一种手持式呼气末采样装置的制作方法

本发明涉及气体采样领域，尤其是手持式采样装置。

背景技术：

现有的用于胃肠道疾病诊断的呼气试验比较费时：患者禁食至少12小时后测定服糖前后的肺泡氢与甲烷等气体的浓度变化，服糖后需要90-180分钟内每15-30分钟各测定一次。临床通常是发给就诊的患者一个实验糖袋、一个三通采样装置和4-12个采样气袋，由患者回家后自行呼气采样到气袋，然后将气袋送回医院进行分析。

样本气采集的要求包括：憋气一定时间、使胃肠道产生的气体进入肺泡并达到平衡后，通过采样装置进行呼气采样。为了采集到肺泡气，还必须首先排除死腔气，然后将剩余的气体采集到气袋内。憋气达到平衡的时间与死腔气的体积与受试者的年龄以及呼气的流速与时间有关。有关胃肠道疾病呼气试验的标准指南对这些要求均进行了具体描述，如2007年的罗马共识里面提到，每个人的气道死腔气体积不同，这个量大概是2ml/kg体，对于正常的潮气气量500ml/次，气道死腔气大约是呼出气的前三分之一，由于气道的的层流特性，大约需要用两倍的气体才能完全排除气道死腔气。对于新生儿由于肺还没有发育完全，其气道死腔气所占的比例要比成人高，大约占整个潮气量的 50%。同时2007年的罗马共识里面提到，成人在最大吸气后屏住呼吸 15 秒，然后采集呼出气的方法，是唯一一个能明显减少重复变化的方法，15s 憋气能使受试者完成气体交换。对于新生儿由于肺部发育不完全，憋气时间达不到15S，根据体重和年龄的关系，憋气时间为10kg/2秒。所以根据罗马共识的要求，在进行呼气末采样时，需要更根据体重，年龄，呼气的流速和时间的不同，对憋气时间和死腔气的体积进行监控，才能采集到测试所需要肺泡气样本。

目前市场上使用与专利公开的技术均未考虑到憋气时间及死腔气体积与年龄或体重以及呼出气流量与时间的关系，大都是一个固定的憋气时间（例如15秒），与固定的死腔气容积（例如150毫升）的三通-双气袋采样装置。患者首先自行憋气一定时间后呼气，呼气首先进入并充满一个固定容积的死腔气袋，然后进入并充满第二个采样气袋或采样管，并将采样气袋送至医院分析。这些技术均存在两个共同的缺陷，一是憋气的时间没考虑到患者的年龄与体重以及呼气流速或时间的影响，且由患者自行控制，憋没憋气、以及憋气时间没有任何监控，二是固定容积的死腔气采集、没有考虑年龄或体重以及呼气流速与时间的影响，且由患者自行控制。如此采集的气体质量较差，用于分析与诊断的准确性较低，通常不到70%、所以临床检测时，会出现假阳性或假阴性的情况，对医生的诊断造成误导。

为此，本发明通过文献检索以及临床验证，推导了一个达到肺泡气平衡的憋气时间及死腔气与受试者体重的关系，设计了一种可对憋气与死腔气进行监控的智能化手持式呼气末采样装置，解决了现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本发明的是提供一种智能化手持式呼气末采样装置，能够准确的对憋气时间和死腔气的体积进行监控，同时手持便携，操作简捷，智能化语音提示，并且能够准确的控制呼气采样时的压力、流速和时间的装置。

所述一种手持式呼气末采样装置，由呼气过滤模块（100）、压力检测模块（200）、流量控制模块（300）、语音提示模块（400）、气体采集装置（500）、控制单元（600）、功能切换模块（700）、电源模块（800）、外壳结构件（900）构成；其特征在于：通过呼气过滤器模块（100）进行呼气；此装置工作时，通过按键（702）开启工作，控制单元（600）会传导信号、让扬声器（402）会发出声音进行操作提示，提示内容如：请吸气、请紧靠滤嘴憋气、憋气倒计时、请呼气；压力传感器（205）检测到呼气压力时，传导信号至控制单元（600）用来控制三通阀（301）的排空端口开启，进行排气，排空时间达到设定时间后，控制单元（600）会控制三通阀（301）排空端口关闭，出气端口开启；口呼气经过气体采集装置（500）进入采样气袋；呼气过程中，压力传感器（205）会检测呼气压力的大小，当呼气压力低于设定的最小压力时，扬声器（402）会发出呼气加油的提示音，当呼气压力满足要求，呼气时间达到设定的时间，控制单元（600）会控制语音模块让扬声器（402）会发出采样成功的提示音，或者当采样气袋的压力达到设定值时，会将压力反馈至压力传感器（205），压力传感器（205）反馈信号至控制单元（600）、控制单元（600）发出指令通过语音控制模块（401）让扬声器（402）发出采样成功的提示音。如果采样气袋的压力低于设定值，且采样时间没有达到设定时间，控制单元（600）会通过语音控制模块（401）让扬声器（402）发出采样失败、重新测试的提示音；语音提示内容可根据年龄段不同，可进行分别设置。

