阅读说明：本技术 一种有病毒净化功效的呼气采样装置及等效检测方法 (Expiration sampling device with virus purification effect and equivalent detection method ) 是由 张宪 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明适用于有病毒净化功效的呼气采样装置领域,提供了有病毒净化功效的呼气采样装置和等效检测方法。其中,有病毒净化功效的呼气采样装置与采集结构配合使用,包括：导气管道,具有采样口以及排气口,所述采样口用于接收使用者呼出的气体,所述导气管道能够收纳所述采集结构,且使所述采集结构安置于所述采样口和所述排气口之间；气流结构,用于在所述导气管道产生从所述采样口流向所述排气口的气流；消毒结构,设于所述导气管道内,并位于所述采集结构和所述排气口之间,且用于对流经的气体进行杀菌消毒。本发明提供的有病毒净化功效的呼气采样装置能够降低对被采集者带来感染的风险。(The invention is suitable for the field of breath sampling devices with virus purification effects, and provides a breath sampling device with virus purification effects and an equivalent detection method. Wherein, there is expiration sampling device and the collection structure cooperation use of virus purification efficiency, include: the gas guide pipeline is provided with a sampling port and an exhaust port, the sampling port is used for receiving gas exhaled by a user, and the gas guide pipeline can accommodate the collecting structure and enable the collecting structure to be arranged between the sampling port and the exhaust port; the air flow structure is used for generating air flow flowing from the sampling port to the exhaust port in the air guide pipeline; the disinfection structure is arranged in the air guide pipeline, is positioned between the acquisition structure and the exhaust port and is used for sterilizing and disinfecting the gas flowing through. The breath sampling device with the virus purification effect can reduce the risk of infection to a person to be collected.)

一种有病毒净化功效的呼气采样装置及等效检测方法

技术领域

本发明属于呼气采样装置技术领域，尤其涉及一种有病毒净化功效的呼气采样装置及等效检测方法。

背景技术

咽拭子采样检测，是抗击新冠肺炎的重要环节之一，也是密切接触者、疑似患者确诊或排除的关键技术支撑。咽部包括鼻咽、口咽、喉咽，经鼻取样为鼻咽拭子，经口取样是口咽拭子。无论采用鼻咽拭子还是口咽拭子，由于采集者与被采集者采用的是面对面的站位，且操作中被采集者很容易打喷嚏等情况，而一个张嘴的动作或者咳嗽，都可能产生携带病毒的气溶胶，因此，对于采集者来说比较危险。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种有病毒净化功效的呼气采样装置及等效检测方法，其旨在降低采集者的感染风险。

一种有病毒净化功效的呼气采样装置，与采集结构配合使用，所述采集结构用于吸附使用者呼出气体中的物质，包括：

导气管道，具有采样口以及排气口，所述采样口用于接收使用者呼出的气体，所述导气管道能够收纳所述采集结构，且使所述采集结构安置于所述采样口和所述排气口之间；

气流结构，用于在所述导气管道产生从所述采样口流向所述排气口的气流；

消毒结构，设于所述导气管道内，并位于所述采集结构和所述排气口之间，且用于对流经的气体进行杀菌消毒。

可选的，所述消毒结构包括电热丝和填充在所述导气管道的填充物料，所述填充物料由多个为耐高高温材料制成并呈颗粒状的填充子料相互堆积形成，各所述填充子料之间留有供气体通过的空隙。

可选的，所述填充子料由玻璃或陶瓷材料制成。

可选的，所述填充子料为球状颗粒。

可选的，所述导气管道包括顺次连接的收集管段、消毒管段和排出管段，所述收集管段包括用于放置所述收集结构的载板和连接所述载板并用以罩低人体口部的罩体，所述罩体具有所述采样口，所述排出管段具有所述排气口，所述载板垂直于所述收集管段的轴向并开设有供气体通过的过气孔，所述消毒结构设于所述消毒管段，所述气流结构连接所述排出管段。

