼出气体采集装置，包括基座、吸附管和吹气件，其中：

所述基座的上方设有转接头，所述吹气件经所述转接头依次连通所述吸附管、以及位于所述基座上的排气口，从而连通形成第一出气气路；

所述转接头具有竖向向下的第一接头，所述吸附管的上端插接连接在所述第一接头内；

所述基座上在所述第一接头的正下方设有竖向向上的第二接头，所述吸附管的下端插接连接在所述第二接头内，所述第二接头上设有用于锁紧吸附管的卡套帽。

进一步的，所述第一接头内设有O形密封圈；

和/或，所述第二接头内设有O形密封圈。

进一步的，所述第二接头具有外螺纹，所述第二接头的上端开口内侧设有第一锥面；所述卡套帽包括紧固件和位于所述紧固件内部用于夹紧吸附管的夹紧件，所述紧固件具有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述夹紧件的下端外侧具有与所述第一锥面相配合的第二锥面；

和/或，所述第一接头的结构与所述第二接头的结构相同。

进一步的，所述基座的上表面设有D型孔，所述第二接头上设有D型固定板，所述第二接头通过所述D型固定板固定在所述D型孔内；

和/或，所述紧固件包括与所述第二接头螺纹连接的紧固帽和位于所述紧固帽外部的外壳驱动件，所述外壳驱动件上设有若干竖向凸肋。

进一步的，所述吹气件为供使用者呼吸用的面罩，其中：

所述面罩经所述转接头依次连通所述吸附管、以及位于所述基座上的排气口，所述吸附管和所述排气口之间的管路上设有电磁阀，从而所述面罩、吸附管、电磁阀和排气口连通形成所述第一出气气路；

所述基座内设有气室，所述气室上设有与外界连通的第一单向阀，所述第一单向阀的气体流动方向为从外向内，所述面罩还经所述转接头连通所述气室，从而所述面罩、气室和第一单向阀连通形成进气气路；

所述基座内设有控制器，所述控制器控制连接所述电磁阀，使得所述电磁阀能够在吸气过程中关闭，在呼气过程中开启。

进一步的，所述气室上还设有与外界连通的第二单向阀，所述第二单向阀的气体流动方向为从内向外，从而所述面罩、气室和第二单向阀连通形成第二出气气路；

和/或，所述转接头和所述气室之间设有过滤件。

进一步的，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，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高压阈值时，所述控制器控制所述电磁阀打开。

进一步的，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，其中：

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高压阈值时，所述控制器控制所述电磁阀和隔膜泵打开；

和/或，所述第二单向阀的开启压力大于等于所述预设高压阈值；

和/或，所述气室内设有二氧化碳传感器，所述二氧化碳传感器的输出端连接所述控制器的输入端，当所述二氧化碳传感器检测到所述气室内的二氧化碳浓度高于预设浓度阈值时，所述控制器控制所述电磁阀和隔膜泵打开。

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。

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横向接头且连通所述面罩，另一端为竖向向下接头且经所述过滤件连通所述气室；

所述竖梁部内设有与所述横管部连通的竖向管路，所述竖向管路的下端开口形成所述第一接头；

所述基座上在所述横管部另一端的竖向向下接头的正下方设有过滤件插口，所述过滤件的上端接口插接连接所述横管部另一端的竖向向下接头，所述过滤件的下端接口插接连接所述过滤件插口。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的吸附管快换的呼出气体采集装置，其转接头具有竖向向下的第一接头，基座上在第一接头的正下方设有竖向向上的第二接头，吸附管的上下两端分别插接连接在第一接头和第二接头内，第二接头上设有用于锁紧吸附管的卡套帽，当吸附管插接安装后，可锁紧卡套帽，从而实现吸附管安装后牢固稳定；当吸附管需要更换时，可松开卡套帽，通过插拔的方式将吸附管从基座和转接头之间拆卸下来，从而能够实现吸附管的快速更换。

