一种呼出气冷凝液收集装置

1.本发明涉及医疗器械技术领域的临床检测装置，尤其是一种呼出气冷凝液收集装置。


背景技术：

2.呼出气冷凝液检测是哮喘及肺部疾病早期筛查和病情判断的重要技术手段，由于呼出气冷凝液中包含过氧化氢、亚硝酸盐等气道炎性物质，可以用于表征肺部及气道的病理生理状态，呼出气冷凝液检测的手段具有无创、非入侵式的特点，对肺部疾病早期筛查具有重要意义。
3.美国respiratory research公司生产的呼出气冷凝液收集装置rtube，该装置具有可更换的样品管，然而其样品管采用硅胶和聚四氟乙烯等疏水材料，存在表面冷凝液滴成核密度低的特点，冷凝效率低下的问题。其次，rtube的样品管通过提前冷藏的铝制冷凝套管嵌套来冷却样品管，之后患者的呼出气进入冷却后的样品管中冷凝。铝管冷凝结构自动化水平低，制冷效果不可控，操作繁琐。意大利medivac公司生产的呼出气冷凝液收集装置turbo，该装置同样使用疏水材料制成的样品管，呼出气冷凝效果受限。turbo装置装配有有带热电制冷装置的冷却槽，可以精准控温，并冷却槽内的样品管，但是装置结构复杂，体积巨大，不利于患者在家庭环境中采样。
4.如何改善当前呼出气冷凝液收集装置冷凝效率低下，结构复杂，便携性差的缺点，将是本发明所面临的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种呼出气冷凝液收集装置，本发明采用单片机控制半导体制冷片与散热风扇结合的制冷方式，由半导体制冷片将冷能通过金属弹性卡扣传导至冷凝盒，对冷凝盒制冷，通过呼出气通路将呼出气送至冷凝盒内，实现对呼出气冷凝液的冷凝并由收集盒收集；本发明将制冷单元及控制单元集成在壳体内，构成一体式的制冷装置；本发明采用一次性的呼出气通路及冷凝收集单元对受试者的呼出气进行冷凝液收集，防止受试者交叉感染、确保受试者的使用安全；本发明具有结构简单，冷凝收集单元置换便捷，可以快速收集受试者的呼出气冷凝液，且收集效率高的优点。
6.实现本发明目的的具体技术方案是：一种呼出气冷凝液收集装置，其特点包括壳体、呼出气通路、制冷单元、冷凝收集单元及控制单元；所述的壳体由矩形五面体与门板构成，五面体内设有隔板，隔板将五面体分割为上腔室与下腔室，门板与五面体的底边经阻尼铰链铰接；五面体的两侧面位于上腔室对称设有风扇固定框，五面体的一侧面位于下腔室设有单片机定位孔，门板上位于上腔室设有呼出气通路口；所述呼出气通路由吹嘴、一级单向阀、唾液过滤槽、二级单向阀及冷凝盒连接管依
次呈管状连接构成；所述制冷单元由金属弹性卡扣、半导体制冷片、导热金属片及散热风扇构成；所述金属弹性卡扣为“u”形片状件，“u”形片状件的两外侧均为外接触面；所述金属弹性卡扣的一个外接触面与半导体制冷片黏贴，半导体制冷片与导热金属片黏贴，导热金属片与散热风扇的风口连接；所述冷凝收集单元由冷凝盒及收集盒构成；所述冷凝盒的顶部设有叠合的扁平接触面，底部设有四方的下开口，盒体的一侧面设有连接管插孔；所述收集盒为无盖盒体，其顶部设有四方的上止口；所述冷凝盒位于收集盒的上方，且下开口与上止口插接；所述制冷单元为两套，两套制冷单元上的金属弹性卡扣对称并居中设于壳体的上腔室内，且两件散热风扇分别固定于壳体两侧面的风扇固定框上；所述呼出气通路上的冷凝盒连接管穿过壳体的呼出气通路口与冷凝收集单元上冷凝盒的连接管插孔插接；所述冷凝收集单元设于壳体的上腔室内，且冷凝收集单元的收集盒置于隔板上，冷凝盒的扁平接触面设于两件金属弹性卡扣的另一个外接触面之间；所述控制单元由单片机及蓄电池构成；所述控制单元设于壳体的下腔室内，且单片机经壳体的单片机定位孔固定；所述蓄电池与单片机、散热风扇及半导体制冷片电连接，单片机与散热风扇及半导体制冷片数据线连接。
