包括弹性袋体的病理科用气体收集装置的制作方法

本发明涉及医学技术领域，特别涉及一种包括弹性袋体的病理科用气体收集装置。

背景技术

通过分析患者呼出的气体的某些物质(或者病毒、细菌)的浓度能够诊断出众多疾病，例如，通过分析呼出病毒的种类，可诊断出患者是否患有肺炎、肺结核等疾病。

为了收集患者所呼出的气体，现有技术中出现了一种气体收集装置，该气体收集装置包括导流装置和收集袋，导流装置具有直接相贯通的进口和出口，出口与收集袋连接，患者通过进口向导流装置呼气，使得气体通过出口被收纳于收集袋中。

然而，由于不同的患者(或者同一患者在一次呼气过程的不同时段)所呼出的气体压力不同，使得患者在呼气的过程期间，利用现有技术中的上述气体收集装置在单位时间内所收集的气体的量不同，这会在一定程度上影响对气体内物质(或者病毒、细菌)的检验结果。

为解决上述问题，专利号为201080016955.6的中国专利提供了一种气体流量调节设备，该设备包括壳体组件、入口管组件和偏置设备，该偏置设备为一弹簧，壳体组件的主壳体内形成有一个由入口管组件与远端板限定的恒定压力腔，当患者所呼出的压力增大时，入口管组件朝向近端移动，恒定压力腔增大以容纳进入恒定压力腔中多余的气体，入口管组件朝靠近近端移动使得入口端渐近关闭，这样进入恒定压力腔内的气体的速率降低，这样，使得恒定压力腔内的压力不会与患者呼出的气体压力一致的增大或减小，使得恒定压力腔内压力范围小于患者呼出气体的压力变化范围，使得通过出气孔所排出的气体的流量的变化范围变小。

根据上述可知，上述中国专利虽然能够减小气体的压力变化范围，然而，从该气体流量调节设备排出的气体的压力变化范围仍很大，气流流量的变化范围也仍很大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种包括弹性袋体的病理科用气体收集装置。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种包括弹性袋体的病理科用气体收集装置，包括：收集袋和导流装置；

所述收集袋包括袋体以及结合于袋体上的缩口；

所述导流装置包括：

壳体，其上具有进气口和出气口，所述进气口与所述出气口之间形成有供气体通过的气体流道；

定子，其固定于所述壳体中；

转子，其与所述定子以及所述壳体围成第一压力比对腔和第二压力比对腔，所述第一压力比对腔与所述气体流道连通，

偏置机构，其用于为所述转子在第一方向转动提供作用力；

节流机构，其连接至所述出气口以使从所述出气口流出的气体经过所述节流机构，缩口连接至所述节流机构，其中：

当所述转子在第一方向转动时，限定经由进气口进入所述气体流道的气体的流量的通流截面增大，当所述转子在与第一方向相反的第二方向转动时，限定经由进气口进入所述气体流道的气体流道的通流截面减小；

所述节流机构与所述第二压力比对腔之间形成有压力比对流道。

优选地，所述壳体包括筒状的本体以及封盖于所述本体上的盖体，所述本体内的中部设置有芯轴；

所述定子呈周向延伸的扇形，所述定子固定在所述本体中；

所述转子包括套状主体以及结合于套状主体上的扇形体，所述套状主体套设于所述芯轴上，所述扇形体的周向上的两端与所述定子的周向上的两端分别对应限定出所述第一压力比对腔和所述第二压力比对腔；

所述偏置机构包括扭簧，所述扭簧套设在所述芯轴上，其两端分别与所述芯轴和所述套状主体连接。

优选地，所述扇形体上形成有扇形的缓冲腔，所述缓冲腔具有周向上的第一腔壁和第二腔壁，所述第一腔壁靠近所述第二压力比对腔，所述第二腔壁靠近所述第一压力比对腔；其中：

所述第二腔壁与所述进气口共同限定出所述通流截面。

优选地，所述节流机构包括对接且同轴设置的第一柱体和第二柱体；所述第一柱体上开设有轴向贯通且周向均布的多个第一孔道；所述第二柱体上开设有与所述多个所述第一孔道一一对应的轴向贯通且轴向均布的多个第二孔道，所述第一孔道与其对应的第二孔道在对接处具有重叠区域；其中：