可选的，所述气流结构包括套设在所述导气管道外侧的外管段、用于连接所述外管段和所述导气管道并间隔设置的封板和尾板，所述外管段、所述封板、所述尾板和所述导气管道围合形成空气腔，所述外管段开设有供压缩空气进入所述空气腔的接气口，所述尾板靠近所述排气口并开设有多个供压缩空气输出以在所述出气口形成驱使气体进入所述导气管道的负压的输气口。

可选的，所述气流结构还包括连接所述外管段并向背离所述尾板的方向延伸的引导段；所述尾板呈向所述排气口处汇集的喇叭状，各所述输气口沿板厚方向贯通设置。

可选的，所述气流结构在所述空气腔设有绕所述输出段螺旋设置的隔板，所述隔板将所述空气腔分割形成与所述接气口和所述输气口连通并呈螺旋状的输气通道。

一种等效检测方法，适用于上述的有病毒净化功效的呼气采样装置，包括：

将食醋靠近采样口，在排气口检测酸味；

在排气口能够闻到酸味后，消毒结构对导气管道进行高温消毒，而后在排气口再次检测酸味。

本申请提供的有病毒净化功效的呼气采样装置使用者呼出的气体在气流结构的驱使下流经采样口和排气口，该气体从采样口到排气口的过程中，经过采集结构，使得气体中的大部分病菌、病毒等物质被采集结构所过滤吸附，而后该气体被消毒结构进行消杀，使得该气体内的绝大多数病菌、病毒被消杀而达到排放要求，从而极大降低对被采集者带来感染的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本申请实施例一提供的有病毒净化功效的呼气采样装置的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的有病毒净化功效的呼气采样装置的剖视图；

图3为本申请实施例一提供的有病毒净化功效的呼气采样装置中气流通道示意图；

图4为本申请实施例一提供的有病毒净化功效的呼气采样装置中消毒结构的示意图；

图5为本申请实施例一提供的有病毒净化功效的呼气采样装置中气流结构的示意图。

其中，图中各附图标记：

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语““上”、“下”、“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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构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申请的限制。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1至图5所示，本实施例提供一种有病毒净化功效的呼气采样装置，与采集结构配合使用，采集结构用于吸附使用者呼出气体中的物质。采集的物质可以为含有新冠病菌的气溶胶。本实施例中，采集结构为滤芯。滤芯为分子筛、硅胶类活性物理吸附干燥剂。滤芯对气溶胶的吸附为物理吸附。滤芯呈锥形可拆卸地嵌入一次性医用级塑胶面罩内。面罩符合人脸造型设计，以确保面罩与人体的贴合，从而避免人体呼出的气体经由面罩和人体的接触处逃逸而污染空气。

有病毒净化功效的呼气采样装置包括导气管道10、气流结构20和消毒结构30。

导气管道10具有采样口101以及排气口102，采样口101用于接收使用者呼出的气体，导气管道10能够收纳采集结构，且使采集结构安置于采样口101和排气口102之间。

气流结构20用于在导气管道10产生从采样口101流向排气口102的气流，使用者呼出的气体随气流从采样口101流向排气口102。

消毒结构30设于导气管道10内，并位于采集结构和排气口102之间，且用于对流经的气体进行杀菌消毒。

本实施例提供的有病毒净化功效的呼气采样装置，针对咽拭子采样时面对面式手工作业带来的危险性，利用新冠肺炎感染者呼气过程所排放病毒气溶胶和病毒的繁殖特性，设计了呼气采样装置，通过机械物理方式捕获来自被采集者肺部呼吸的病毒菌种样本，以为进一步的核酸检测的数量培养使用。采集结构(滤芯)对人体呼出气体中的气溶胶进行采集后，将其转移至实验室经过医学的增量培养达到足够核酸检测的病毒数量，从而加快跟踪排查新冠“无症状带毒者”的速度。