7.所述冷凝盒为铝基材料，其内壁涂覆有超亲水涂层、内壁底部接近四方的下开口处间隔涂覆有疏水涂层，并间隔的疏水涂层之间构成超亲水-疏水通道。
8.本发明具有如下特点：本发明制冷方式采用单片机控制半导体制冷片与散热风扇结合的制冷方式。
9.本发明制冷单元由金属弹性卡扣、半导体制冷片、导热金属片及散热风扇构成，半导体制冷片通过两面温差来控制制冷面的温度，导热金属片充当导热介质，将半导体制冷片的冷能通过金属弹性卡扣传导至冷凝盒，对冷凝盒制冷；半导体制冷片的热面温度分散在体内，通过散热风扇对其降温。
10.本发明通过呼出气通路将呼出气送至冷凝盒内，实现对呼出气冷凝液的冷凝并由收集盒收集。
11.本发明将制冷单元及控制单元集成在壳体内，构成一体式的制冷装置。
12.本发明采用一次性的呼出气通路及冷凝收集单元对受试者的呼出气进行冷凝液收集，防止受试者交叉感染、确保受试者的使用安全。
13.本发明的冷凝盒采用铝基材料，其内壁涂覆有超亲水涂层、内壁底部接近四方的下开口设有超亲水-疏水通道，通过制冷单元下方的超亲水-疏水通道快速疏通液膜，使汇聚的液滴在重力作用下快速滴落至收集盒，本发明具有结构简单，冷凝收集单元置换便捷，可以快速收集受试者的呼出气冷凝液，且收集效率高的优点。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明壳体的结构示意图；图3为本发明制冷单元的结构示意图；图4为本发明冷凝收集单元的结构示意图；图5为本发明呼出气通路的结构示意图；图6为本发明控制单元的结构示意图；图7为本发明冷凝盒内壁涂层的展开示意图。
具体实施方式
15.参阅图1，本发明包括壳体1、呼出气通路2、制冷单元3、冷凝收集单元4及控制单元5。
16.参阅图1、图2，所述的壳体1由矩形五面体与门板11构成，五面体内设有隔板15，隔板15将五面体分割为上腔室与下腔室，门板11与五面体的底边经阻尼铰链铰接；五面体的两侧面位于上腔室对称设有风扇固定框13，五面体的一侧面位于下腔室设有单片机定位孔14，门板11上位于上腔室设有呼出气通路口12。
17.参阅图1、图5，所述呼出气通路2由吹嘴21、一级单向阀22、唾液过滤槽23、二级单向阀24及冷凝盒连接管25依次呈管状连接构成。
18.参阅图1、图3，所述制冷单元3由金属弹性卡扣31、半导体制冷片32、导热金属片33及散热风扇34构成；所述金属弹性卡扣31为“u”形片状件，“u”形片状件的两外侧均为外接触面；所述金属弹性卡扣31的一个外接触面与半导体制冷片32黏贴，半导体制冷片32与导热金属片33黏贴，导热金属片33与散热风扇34的风口连接。
19.参阅图1、图4，所述冷凝收集单元4由冷凝盒41及收集盒42构成；所述冷凝盒41的顶部设有叠合的扁平接触面411，底部设有四方的下开口412，盒体的一侧面设有连接管插孔413；所述收集盒42为无盖盒体，其顶部设有四方的上止口421；所述冷凝盒41位于收集盒42的上方，且下开口412与上止口421插接。
20.参阅图1、图3，所述制冷单元3为两套，两套制冷单元3上的金属弹性卡扣31对称并居中设于壳体1的上腔室内，且两件散热风扇34分别固定于壳体1两侧面的风扇固定框13上。
21.参阅图1、图4、图5，所述呼出气通路2上的冷凝盒连接管25穿过壳体1的呼出气通路口12与冷凝收集单元4上冷凝盒41的连接管插孔413插接。
22.参阅图1、图3、图4，所述冷凝收集单元4设于壳体1的上腔室内，且冷凝收集单元4的收集盒42置于隔板15上，冷凝盒41的扁平接触面411设于两件金属弹性卡扣31的另一个外接触面之间。