对应于所述出气口位置的本体上设置有第一连接架；

所述第二柱体上设置有第二连接架；所述第一连接架与所述第二连接架连接，以使所述第一柱体位于所述本体与第二柱体之间并能够使所述第一柱体相对所述第二柱体转动；其中：

所述缩口连接至所述第二柱体远离对接端的一端上；

所述第一柱体通过转动能够改变所述第一孔道与所述第二孔道在对接处的重叠区域。

优选地，所述定子与所述转子的内部设置成中空；其中：

所述转子内部设置有第一导管，所述第一导管贯穿所述转子的用于限定所述第一压力比对腔的端面以及所述第二腔壁，以使所述第一压力比对腔与所述缓冲腔连通，所述第一导管的内孔形成所述气体流道。

优选地，所述压力比对流道由第二导管的内孔形成，所述第二导管包括外管和内管，所述内管形成在所述定子的内部，且其中一端贯穿至所述第二压力比对腔，另一端贯穿至所述本体的外部并与所述外管的一端连接；其中：

所述第一柱体的远离对接端的一端开设有空腔，所述外管的另一端连通至所述空腔。

优选地，所述进气口与所述出气口位于所述本体的相对的两侧。

8、根据权利要求4所述的包括弹性袋体的病理科用气体收集装置，其特征在于，还包括进气连接嘴和出气连接嘴；其中：

所述进气连接嘴一体成型于所述本体上；所述出气连接嘴结合于所述第一柱体远离对接端的一端，所述缩口套设于所述出气连接嘴上；

所述进气连接嘴上设置有连接头，所述连接头的自由端外扩以形成与患者唇部匹配的匹配部。

优选地，所述出气连接嘴的外周面上设置有多道环状隆起部。

与现有技术相比，本发明公开的包括弹性袋体的病理科用气体收集装置的有益效果是：由于出气口进入节流机构前的压力与从节流口流出的气体的压力之差基本保持不变，且由于节流机构所确定的节流口不会在患者呼气期间发生改变，因此，通过节流口的气体的流量保持基本恒定，即：从节流机构流出并流入袋体中的气流的流量基本保持恒定。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的包括弹性袋体的病理科用气体收集装置的主视图。