附图说明

图1为本实用新型的呼出气体采集装置的侧面结构示意图；

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的正面剖视结构示意图；

图4为本实用新型的呼出气体采集装置的立体结构示意图；

图5为图3中第二接头和卡套帽处的放大结构示意图；

图6为图3中第二接头的结构示意图；

图7为图3中卡套帽的结构示意图；

图8为本实用新型的呼出气体采集装置的气路原理示意图；

图9为本实用新型中第一出气气路的立体结构示意图；

图10为本实用新型中进气气路和第二出气气路一个方向的立体结构示意图；

图11为本实用新型中进气气路和第二出气气路另一方向的立体结构示意图；

图12为本实用新型中基座上盖的结构示意图；

图13为本实用新型中转接头的结构示意图；

图14为本实用新型中过滤件的结构示意图；

图15为本实用新型中气路安装座的结构示意图；

图16为本实用新型的呼出气体采集装置的改进实施例的结构示意图。

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吸附管快换的呼出气体采集装置，如图1-16所示，包括基座1、吸附管3和吹气件，其中：

基座1的上方设有转接头4，吹气件经转接头4依次连通吸附管3、以及位于基座1上的排气口11，从而连通形成第一出气气路(参见图9)；

转接头4具有竖向向下的第一接头421，吸附管3的上端插接连接在第一接头421内；

基座1上在第一接头421的正下方设有竖向向上的第二接头19，吸附管3的下端插接连接在第二接头19内，第二接头19上设有用于锁紧吸附管3的卡套帽15。

本实用新型的吸附管快换的呼出气体采集装置，其转接头具有竖向向下的第一接头，基座上在第一接头的正下方设有竖向向上的第二接头，吸附管的上下两端分别插接连接在第一接头和第二接头内，第二接头上设有用于锁紧吸附管的卡套帽，当吸附管插接安装后，可锁紧卡套帽，从而实现吸附管安装后牢固稳定；当吸附管需要更换时，可松开卡套帽，通过插拔的方式将吸附管从基座和转接头之间拆卸下来，从而能够实现吸附管的快速更换。

为提高吸附管3上下两端的密封性，第一接头421内可以设有O形密封圈4210，第二接头19内也可以设有O形密封圈(未示出)。

卡套帽15用于锁紧吸附管3，可以采用本领域技术人员容易想到的各种方式，为方便实施，优选采用以下结构形式：

如图3和图5-7所示，第二接头19具有外螺纹191，第二接头19的上端开口内侧设有第一锥面192；

卡套帽15包括紧固件151和位于紧固件151内部用于夹紧吸附管3的夹紧件152(具体可以为环形、柔性材质)，紧固件151具有与外螺纹191相配合的内螺纹1511，夹紧件152的下端外侧具有与第一锥面192相配合的第二锥面1521。

使用时，卡套帽15螺纹连接在第二接头19上，随着卡套帽15的逐渐拧紧，紧固件151推动夹紧件152向下移动，在第二接头19的第一锥面192和夹紧件152的第二锥面1521相互配合下，夹紧件152被第二接头19卡紧并向内收缩，从而固定住吸附管3。

可以想到的是，为提高吸附管3上端与转接头4连接处的牢固性，转接头4的第一接头421也可以采用与基座1上的第二接头19相同的结构。

如图7所示，紧固件151具体可以包括与第二接头19螺纹连接的紧固帽1512(具体可以为黄铜材质)和位于紧固帽1512外部的外壳驱动件(可以为塑料材质)1513，外壳驱动件1513上设有若干竖向凸肋1514，以方便驱动紧固件151转动。

为方便在基座1上牢固安装第二接头19，避免接头旋转，如图3-6和图12所示，基座1的上表面可以设有D型孔190，第二接头19上设有D型固定板193，第二接头19通过D型固定板193固定在D型孔190内。

本实用新型中，吹气件可以为仅供使用者吹气用的面罩或仅供使用者吹气用的咬嘴，然而，为兼顾吸气和呼气，本实用新型可以采用以下结构形式：

吹气件为供使用者呼吸用的面罩5，面罩5经转接头4依次连通吸附管3、以及位于基座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)，从而面罩5、吸附管3、电磁阀8和排气口11连通形成所述第一出气气路(对应图8中首行，同时参见图9)；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，其分析范围例如可以是C₃至C₃₀；

基座1内设有气室10，气室10上设有与外界连通的第一单向阀6，第一单向阀6的气体流动方向为从外向内，面罩5还经转接头4连通气室10，从而面罩5、气室10和第一单向阀6连通形成进气气路(对应图8中中间一行，同时参见图10-11)；

基座1内设有控制器(未示出，可以为单片机、微控制器等)，控制器控制连接电磁阀8，使得电磁阀8能够在吸气过程中关闭，在呼气过程中开启。

此时使用时，受试者/使用者呼吸有两种状态：

1、吸入气体，此时人体从气室10吸入气体，电磁阀8关闭，使得该装置只能从气室10吸入气体；当气室10的真空度低于第一单向阀6的开启压力时，第一单向阀6开启，空气从外部流入气室10中，使受试者可以吸入足够的氧气；

