口气成分多指标检测的自动分配装置及方法与流程

1.本发明涉及口气成分检测技术领域，具体涉及一种口气成分多指标检测的自动分配装置及方法。


背景技术：

2.目前，已经确认的人类呼出气体中，存在1000多种化合物，除o2、co2、n2等固定成分外，还含有多种与人体自身特异性相关的微量气体成分，浓度范围从ppb级到ppm级不等。已经鉴定出的大约35种化合物气体，被确定为特定疾病和代谢紊乱的生物标记，生物标志物的形成归结于体内代谢过程中发生的生化反应，与某些疾病和代谢异常息息相关。现有呼吸气测定设备都是单一标志物气体检测，存在无法通过一口气样本采集的同时完成两个或者两个以上指标测试及检测精度低的问题。


技术实现要素：

3.因此，本发明提供的口气成分多指标检测的自动分配装置及方法，克服了现有技术中不能通过一口气样本采集，同时完成两个或者两个以上指标测试及检测精度低的缺陷。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.第一方面，本发明实施例提供一种口气成分多指标检测的自动分配装置，包括：压力传感器、电磁阀模块、集气盒、分气阀模块、传感器模块及过滤模块；
6.集气盒，所述集气盒用于进行呼吸气的采样及排出；其中，受试者将呼吸气依次通过口嘴、压力传感器、电磁阀模块，分别与集气盒和外界气体连接；
7.分气阀模块，所述分气阀模块分别与所述传感器模块的第一端及过滤模块连接，其中，传感器模块的第二端与所述集气盒连接。
8.在一实施例中，所述分气阀模块，包括：第一预设分气阀、第二预设分气阀；其中，
9.第一预设分气阀分别与第二预设分气阀和过滤模块连接；
10.第二预设分气阀通过传感器模块与集气盒连接。
11.在一实施例中，所述传感器模块，包括；至少两个传感器。
12.在一实施例中，所述集气盒连接分气阀模块，通过分气阀模块控制通往各个传感器的气体通路及气量。
13.在一实施例中，所述电磁阀模块，包括：至少一个电磁阀。
14.在一实施例中，所述过滤模块，用于将预设部分呼吸气通过高锰酸钾滤柱过滤，排出到空气。
15.第二方面，本发明实施例提供一种口气成分多指标检测的自动分配方法，基于第一方面的口气成分多指标检测的自动分配装置，所述自动分配方法，包括：
16.受试者通过口嘴向装置吹气，当呼出气气体压力满足预设条件时，集气盒开始集气，其中，呼气过程一次性完成；
17.根据各个传感器检测所需的用气量及第一预设算法，获取集气盒采集的集气量；
18.根据各个传感器检测时用气量及第二预设算法，获取分气阀控制气量预设值；
19.采集传感器模块在工作过程中各个传感器通路分气阀门的开合时间；
20.电磁阀模块通过第三预设算法，将采集的呼吸气自动分配至各个传感器中，进行呼吸气气体的检测；
21.当呼吸气气体完成检测，各个传感器中的呼吸气循环进入集气盒，直至完成所有传感器的气体检测。
22.在一实施例中，当所有传感器检测完毕后，将预设部分呼吸气通过高锰酸钾滤柱过滤，排出到空气。
23.在一实施例中，当呼吸气气体完成检测，各个传感器中的呼吸气循环进入集气盒，直至完成所有传感器的气体检测的步骤，包括：
24.第一传感器所需气体进入第一传感器后，进行气体检测，当第一传感器完成检测后，第一传感器完成检测后的气体循环进入集气盒的尾部，通过集气盒密闭的气压控制，循环推动第二传感器所需气体进入第二传感器，当第二传感器完成检测后，第二传感器完成检测后的气体循环进入集气盒的尾部，通过集气盒密闭的气压控制，循环推动第三传感器所需气体进入第三传感器，依次循环，直至所有的传感器完成气体检测。
25.本发明技术方案，具有如下优点：
26.本发明公开了一种口气成分多指标检测的自动分配装置及方法，基于口气成分多指标检测的自动分配装置，较为方便的实现一次口气收集即可获得多种标志物气体的检测结果，并且无干扰，检测精度高。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例提供的一种口气成分多指标检测的自动分配装置的模块组成图；
29.图2为本发明实施例提供的一种口气成分多指标检测的自动分配装置的另一模块组成图；
30.图3为本发明实施例提供的一种口气成分多指标检测的自动分配方法的一个具体示例的流程图；