使用者呼出的气体在气流结构20的驱使下流经采样口101和排气口102，该气体从采样口101到排气口102的过程中，经过采集结构，使得气体中的气溶胶被采集结构所过滤吸附，而后该气体被消毒结构30进行消杀，使得该气体内的绝大多数病菌、病毒被消杀而达到排放要求，从而极大降低对被采集者带来感染的风险。

请参照图2，导气管道10包括顺次连接的收集管段11、消毒管段12和排出管段13，采样口101设于收集管段11，排气口102设于排气管段，消毒结构30设于消毒管段12，气流结构20连接排出管段13。

气流结构20包括套设在导气管道10外侧的外管段21、用于连接外管段21和导气管道10(排出管段13)并间隔设置的封板22和尾板23，外管段21、封板22、尾板23和排出管段13围合形成空气腔203，外管段21开设有供压缩空气进入空气腔203的接气口201，尾板23靠近排气口102并开设有多个供压缩空气输出以在排气口102形成驱使空气进入导气管道10的负压。

气流结构20在采样口101产生负压，使得人体呼出的气体能够顺利从导气管道10的采样口101经滤芯采集后经排气口102排出。此外，由于气流结构20在采样口101产生负压，也一定程度上能帮助人体更充分的呼出体内的气体。

请参照图2和图3，人体呼出的气体经采样口101进入导气管道10并经排气口102排出，人体呼出的气体的移动路径见S1。在这个过程中，气流结构20的接气口201接入压缩空气，压缩空气经空气腔203并从输气口202排出，压缩空气的移动路径参见S2。根据伯努利原理，压缩空气在输气口202排出时由于其高速移动而在排气口102处形成小于大气压的压强，从而形成促使人体呼出的气体进入导气管道10的负压。

压缩空气由风泵连接接气口201输入。由于风泵不直接作用于导气管道10，一方面，风泵经过气流结构20输出的压缩空气在排气口102处产生的负压，远小于一般抽风泵产生的负压，从而能够避免排气口102处的负压太大而对人体口部产生损伤；另一方面，人体呼出的气体只经过导气管道10而不经过风泵或其它设备，因此不会对其它设备产生污染(水气、病毒等)，此外，由于人体呼出的气体只经过导气管道10，因此清洁时只要对导气管道10进行清洁即可。

在本申请另一实施例中，请参照图2，收集管段11包括用于放置收集结构的载板111和连接载板111并用以罩低人体口部的罩体112，罩体112具有采样口101，载板111垂直于收集管段11的轴向并开设有供气体通过的过气孔。也就是说，本领域技术人员可以一次性医用面罩替换为罩体112和载板111。本领域技术人员也可以采用其它结构，只要能够罩住人体口部以收集呼出的气体即可。

使用有病毒净化功效的呼气采样装置时，将采集结构(滤芯)放置在载板111，而后将罩体112罩抵人体口部，被采集者向罩体112内呼出气体，该气体经滤芯过滤后经由过气孔进入导气管道10内经杀菌后从排气口102排出。采集者只要提供采集结构(滤芯)并及时更换采集结构(滤芯)即可，无需与被采集者直接接触，从而进一步降低被感染的风险。

在本申请另一实施例中，罩体112为喇叭状，以利于引导人体呼出的气体向滤芯位置汇集。

本实施例中，消毒结构30可以为紫外线杀菌、红外线杀菌、高压脉冲杀菌、光触媒催化消毒杀菌等。

在本申请另一实施例中，请参照图4，消毒结构30包括电热丝31和填充在导气管道10的填充物料32，填充物料32由多个为耐高温材料制成并呈颗粒状的填充子料相互堆积形成，各填充子料之间留有供气体通过的空隙。

电热丝31设于消毒管段12内，并通过穿过消毒管段12的导电杆或导线接通电源和控制器。

现有的电热丝31使用时表面温度能达到1150度以上，新冠病毒的活性生存环境不会超过60度，因此，采用电热丝31以在消毒管段12提供高温环境而对病毒进行消杀是可行的。相比于其它消毒方式，采用电热丝31加热消毒的方式能够有效降低设备成本。