2、呼出气体，气体首先进入气室10(电磁阀8初始关闭且吸附管3的管路直径相对较细，面罩5与气室10之间的管路直径相对较大)，使气压升高，同时电磁阀8开启，使气体流入吸附管3并从排气口11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，并且电磁阀开启，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，气室能够作为呼吸气体的流通/缓冲空间，故本实施例能够使呼吸过程流畅，使用体验好。

为提高出气效率，气室10上还可以设有与外界连通的第二单向阀7，第二单向阀7的气体流动方向为从内向外，从而面罩5、气室10和第二单向阀7连通形成第二出气气路(对应图8中最后一行，同时参见图10-11)，这样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的压力升高至第二单向阀7的开启压力时，多余气体会从第二单向阀7快速排出。

面罩5和气室10之间可以设有过滤件2，以对吸入气体进行过滤，可以想到的是，过滤件2也可以是其他器件的一部分，例如过滤件2集成设置在气室10或第一单向阀6内。

前述实施例中，控制器控制连接电磁阀8，使得电磁阀8能够在吸气过程中关闭，在呼气过程中开启，为方便实现该功能，气室10内可以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，当气体压力传感器16检测到气室10内的气压高于预设高压阈值时，控制器控制电磁阀8打开。至于电磁阀8的关闭，可以设计为当气体压力传感器16检测到气室10内的气压小于等于预设高压阈值时，控制器控制电磁阀8关闭；或者，还可以是当气体压力传感器16检测到气室10内的气压低于预设低压阈值时，控制器控制电磁阀8关闭，此时第一单向阀6的开启压力优选小于等于所述预设低压阈值，也就是说，吸入气体过程中，电磁阀8关闭同时/之后，第一单向阀6才会开启。

第二单向阀7的开启压力优选大于等于所述预设高压阈值，也就是说，呼出气体过程中，电磁阀8开启之后，第二单向阀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8和图9所示，为进一步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，其中：

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高压阈值时，控制器控制电磁阀8和隔膜泵9打开，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；

和/或，气室10内还可以设有二氧化碳传感器17，二氧化碳传感器17的输出端连接控制器的输入端，当二氧化碳传感器17检测到气室10内的二氧化碳浓度高于预设浓度阈值时，控制器控制电磁阀8和隔膜泵9打开。这样，当从第一单向阀6进入气室10的氧气含量较低，同时二氧化碳浓度升高，达到二氧化碳传感器17阈值时(说明人体吸入氧气不足)，二氧化碳传感器17给出电信号，控制器可以进行报警，并开启电磁阀8和隔膜泵9，使气室10内的空气陆续排出，从而进入新鲜空气。

综上，本实用新型实施例具有以下特点和优势：

1、本结构可以采用双吸附管(参见图2-3，需要说明的是，图9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、本设计对受试者呼吸的气体进行充分监控，在缺氧或高低气压的状态下，对相关气路中的泵和阀进行控制，简短的呼吸过程，气路可以快速反应，使呼吸过程流畅；

3、本设计结构上利用单向阀的结构原理，对呼吸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；

4、受试者被采集呼出气体的同时，考虑到受试者的呼吸状态和安全采集气体成分，为其设计相关的气体走向的气路，且为受试者提供足够的氧气；管路和气室设计，使吸气过程有充足的气量，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。

本实用新型实施例中，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。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。

如图4和图10-12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，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1和图13-14所示，为方便过滤件2、吸附管3和面罩5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的一端为横向接头411且连通面罩5，另一端为竖向向下接头412且经过滤件2连通气室10；

竖梁部42内设有与横管部41连通的竖向管路，该竖向管路的下端开口形成所述第一接头421(用于连接吸附管3的上端)；

基座1上(具体可在上盖13的膨起部131上)在横管部41另一端的竖向向下接头412的正下方设有过滤件插口18，过滤件2的上端接口22插接连接横管部41另一端的竖向向下接头412，过滤件2的下端接口23插接连接过滤件插口18。

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；并且，如此设计可以连带过滤件2、面罩5等结构零件一起快速拆装。