31.图4为本发明实施例提供的一种口气成分多指标检测的自动分配方法的另一个具体示例的流程图。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.实施例1
37.本发明实施例提供的一种口气成分多指标检测的自动分配装置，适用于一口气体采集的场景。自动分配装置，如图1所示，包括：压力传感器、电磁阀模块、集气盒、分气阀模块、传感器模块及过滤模块。本发明专利通过气路结构设计，实现了只需采集一次呼出气，即可自动分配气体样本进行检测，避免了前后采集的干扰。
38.在本发明实施例中，集气盒用于进行呼吸气的采样及排出。其中，受试者将呼吸气依次通过口嘴、压力传感器、电磁阀模块，分别与集气盒和外界气体连接。其中，电磁阀模块，包括：至少一个电磁阀。电磁阀的数量在此不作限制，在实际应用中根据实际情况进行相应的选取。
39.在本发明实施例中，受试者首先通过呼吸口嘴，然后通过压力传感器在预设值吹气压力范围内采集人体口气，采集的人体口气通过电磁阀模块，到达集气盒或者外界。预设值的吹气压力范围由计算机根据实际情况进行相应的设定，在此不作限定。在预设值吹气压力范围内采集人体口气，储存于集气盒内，集气盒及检测气路与外界处于密封隔绝状态。采集的气量预设值取决于接入传感器模块的测试用气量的总和，需要提前计算并设定预设值。预设值根据实际情况进行相应确定，在此不作限制。
40.在本发明实施例中，传感器检测用气量＝气体流速*分气阀开关时间，气体流速用过气泵控制，根据传感器模块中各个传感器需要提前进行预设，最终通过公式得出分气阀门开关时间，然后设置相应数值。
41.在本发明实施例中，集气盒内部结构为回形针型管路结构设计，且内部管路直径较小，保证废气回收推动样品气体前进的同时，不会与样品气体大量混合，为彻底避免少量混合对后续测试的影响。
42.在本发明实施例中，分气阀模块分别与传感器模块的第一端及过滤模块连接。其中，传感器模块的第二端与集气盒连接。其中，分气阀模块包括：至少一个传感器，和/或至少一种传感器。传感器的种类及数量根据实际情况进行相应选取，在此不作限制。
43.在本发明实施例中，分气阀模块，包括：第一预设分气阀、第二预设分气阀。其中，第一预设分气阀分别与第二预设分气阀和过滤模块连接。第二预设分气阀通过传感器模块与集气盒连接。集气盒连接分气阀模块，通过分气阀模块控制通往各个传感器的气体通路
及气量。通过分气阀门分别向多个不同传感器输送口气样本进行检测。分气阀门每个通道的开关时间需要提前根据传感器模块中的传感器检测顺序及所需要的气量进行预设，保证足够用气量。当气体通过传感器检测后被视为废气，废气通过管道重新进入集气盒尾部，用于推动前面样品气体进行内部循环。
44.在本发明实施例中，过滤模块，用于将预设部分呼吸气通过高锰酸钾滤柱过滤，排出到空气。检测后的样本气体由气管输送回储气盒用于推动前面气体进行循环，最后一部分气体样本通过高锰酸钾滤柱过滤，经消毒后排出到空气，避免污染。
45.在本发明实施例中，如图2所示口气成分多指标检测的自动分配装置的另一模块组成图。
46.本发明实施例提供的口气成分多指标检测的自动分配装置，通过自主设计开发，在气路结构基础上能够扩充多种气体传感器的接入使用，保证气体传感器之间检测结果互相无干扰。本发明通过合理气路设计，将呼出气收集于集气盒内，然后用户通过自己需求，接入所需传感器，根据传感器数量及参数自动计算设备工作中的关键预设值，对分气阀门及集气盒开合时间进行控制，实现将样本气体有序自动分配给两个或者多个气体传感器进行标志物气体检测，并且保证气路实现内部循环，避免外部气体干扰。同时废气经有效处理后排出，避免交叉污染。较为方便的实现一次口气收集即可获得多种标志物气体的检测结果，并且无干扰，检测精度高。
47.实施例2
48.本发明实施例提供的一种口气成分多指标检测的自动分配方法，基于实施例1的口气成分多指标检测的自动分配装置，如图3所示，所述检测方法包括如下步骤：
49.步骤s1：受试者通过口嘴向装置吹气，当呼出气气体压力满足预设条件时，集气盒开始集气，其中，呼气过程一次性完成。
50.在本发明实施例中，预设条件根据实际情况进行相应选取，在此不作限制。呼气过程一次性完成。当呼出气气体压力不满足预设条件时，排放到外界。
51.步骤s2：根据各个传感器检测所需的用气量及第一预设算法，获取集气盒采集的集气量。