图2为图1的a-a向剖视图。

图3为本发明的实施例所提供的包括弹性袋体的病理科用气体收集装置的使用状态图。

图4为图3的局部b的放大视图。

图5为图3的局部c的放大视图。

图中：

10-壳体；11-本体；12-盖体；13-进气口；14-出气口；15-芯轴；20-定子；21-第二导管；211-内管；212-外管；30-转子；31-扇形体；311-第一导管；312-缓冲腔；3121-第一腔壁；3122-第二腔壁；32-套状主体；41-第一压力比对腔；42-第二压力比对腔；43-气体流道；44-压力比对流道；50-偏置机构；51-进气连接嘴；52-出气连接嘴；60-收集袋；61-袋体；62-缩口；70-铆钉；80-节流机构；81-第一柱体；811-第一孔道；82-第二柱体；821-第二孔道；822-空腔；83-第一连接架；84-第二连接架。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至5所示，本发明的实施例公开一种包括弹性袋体的病理科用气体收集装置，该气体收集装置用于收集患者呼出的气体以便于检测所呼出的气体中各物质(或，病毒，细菌)的含量以诊断患者所患何种疾病以及疾病的严重程度。该气体收集装置包括收集袋60和导流装置，在本发明中，收集袋60包括袋体61以及一体成型于袋体61上的缩口62，应该说明的是：该袋体61由弹性的材质制成，例如由弹性橡胶材料制成，当气体通过缩口62进入袋体61中时，袋体61会发生弹性变形而膨胀，所膨胀出的体积越大，发生弹性变形的程度越大，这样袋体61内的气体的压力会随袋体61的体积的增大而增大，即，袋体61内的气体的压力会随所收集的气体的量的增大而增大，如同气球充气一样。如图1和图2所示，壳体10内形成有一个密闭腔，壳体10上形成有进气口13和出气口14，其上具有进气口13和出气口14，且进气口13与出气口14之间形成有供患者所呼出气体通过的气体流道43。定子20设置于密闭腔中，并占据密封腔一定空间，该定子20通过铆钉70等紧固件与壳体10固定连接。转子30也设置于密闭腔室中，并能够相对定子20转动，且与定子20将密封腔划分出第一压力比对腔41和第二压力比对腔42，且第一压力比对腔41与气体流道43连通，以当患者通过进气口13呼出气体时，气体能够通过气体流道43进入第一压力比对腔41中，也就是说，在收纳气体的开始阶段，气体通过气体流道43进入第一压力比对腔41，并在收纳气体的整个过程中，第一压力比对腔41与气体流道43气体的压力一致(或称，基本相等)。偏置机构50用于为转子30在第一方向转动提供作用力。节流机构80连接至出气口14以使从出气口14流出的气体经过节流机构80，且节流机构80与第二压力比对腔42之间形成有压力比对流道44。在本发明中，该节流机构80是这样的：该节流机构80提供出一个节流口，当从出气口14流出的气体经过该节流口时，气体的压力会下降，也就是说，从出气口14流出的气体在未经过节流机构80时的压力大于气体经过节流机构80后的压力；在本发明中，由于节流机构80与第二压力比对腔42通过压力比对流道44连通，从而使得第二压力比对腔42中的气体压力等于(或基本等于)经过节流机构80流出的气体的压力，并且，由于收集袋60与节流机构80连通，袋体61内的气体的压力与经过节流机构80流出的气体的压力，因此，第二压力比对腔42中的气体的压力与袋体61内的气体的压力实时相等(或基本相等)。其中，在本发明中，通过转子30的转动来改变经由进气口13进入气体流道43的气体的流量的通流截面s1(所谓通流截面为限定气体流量的参数，在流体学领域为公知概念，在此不在赘述)(实际上，进气口13中的气体经过该通流截面后，其压力也会下降，即，气体经过通流截面s1前的压力p0大于经过通流截面s1后的压力p1)。具体地，改变通流截面s1的方式为：当转子30在第一方向转动时，限定经由进气口13进入气体流道43的气体的流量的通流截面s1增大，当转子30在与第一方向相反的第二方向转动时，限定经由进气口13进入气体流道43的气体流道43的通流截面s1减小。在本发明中，位于第一压力比对腔41内的气体对转子30的作用方向与第二方向一致，位于第二压力比对腔42内的气体对转子30的作用方向与第一方向一致；位于第一压力比对腔41内的气体对转子30的作用面积与位于第二压力比对腔42内的气体对转子30的作用面积大致相等。

应该说明的是：选用如下力学特性的部件作为偏置机构50：当转轴在两个方向转动使得通流截面s1在0至最大值之间切换时，偏置机构50对转子30的作用力基本保持不变或者变化极小。

下面详细介绍一下上述实施例所提供的气体收集装置的优势：

在未使用收集装置时，如图1所示，因偏置机构50使得通流截面s1处于较大的面积状态，当患者开始呼气后，如图3至图5所示，气体迅速通过气体流道43进入第一压力比对腔41，且同时通过出气口14流经节流机构80的节流口，并从节流口流出后进入袋体61内，且一部分气体通过压力比对流道44进入第二压力比对腔42，当第一压力比对腔41和第二压力比对腔42充满气体后，转子30转动至某一角度状态不再发生转动，通流截面s1也维持在一个恒定的值，此时，第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用力f2等于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用力f3与偏执机构对转子30的作用力f4的合力。

当患者呼出的压力增大时，气体流道43以及第一压力比对腔41的压力p1增大，虽然第二压力比对腔42中的压力p2也增大，但增大的量小于第一压力比对腔41中的压力，这使得：第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用力大于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用力与偏执机构对转子30的作用力之和，转子30朝第二方向转动，通流截面s1的减小，从而使第一压力比对腔41中的压力下降，从而使转子30受力达到新的平衡，即：第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用力f2重新等于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用力f3与偏执机构对转子30的作用力f4的合力。