所述一种手持式呼气采样装置，采用小型便携的手持式设计，设计有手柄把握位置、手柄位置设计有符合人体工学、便于操作的按键（702）和便于观察的LED双色指示灯（701）；此装置小巧轻便，可以单手操作；设计有符合人体工学的呼气过滤器（100）安装位置，呼气过滤器（100）为一次性使用，由滤嘴、细菌过滤棉，吸水纸组成，安全卫生，便于更换。内置电池（802），可以移动使用、不受场所限制，可通过DC接口（801）给电池（802）进行充电；呼气末气体采样的整个过程，全部由语音进行提示，可以直接了解采样结果是否成功，无需专业医务人员进行采样结果的判断。

所述压力检测模块（200）及流量控制模块（300）可以为压力传感器（205）、三通阀（301）、三通阀支架（302）、呼气导流罩（201）、T型三通软管（202）、变径二通接头（203）、软管（204）连接组成并配合使用。

所述气体采样装置（500）可以为硬胶和软胶两种材质多个部件或两种材料单个部件组成，内部软胶（硅胶或橡胶或TPU或不限于所列材质的其它软胶材质），外部为塑胶（ABS或PC或PP或不限于所列材质的其它塑胶材质），内部软胶能够与连接的采样气袋完全密封，且便于采样器气袋气柱的插拔安装，外部塑胶能够起到保护和导向的作用。采样气袋采用惰性材质或铝箔复合材料，用于采集呼气甲烷、呼气氢、呼气一氧化碳、呼气二氧化碳、呼气氧、呼气硫化氢、呼气氨测试样品的气体。

所述功能切换模块（700）由功能控制板（701），按键（702）构成，功能控制板（701）用来切换呼气末采样装置的开机、关机、测试、模式的切换、扬声器音量高低的调节、LED灯的显示的功能。

所述外壳结构件（900）由上壳（901）、下壳（902）、扬声器防护罩（403）、按键（702）及防尘网（102）组装而成。

所述控制单元（600），能够根据呼气流速，时间、年龄，体重的不同，对死腔气的体积进行差异化控制，能做准确控制死腔气排空体积。

所述能够通过控制单元（600）根据呼气流速，时间、年龄，体重的不同，对憋气时间进行差异化控制，能做准确控制憋气的时间。

所述功能切换模块能够通过按键或触摸显示屏，根据不同体重，不同年龄，选择适合的测试参数，对死腔气体积和憋气时间进行控制。

所述手持式呼气末采样装置，通过对憋气时间、死腔气体积，呼气流速，呼气时间的控制来保证采集到肺泡气，解决了采样过程缺乏监控的问题，提高了样本采集的可靠性，且通过语音提示，进行信息反馈、即使不用医务人员的专业指导、也可以轻松进行呼气末气体的采集，通过语音提示的内容，可以直接判断采集气体样本的可靠性，提供准确的分析结果，供医务人员进行病情诊断、指导用药、提出随访要求等，提高了医疗服务的效率。

附图说明

图1为手持式呼气末采样装置的结构示意图。

图2为手持式呼气末采样装置的爆炸图。

图3为手持式呼气末采样装置的流量控制结构图。

具体实施方式

使用本新型装置采集口呼氢气和口呼甲烷气体，使用纳库仑呼气分析仪对口呼气氢气和口呼甲烷气体进行检测。按照呼气末采样的方法进行采样：先深吸气，憋气15秒钟后再呼气，采集呼气末的肺泡气。

在本实施例中，召集20位测试人员、进行氢气和甲烷气体的测试，测试人员先按照规范要求、进行乳果糖的服用，呼气测试前又进行了漱口，减少口腔内环境对采样气体的干扰，每位测试人员分别用纳库仑呼气分析仪行在线呼气测试、用手持式呼气末采样装置进行离线呼气末采样，将采集到的肺泡气，用纳库仑呼气分析仪进行氢气和甲烷气体浓度的测试。通过对两种不同采样方式，采集的样本气体进行分析测试，对比两次采样气体的氢气和甲烷气体的浓度值，见表1所示。采用手持式呼气末采样装置，离线采集气体的浓度值、与使用纳库仑呼气分析仪，在线采集气体分析的浓度值基本一致，符合采样测试要求。说明本发明的新型手持式呼气末采样装置，达到了设计要求和功能要求，满足实际使用的需要。