动物呼气收集装置的制作方法

本申请涉及一种气体收集装置，特别涉及一种动物呼气收集装置。

背景技术：

动物呼出气体中除含有氮气、氧气、二氧化碳以及稀有气体等这些空气中所含成分外，也会有许多种自身生命活动所产生的物质。这些物质会随着动物呼吸而呼出。各项研究表明动物呼气中呼出物的种类和浓度在一定程度上能反映生物体健康状态。对这些物质进行研究是寻找新的生物标注物的重要手段，其能够对疾病的发生、发展过程进行监测，并可以起到对疾病早期预防的目的。

但是，气体与血浆、尿液等其它生物标本不同，并不具备小体积、易长期储存的特点。目前采集、保存气体中物质最好的方法就是吸附剂吸附法。对于大型动物的实验对象，能够采用类似于检验人类呼气酒精度的仪器，设法将该仪器固定至动物口部从而进行检测。但是大型动物不太受控，动物自身好动的特性会影响实验进行。而由于小型动物体型较小，不适宜采用上述仪器，而通常采用包括动物存放箱的呼气收集装置对小型动物进行试验。

然而，现有技术的呼气收集装置存在缺陷。一方面，动物存放箱的体积较大。如果在存放动物后短时间内收集呼气，则呼气占收集气体的比例较低。而如果等待呼气在动物存放箱中的比例上升，则会延迟实验的预备时间，造成不便。另一方面，动物存放在箱中，其身体和排泄物散发出的气味会影响所收集的呼气。

公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请的目的在于提供一种动物呼气收集装置，其不但可以将洁净的空气输送给动物，而且能够有效收集动物的呼出的气体。

为达到上述目的，本申请提供一种动物呼气收集装置，包括通过气密管道依序连通的空气源、动物容纳罩和气体采样部，其中，所述空气源用于供应纯净空气，所述动物容纳罩用于容纳待收集呼气的动物，所述气体采样部包括用于对所收集的呼气进行采样的气体采样器；所述动物呼气收集装置的特征在于，所述动物容纳罩依序包括呼吸部、密封部和开口：所述呼吸部适于容纳待收集呼气的动物的头部，并且具有供气口和集气口，该供气口与空气源连通以接收所供应的空气，该集气口与气体采样部连通以排出动物的呼气；所述密封部用于在动物的躯干处形成气密密封；所述开口用于将待收集呼气的动物放入所述动物容纳罩中。

在一个实施方案中，所述空气源为压缩空气瓶或空气发生器。

在一个实施方案中，所述气体采样部包括气体吸附管，以选择性地吸附特定种类的气体。

在一个实施方案中，所述气体采样部包括杂质去除器，以选择性地吸附特定种类的液态或固态杂质。

在一个实施方案中，所述动物呼气收集装置进一步包括气泵，其用于改善所述动物呼气收集装置中的气体流通。

在一个实施方案中，所述动物呼气收集装置在所述空气源与所述动物容纳罩的供气口之间进一步包括空气控制部，其用于监控供应至所述动物容纳罩的空气。

在一个实施方案中，所述空气控制部包括用于监控供应的空气的流量的气流控制器。

在一个实施方案中，所述空气控制部包括用于监控供应的空气的压力的气压控制器。

在一个实施方案中，所述供气口位于呼吸部的上部，而所述集气口位于呼吸部的下部。

在一个实施方案中，所述呼吸部与所述密封部形成为一体。

在一个实施方案中，所述呼吸部与所述密封部分别形成为单独的组件。

在一个实施方案中，所述动物呼气收集装置由不发生挥发现象的材料制成。

在一个实施方案中，所述动物呼气收集装置所使用的材料预先受到高温处理，以去除气味。

在一个实施方案中，所述动物容纳罩由透明的材料制成。

在一个实施方案中，所述动物容纳罩在所述密封部与所述开口之间进一步包括支撑部，所述支撑部用于支撑动物。

在一个实施方案中，所述开口包括固定机构，其用于固定动物以防止脱离。

在一个实施方案中，所述密封部的尺寸小于所述呼吸部、所述支撑部和所述开口。

在一个实施方案中，所述密封部的尺寸小于待收集呼气的动物毛发自然蓬松状态下的尺寸，而大于所述动物毛发紧贴躯干状态下的尺寸。

在一个实施方案中，在动物的毛发紧贴躯干状态下，所述密封部与动物的躯干之间的间隙为1-4mm。

在一个实施方案中，所述密封部的尺寸能够调整。

在一个实施方案中，所述密封部由弹性材料制成。

在一个实施方案中，所述密封部由聚四氟乙烯制成。

本申请提供了专门用于动物试验的动物呼气收集装置，其能够缩短呼气收集预备时间的同时获得高质量的呼气，特别地避免了呼气受到动物排泄物的影响。

此外，本申请还提供了所述动物呼气收集装置的使用方法。

附图说明

图1为本申请提供的一种动物呼气收集装置的结构示意图。

应当了解，所附附图并不一定按比例显示，而是示出本申请的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本申请的具体设计特征(例如具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将参考所附附图对本申请的示例性实施方案进行详细的描述。