如图14所示，过滤件2具体可以包括过滤主体部21、位于过滤主体部21上方的上端接口22、以及位于过滤主体部21下方的下端接口23，过滤主体部21的直径均大于上端接口22的直径和下端接口23的直径。

如图9和图15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9中，31为与吸附管3连接的管路；图15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。

如图1-4和图16所示，基座1的两侧可以设有斜向后延伸的一对连接臂14，一对连接臂14的末端连接有用于固定至使用者头部的绑带50，绑带50用于使人体头部与面罩5进行固定，提高整个装置的使用方便性。

具体实施时，一对连接臂14可以均为图中所示的Y形连接臂，其中：

Y形连接臂的两分叉根部之间可以设有横连杆141，以提高一对连接臂14的稳定性；

和/或，Y形连接臂的两分叉末端分别用于连接绑带50每个端部的两个连接点。

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)

1.一种吸附管快换的呼出气体采集装置，其特征在于，包括基座、吸附管和吹气件，其中：

所述基座的上方设有转接头，所述吹气件经所述转接头依次连通所述吸附管、以及位于所述基座上的排气口，从而连通形成第一出气气路；

所述转接头具有竖向向下的第一接头，所述吸附管的上端插接连接在所述第一接头内；

所述基座上在所述第一接头的正下方设有竖向向上的第二接头，所述吸附管的下端插接连接在所述第二接头内，所述第二接头上设有用于锁紧吸附管的卡套帽。

2.根据权利要求1所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述第一接头内设有O形密封圈；

和/或，所述第二接头内设有O形密封圈。

3.根据权利要求1所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述第二接头具有外螺纹，所述第二接头的上端开口内侧设有第一锥面；所述卡套帽包括紧固件和位于所述紧固件内部用于夹紧吸附管的夹紧件，所述紧固件具有与所述外螺纹相配合的内螺纹，所述夹紧件的下端外侧具有与所述第一锥面相配合的第二锥面；

和/或，所述第一接头的结构与所述第二接头的结构相同。

4.根据权利要求3所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述基座的上表面设有D型孔，所述第二接头上设有D型固定板，所述第二接头通过所述D型固定板固定在所述D型孔内；

和/或，所述紧固件包括与所述第二接头螺纹连接的紧固帽和位于所述紧固帽外部的外壳驱动件，所述外壳驱动件上设有若干竖向凸肋。

5.根据权利要求1-4中任一所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述吹气件为供使用者呼吸用的面罩，其中：

所述面罩经所述转接头依次连通所述吸附管、以及位于所述基座上的排气口，所述吸附管和所述排气口之间的管路上设有电磁阀，从而所述面罩、吸附管、电磁阀和排气口连通形成所述第一出气气路；

所述基座内设有气室，所述气室上设有与外界连通的第一单向阀，所述第一单向阀的气体流动方向为从外向内，所述面罩还经所述转接头连通所述气室，从而所述面罩、气室和第一单向阀连通形成进气气路；

所述基座内设有控制器，所述控制器控制连接所述电磁阀，使得所述电磁阀能够在吸气过程中关闭，在呼气过程中开启。

6.根据权利要求5所述的呼出气体采集装置，其特征在于，所述气室上还设有与外界连通的第二单向阀，所述第二单向阀的气体流动方向为从内向外，从而所述面罩、气室和第二单向阀连通形成第二出气气路；

和/或，所述转接头和所述气室之间设有过滤件。

7.根据权利要求6所述的呼出气体采集装置，其特征在于，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，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高压阈值时，所述控制器控制所述电磁阀打开。

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，其中：

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高压阈值时，所述控制器控制所述电磁阀和隔膜泵打开；

和/或，所述第二单向阀的开启压力大于等于所述预设高压阈值；

和/或，所述气室内设有二氧化碳传感器，所述二氧化碳传感器的输出端连接所述控制器的输入端，当所述二氧化碳传感器检测到所述气室内的二氧化碳浓度高于预设浓度阈值时，所述控制器控制所述电磁阀和隔膜泵打开。

9.根据权利要求5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。

10.根据权利要求6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横向接头且连通所述面罩，另一端为竖向向下接头且经所述过滤件连通所述气室；

所述竖梁部内设有与所述横管部连通的竖向管路，所述竖向管路的下端开口形成所述第一接头；

所述基座上在所述横管部另一端的竖向向下接头的正下方设有过滤件插口，所述过滤件的上端接口插接连接所述横管部另一端的竖向向下接头，所述过滤件的下端接口插接连接所述过滤件插口。