当患者呼出的压力减小时，气体流道43以及第一压力比对腔41的压力减小，虽然第二压力比对腔42中的压力也减小，但减小的量小于第一压力比对腔41中的压力，这使得：第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用力小于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用力与偏执机构对转子30的作用力之和，转子30朝第一方向转动，通流截面的增大，从而使第一压力比对腔41中的压力升高，从而使转子30受力达到新的平衡，即：第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用力f2重新等于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用力f3与偏执机构对转子30的作用力f4的合力。

重要的是：袋体61在不断收集气体过程中体积不断膨胀，袋体61内的气体的压力也不断增大，然而，本发明所提供的气体收集装置使得流入袋体61内的气体的流量并不受袋体61内气体压力增大的影响。

具体原因在于：虽然袋体61内的气体压力增大会使得转子30不断发生转动，且相应的通流截面s1不断变化，但由于第一压力比对腔41中的气体对转子30的作用力f2始终会等于第二压力比对腔42中的气体对转子30的作用力f3与偏执机构对转子30的作用力f4的合力，且根据上述可知，即使转子30所处的转动角度状态不同，偏置机构50对转子30的作用力也保持基本不变，这样，第一压力比对腔41与第二压力比对腔42内的气体对转子30的作用的压力差始终基本不变，由于两个腔内的气体对转子30的作用面积相同，从而得出第一压力比对腔41内的气体的压力p1与第二压力比对腔42内的气体的压力p2之差基本保持不变。而又因为第二压力比对腔42内的气体的压力与袋体61内的气体的压力一致，因而，使得出气口14进入节流机构80前的压力p1与从节流口流出的气体的压力p2之差基本保持不变。

应该说明的是：根据流体理论，对于具有确定通流截面的流道而言，当其两端的压力差不变时，经过该流道的气流的流量也不变。对于具有节流口的节流机构80而言，节流口的截面面积便是限定通过该处气体流量的通流截面s2的面积，当节流口的截面面积确定后，且两端的压力差也保持恒定时，通过它的气体的流量也恒定。

根据上述论述可以，由于出气口14进入节流机构80前的压力p1与从节流口流出的气体的压力p2之差基本保持不变，且由于节流机构80所确定的节流口不会在患者呼气期间发生改变，因此，通过节流口的气体的流量保持基本恒定，即：从节流机构80流出并流入袋体61中的气流的流量基本保持恒定，从而解决了背景技术中的所提及的问题。

根据上述可知，本发明通过设置两个压力比对腔，并通过将从节流机构80流出的气体引入第二压力比对腔42中与第一压力比对腔41中的气体压力进行比对，从而使得进入节流机构80前的气体压力与从节流机构80流出的气体的压力之差基本保持不变，这样使得流入袋体61内的气体的流量在患者呼出气体的期间始终保持基本不变。

本发明所提供的气体收集装置使得进入袋体61内的气体的流量不会受到袋体61内气体压力的影响而发生改变。

在本发明的一个优选实施例中，如图1至图5所示，壳体10包括筒状的本体11以及封盖于本体11上的盖体12，本体11内的中部设置有芯轴15；定子20呈周向延伸的扇形，定子20固定在本体11中；转子30包括套状主体32以及结合于套状主体32上的扇形体31，套状主体32套设于芯轴15上，扇形体31的周向上的两端与定子20的周向上的两端分别对应限定出第一压力比对腔41和第二压力比对腔42；偏置机构50包括扭簧，扭簧套设在芯轴15上，其两端分别与芯轴15和套状主体32连接。具体地，扇形体31上形成有扇形的缓冲腔312，缓冲腔312具有周向上的第一腔壁3121和第二腔壁3122，第一腔壁3121靠近第二压力比对腔42，第二腔壁3122靠近第一压力比对腔41；其中：第二腔壁3122与进气口13共同限定出通流截面。具体地，定子20与转子30的内部设置成中空；其中：转子30内部设置有第一导管311，第一导管311贯穿转子30的用于限定第一压力比对腔41的端面以及第二腔壁3122，以使第一压力比对腔41与缓冲腔312连通，第一导管311的内孔形成气体流道43。压力比对流道44由第二导管21的内孔形成，第二导管21包括外管212和内管211，内管211形成在定子20的内部，且其中一端贯穿至第二压力比对腔42，另一端贯穿至本体11的外部并与外管212的一端连接；且外管212的另一端与节流机构80的气体流出口连通。