为收集动物的呼气以用于实验，本申请提供一种动物呼气收集装置1。动物呼气收集装置1的一个示例性实施方案主要包括通过管路依次连通的空气源10、空气控制部20、动物容纳罩30、气体采样部40。

除了本文说明或通过结构特征能够推断的气体通道之外，本申请的动物呼气收集装置1的各部分是气密的，并且优选地由不发生挥发现象的材料制成(例如玻璃)。除非另有明确说明，本申请的动物呼气收集装置1的各部分之间以及各部分内部的各组件之间的通气管路优选是气密的，并且优选地由不发生挥发现象的材料制成(例如金属管)。各个管路之间以及管路与其它组件之间采用的连接接口同样优选是气密的，并且优选地由不发生挥发现象的材料制成(例如不锈钢双卡套接口)。动物呼气收集装置1的气密性确保避免所收集的呼气受到影响。

优选地，装置中使用的玻璃、金属等材料均经过“老化”处理，即在较高温度(例如400℃至500℃)下烘烤，直至不再散发出气味，从而不会影响所收集气体的质量。

空气源10用于在实验进行中供应纯净空气。优选地，空气源10连续供应空气。所述空气源10例如可以是压缩空气瓶或空气发生器。压缩空气瓶用于直接供应纯净空气，其优点在于所供应的空气质量较高，并且不受环境影响而相对稳定。空气发生器用于将空气中的有机物经过高温催化氧化，生成二氧化碳和水而被其内部的吸附剂除去，从而可以得到纯净空气。空气发生器的优点在于成本较低。

特别是在使用空气发生器的情况下，可以在其上游设置气泵(未示出)，以用于将环境中的空气供应至空气发生器，并改善动物呼气收集装置1中的气体流通。

在一个替选方案中，气泵并不设置于空气发生器的上游，而位于气体采样部40中，或位于动物容纳罩30与气体采样部40之间。将气泵设置在动物容纳罩30的下游具有以下优点：这样的设置在为动物呼气收集装置1提供动力的基础上，还有助于使动物容纳罩30内保持在室温大气压下，不会造成压力过高，避免影响动物。

空气控制部20用于监控供应至动物容纳罩30的空气。空气控制部20包括气流控制器21、气压控制器22、气流测量器23和三通阀24。气流控制器21的上游与空气源10相连，下游与三通阀24相连。气压控制器22的上游与三通阀24相连，下游与外界环境相连。气流测量器23的上游与三通阀24相连，下游与动物容纳罩30相连。

气流控制器21用于检测并控制从空气源10向动物呼气收集装置1的剩余部分供应的空气的流量。适合呼气收集的空气流量例如在100ml/min至200ml/min之间。所述气流控制器21例如为针型阀气体流量控制器。

气压控制器22用于检测并控制供应至动物容纳罩30的空气的压力。所述气压控制器22例如为第一油泡器，其通过液压而控制系统内压力，并在压力过高时排放空气以降低超出限度的压力。

气流测量器23用于测量实际供应至动物容纳罩30的空气的流量。所述气流测量器23例如为转子气体流量调节器。

动物容纳罩30用于容纳待收集呼气的动物。动物容纳罩30大致为半开放的容器，其大致为圆柱形，一端封闭，而另一端开放。动物容纳罩30在封闭的一端包括呼吸部31，在中部包括密封部32，在向外界环境开放的一端包括支撑部33和开口34。

动物容纳罩30优选地由不发生挥发现象的材料制成，从而避免所收集的呼气受到影响。动物容纳罩30优选地由透明的材料制成，从而便于观察动物在动物容纳罩30中的状况。在一个示例中，动物容纳罩30由玻璃制成。