23.参阅图1、图6，所述控制单元5由单片机51及蓄电池52构成；所述控制单元5设于壳体1的下腔室内，且单片机51经壳体1的单片机定位孔14固定；所述蓄电池52与单片机51、散热风扇34及半导体制冷片32电连接，单片机51与散热风扇34及半导体制冷片32数据线连接。
24.参阅图1、图4、图7，所述冷凝盒41为铝基材料，其内壁涂覆有超亲水涂层414、内壁底部接近四方的下开口412处间隔涂覆有疏水涂层415，并间隔的疏水涂层415之间构成超
亲水-疏水通道。
25.本发明是这样工作的：参阅图1、图2、图3、图4、图5，开启壳体1的门板11，将冷凝收集单元4置于壳体1的上腔室内，使冷凝收集单元4的收集盒42置于隔板15上，并将冷凝盒41的扁平接触面411插接于两件金属弹性卡扣31的外接触面之间；关闭壳体1的门板11；将呼出气通路2上冷凝盒连接管25的一端穿过壳体1的呼出气通路口12与冷凝收集单元4上冷凝盒41的连接管插孔413插接。
26.参阅图1、图3、图4、图5、图6、图7，开启单片机板51控制半导体制冷片32及散热风扇34工作，半导体制冷片32将冷能通过金属弹性卡扣31传导至冷凝盒41，对冷凝盒41制冷，大约30秒，冷凝盒41内壁面被降温到0℃左右，由单片机51采集到温度信息，并发出信号，此时，受试者将嘴通过吹嘴21将呼出气吹入呼出气通路2，呼出气经一级单向阀22、唾液过滤槽23、二级单向阀24及冷凝盒连接管25进入冷凝盒41；呼出气在冷凝盒41内壁上冷凝形成冷凝液，由于冷凝盒41内壁上涂覆有超亲水涂层414，使得冷凝液的冷凝密度得以提高，冷凝液通过冷凝盒41内壁下开口412设置的超亲水-疏水通道，并经超亲水-疏水通道疏通液膜使之汇聚的液滴在重力作用下快速滴落到收集盒42，实现呼出气冷凝液的高效收集。
27.参阅图1、图4、图5，为保证对呼出气的有效收集，本发明的呼出气通路2由吹嘴21、一级单向阀22、唾液过滤槽23、二级单向阀24及冷凝盒连接管25依次呈管状连接构成；其中，两级单向阀的设置，有效地阻止了呼出气的逆流；唾液过滤槽23的设置用于阻止唾液进入冷凝盒41，影响呼出气液滴的检测准确性。
28.参阅图1、图4，为保证呼出气冷凝液的高效收集，本发明冷凝收集单元4的冷凝盒41采用了热导性能高的铝基材料，并在冷凝盒41的内壁涂覆有超亲水涂层414、内壁底部接近四方的下开口412处间隔涂覆有疏水涂层415，并使疏水涂层415的间隔之间构成超亲水-疏水通道；当呼出气进入冷凝盒41后，呼出气在冷凝盒41的超亲水涂层414内壁迅速生成膜状冷凝并铺开成薄层液膜，超亲水-疏水通道是具备毛细血管作用的通道，使液体润湿性梯度在通道中得以快速疏导，从而有效降低膜状冷凝特有的高热阻。
29.参阅图1、图3、图4，本发明制冷单元3由金属弹性卡扣31、半导体制冷片32、导热金属片33及散热风扇34构成，其制冷部分由半导体制冷片32、导热金属片33和散热风扇34组成，半导体制冷片32通过两面温差来控制制冷面的温度，导热金属片33充当导热介质，将半导体制冷片32的冷能通过金属弹性卡扣31传导至冷凝盒41，对冷凝盒41制冷；半导体制冷片32的热面温度分散在体内，通过散热风扇34对其降温。
30.参阅图1、图3、图6，本发明控制单元5由单片机51及蓄电池52构成；采用蓄电池52为单片机51、散热风扇34及半导体制冷片32供电，采用单片机51控制散热风扇34及半导体制冷片32的工作过程。
31.参阅图1、图4、图5，本发明的呼出气通路2及冷凝收集单元4为一人一用，对受试者的呼出气进行冷凝液收集，为防止受试者交叉感染、确保受试者的使用安全，呼出气通路2及冷凝收集单元4不得重复使用。