应该说明的是：选用扭力系数尽量小的扭簧作为上述扭簧，且使扭簧的扭转变形程度尽量大，如此，在转子30转动以使通流截面在0至最大值之间切换时，扭簧对转子30的作用力基本保持不变。

上述实施例的优势在于：

1、使第一压力比对腔41和第二压力比对腔42形成在转子30的两端，从而使得两个腔内的气体对转子30的作用力全部用于在周向上的力的平衡的计算上。

2、在扇形体3131上设置有缓冲腔312，一方面对来自于进气口13的气体形成一定缓冲作用，另一方面，第二腔壁3122与进气口13能够限定出通流截面，使得通过转子30转动来限定通流截面成为可能。

3、使转子30设置成中空的结构，从而尽量减小转子30的转动惯量，使得转子30的转动更加快速，从而使通流截面的调节对呼出气体的反应更加灵敏。

5、导管穿设转子30和定子20，从而使控制转子30转动的气流直接在壳体10内部流动便可实现对转子30的控制，这样使得装置的体积减小，结构紧凑。

在本发明的一个优选实施例中，节流机构80包括对接且同轴设置的第一柱体81和第二柱体82；第一柱体81上开设有轴向贯通且周向均布的多个第一孔道811；第二柱体82上开设有与多个第一孔道811一一对应的轴向贯通且轴向均布的多个第二孔道821，第一孔道811与其对应的第二孔道821在对接处具有重叠区域；其中：对应于出气口14位置的本体11上设置有第一连接架83；第二柱体82上设置有第二连接架84；第一连接架83与第二连接架84连接，以使第一柱体81位于本体11与第二柱体82之间并能够使第一柱体81相对第二柱体82转动；其中：缩口62连接至第二柱体82远离对接端的一端上；第一柱体81通过转动能够改变第一孔道811与第二孔道821在对接处的重叠区域；第一柱体81的远离对接端的一端开设有空腔822，外管212的另一端连通至空腔822。

上述实施例中：重叠区域实际是限定通过节流机构80的气体流量的通流截面s2，该重叠面积的大小决定着单位时间内收集袋60体收集气体的量。即：当重叠区域减小时，单位时间内收集气体的量减小，当重叠区域增大时，单位时间内收集气体的量增大。

上述实施例的优势在于：

针对不同肺活量的患者来调节重叠区域的面积，当肺活量大的患者使用本发明的气体收集装置时，通过转动第一柱体81而使重叠区域的面积调小，这样，在患者整个呼气的过程中，单位时间进入袋体61内的气体的量较小，而因患者肺活量较大，整个呼气时间长；当肺活量小的患者使用本发明的气体收集装置时，通过转动第一柱体81而使重叠区域面积调大，这样，在患者整个呼气过程中，单位时间进入袋体61内的气体的量较大，而因患者肺活量较小，整个呼气时间短，这样，通过调整重叠区域的面积，总能够使收集的气体的总量保持一致，这样不会因不同患者肺活量的不同，使得所收集的气体的量不足或者过量。

在本发明的一个优选实施例中，进气口13与出气口14位于本体11的相对的两侧。

在本发明的一个优选实施例中，还包括进气连接嘴51和出气连接嘴52；其中：进气连接嘴51一体成型于本体11上；出气连接嘴52结合于第一柱体81远离对接端的一端，缩口62套设于出气连接嘴52上；进气连接嘴51上设置有连接头，连接头的自由端外扩以形成与患者唇部匹配的匹配部。优选地，出气连接嘴52的外周面上设置有多道环状隆起部，该环状隆起部用于提高缩口62与出气连接嘴52之间的气密性。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。