52.在本发明实施例中，第一预设算法在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
53.步骤s3：根据各个传感器检测时用气量及第二预设算法，获取分气阀控制气量预设值。
54.在本发明实施例中，第二预设算法在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
55.步骤s4：采集传感器模块在工作过程中各个传感器通路分气阀门的开合时间。
56.步骤s5：电磁阀模块通过第三预设算法，将采集的呼吸气自动分配至各个传感器中，进行呼吸气气体的检测。
57.在本发明实施例中，第三预设算法在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。
58.步骤s6：当呼吸气气体完成检测，各个传感器中的呼吸气循环进入集气盒，直至完成所有传感器的气体检测。
59.在本发明实施例中，当所有传感器检测完毕后，将预设部分呼吸气通过高锰酸钾滤柱过滤，排出到空气。
60.在本发明实施例中，当呼吸气气体完成检测，各个传感器中的呼吸气循环进入集
气盒，直至完成所有传感器的气体检测的步骤，包括：第一传感器所需气体进入第一传感器后，进行气体检测，当第一传感器完成检测后，第一传感器完成检测后的气体循环进入集气盒的尾部，通过集气盒密闭的气压控制，循环推动第二传感器所需气体进入第二传感器，当第二传感器完成检测后，第二传感器完成检测后的气体循环进入集气盒的尾部，通过集气盒密闭的气压控制，循环推动第三传感器所需气体进入第三传感器，依次循环，直至所有的传感器完成气体检测。
61.在另一具体实施例中，如图4所示，口气成分多指标检测的自动分配装置的工作流程如下：
62.统计传感器模块中传感器数量及相关参数：传感器1(流速s1、用气量v1)，传感器2(流速s2、用气量v2)
…
传感器n(流速sn，用气量vn)。传感器的数量在此不作限制，根据实际情况进行相应的选取。通过计算机自动计算得出工作过程中各传感器通路分气阀门的开合时间t1，t2
…
tn。其中t＝v/s。
63.受试者通过口嘴向设备内吹气，集气盒开始集气。集气总和v
总
为v1+v2
…
+vn+kml，其中，采气量总量预设值为累加所有接入传感器用气量后+kml采气量(少量混合气)。
64.为保证呼出气采集一致性及某些特殊气体对呼出气来源的要求，需要对呼出气的压力进行监控，即压力信号值p达到一定范围(a为压力信号值上限，b为压力信号值下限)时，气体才开始进行采集。
65.开始时，电磁阀1处于打开状态，电磁阀2和3处于关闭状态，此时压力传感器可以检测到吹气气流的压力值，并且可以配合软件显示出实时压力值信号值p。
66.当p＞a时，电磁阀1关闭，同时打开电磁阀2和3，此时开始向储气盒中收集气体，受试者吹气压力信号值要一直保持a＜p＜b范围，收集时间为c秒，收集完成后关闭电磁阀2和3。收集时间c＝v
总
/s，其中s采集气体流速。
67.在收集过程中，当p＞b时或者p＜a，且维持d秒时，默认收集失败，关闭电磁阀2和3，打开电磁阀1，需重新开始。
68.气体样本收集完毕后，分气阀1打开
③
通路，将储气盒内样本气体通过分气阀2，经通路
④
导入到传感器1中，分气阀2开合时间为t1。然后得出传感器1的检测结果。气体检测完毕后不能重复利用，通过回路从储气盒尾部气孔进入，用于循环推动储气盒前面样本气体进行继续测试。
69.传感器1检测完毕后，根据设定值，样本气体继续从储气盒内经分气阀1和2，经通路
③
和
⑤
进入到传感器2中进行检测，分气阀2开合时间为t2。然后得出传感器2的检测结果。气体检测完毕后不能重复利用，通过回路从储气盒尾部气孔进入，用于循环推动储气盒前面样本气体进行继续测试。接入的其他传感器n工作原理同上。
70.当所有传感器检测完毕后，储气盒内气体继续通过分气阀1，经通路
⑤
进入到高锰酸钾过滤瓶中进行过滤，通过强氧化性消除有害气体及病菌，然后排放到空气中。
71.本发明实施例中提供的口气成分多指标检测的自动分配方法，基于口气成分多指标检测的自动分配装置，较为方便的实现一次口气收集即可获得多种标志物气体的检测结果，并且无干扰，检测精度高。
72.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。