任选地，呼吸部31、密封部32和支撑部33可以形成为一体。或者可替选地，呼吸部31、密封部32和支撑部33可以形成为单独的组件，随后组合在一起。

呼吸部31通过供气口311与气流测量器23的下游相连，并且通过集气口312与气体采样部40的上游相连。优选地，呼吸部31与气体采样部40的上游可拆卸地相连。呼吸部31的形状和尺寸适于容纳待收集呼气的动物的头部，而不预留过多的富余容积(也称为死体积)。供气口311与集气口312间隔开。优选地，供气口311位于呼吸部31的上部，而集气口312位于呼吸部31的下部。当呼吸部31容纳待收集呼气的动物的头部时，集气口312靠近动物的口鼻处，从而使得动物的呼气占所收集的气体的比例提高。

现有技术的呼气收集装置中相当于本申请的富余容积的空间通常较大(例如，在现有技术的小鼠呼气收集装置中，动物箱的容积大约为7-10l)。通过减少富余容积，本申请的动物呼气收集装置1能够使呼气占收集气体的比例在较短时间内上升至较高比例，从而能够在缩短呼气收集预备时间的同时获得高质量的呼气。

密封部32的形状和尺寸适于紧密地与所述动物的躯干相配合，从而利用动物的毛发在动物躯干的大致中部形成足够良好的气密密封。也就是说，密封部32的尺寸小于待收集呼气的动物毛发自然蓬松状态下的尺寸，而大于所述动物毛发紧贴躯干状态下的尺寸。在毛发紧贴躯干状态下，动物躯干与密封部32之间的间隙例如为1-4mm。密封部32的尺寸例如可以小于呼吸部31、支撑部33和开口34。

在一个示例中，待收集呼气的动物为小鼠，其躯干大致为圆柱形状，毛发自然蓬松状态下直径约为2.5cm，毛发紧贴躯干状态下直径约为2.0cm。因此，适于小鼠的密封部32大致为圆柱形状，内直径约为2.3cm。

通过在动物的躯干中部形成气密密封，本申请的动物呼气收集装置1改善了所收集的动物呼气的质量，特别地避免了呼气受到动物排泄物的影响。

优选地，密封部32设置为尺寸可以调整的。通过调整密封部32的尺寸，能够使本申请的动物呼气收集装置1适用于不同动物。例如，密封部32由弹性材料制成，通过材料的弹性可以调整密封部32的尺寸。在一个示例中，密封部32由聚四氟乙烯制成。

支撑部33用于支撑待收集呼气的动物的躯干和尾部。本领域技术人员能够理解的是，支撑部33不处于本申请的动物呼气收集装置1的空气流动路径中，因此位于此处的动物的躯干和排泄物不会影响所收集的动物呼气。

通过开口34可以将待收集呼气的动物放入动物容纳罩30。任选地，开口34可以包括固定机构(未示出)，从而在放入动物后将其固定，以防止动物脱离。

气体采样部40用于对所收集的呼气进行采样。气体采样部40包括气体采样器43。气体采样器43可以是本领域技术人员所公知的任何对气体进行采样的装置或仪器，因此不在本申请中详细描述其结构。

优选地，在呼吸部31与气体采样器43之间，气体采样部40包括气体吸附管41、杂质去除器42或两者的任何顺序的组合。

气体吸附管41在气体受到采样之前选择性地吸附特定种类的气体，从而避免所述种类的气体对于其它气体的采样的影响。

气体吸附管41优选包括tenax吸附管。该类吸附管的优点在于选择性吸附的气体种类适合于动物呼气的分析，并且能够重复使用。

杂质去除器42在气体受到采样之前选择性地去除气体中的液态或固态杂质，从而避免气体的采样受到影响，并且保护气体采样器43不被颗粒物损坏。

在一个示例中，杂质去除器42包括干燥管，以便去除气体中的水分。所述干燥管优选使用无水硫酸镁。

在一个示例中，杂质去除器42包括第二油泡器。所述第二油泡器在去除杂质之外，还具有能够显示动物呼气收集装置1的下游处的通气速率的额外作用。

下面描述该动物呼气收集装置1的使用方法：

拆卸解除呼吸部31与气体采样部40之间的连接。操作空气源10使其开始供应空气。调节空气控制部20，以控制供应至动物容纳罩30的空气。将实验动物通过开口34放入动物容纳罩30内，观察确认动物容纳罩30内的动物情况，特别地确认密封部32处的气密情况。在判断适合采集呼气的情况下，将气体采样部40连接至呼吸部31，开始采集。

通过改进动物容纳罩30的结构设置，本申请的动物呼气收集装置1能够在缩短呼气收集预备时间的同时获得高质量的呼气，特别地避免了呼气受到动物排泄物的影响。

前面对本申请具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本申请限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本申请的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本申请的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本申请的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。