填充物料32的设置，用于对气体产生阻碍，改变气体的流向。填充物料32由颗粒状的填充子料堆积填充在消毒段13内，人体呼出的气体进入消毒段13后触碰填充物料32并从填充物料32间的空隙穿过而产生湍流效应，从而延长其它在消毒段13流动的路径长度并增加其碰撞发热丝和填充物料32的碰撞次数，以增强杀菌效果。此外，填充物料32能够对发热丝起到固定作用，因此发热丝31无需另外设置固定装置而达到简化结构的效果。

本领域技术人员可以理解，消毒管段12为耐高温材料制成，以确保在高温环境下能够实现其基本的支撑功能。本领域技术人员可以理解，消毒管段12的两侧设有阻拦填充物料32离开消毒管段12但不阻碍气体流通的阻挡物，优选的，为网状结构。

在本申请另一实施例中，填充子料为玻璃或陶瓷材料制成。玻璃或陶瓷材料具有良好的耐高温性能，且材料成本低廉。

在本申请另一实施例中，填充子料为球状颗粒。优选为等直径的球状颗粒。该设计能够确保填充物料32填充满消毒管段12时仍具有供气体流通的空隙。本领域人员可以根据实际需要设置填充子料的直径大小，在此不作限制。

在本申请另一实施例中，消毒管段12的管径大于收集管段11的管径，且大于排出管段13的管径。气体从小口径的收集管段11进入大口径的消毒管段12时，气体流速会降低，从而增加了气体在消毒管段12的停留时间，即增加了气体受热杀菌的时间，以利于提高杀毒效果。类似的，排出管段13的口径比消毒管段12的口径小，一定程度上延滞了气体的流出而增加受热杀菌的时间。

在本申请另一实施例中，请参照图3，气流结构20还包括连接外管段21并向背离尾板23的方向延伸的引导段24。

引导段24对经输气口202输出的压缩空气进行引导，限定了压缩空气的流动通道，避免通道外的空气混入通道区域而对压缩空气的移动造成阻滞。即，引导段24的设置能够降低压缩空气在离开输气口202后的移动阻力。换言之，引导段24的增设，能够提高压缩空气在离开输气口202后的移动速度从而有利于负压的形成。

在本申请另一实施例中，请参照图3，尾板23开设有多个输气口202，尾板23呈向排气口102处汇集的喇叭状。输气口202沿板厚方向贯通，输气口202有多个并沿排气口102周侧设置，各输气口202的开设方向汇集于排气口102的延伸处。该设置使得压缩空气经输气口202流出而在排气口102处形成漩涡。而排气口102处于漩涡的中心从而进一步加剧负压的产生而提高对人体呼出的气体的吸力。

在本申请另一实施例中，请参照图5，气流结构20在空气腔203设有绕排出管段13螺旋设置的隔板25，隔板25将空气腔203分割形成与接气口201和输气口202连通并呈螺旋状的输气通道。该设置能够进一步提高压缩空气在排气口102处形成气体漩涡的流速，从而进一步提高对人体呼出的气体的吸力。

实施例二

本实施例提供一种等效检测方法，对实施例一的有病毒净化功效的呼气采样装置的毒菌消杀效果进行检验。有病毒净化功效的呼气采样装置的结构请参照实施例一。

等效检测方法包括以下步骤：

步骤1：将食醋靠近采样口101处，在排气口102检测酸味；

步骤2：在排气口102能闻到酸味后，消毒结构30对导气管道10进行高温消毒，而后在排气口102处检测酸味。

为检验人员的安全，不能直接实验本装置对带有病毒的气溶胶的消杀效果。因此，需要寻求等效测试方法。

经查，乙酸气溶胶分子分解的临界温度是440度，新冠病毒的活性生存环境不会超过60度，在440度的高温下，病毒瞬间即被杀死。那么，如果乙酸经过该设备导气管道10能够被分解，则说明该设备具有消杀病毒的能力。因此，将乙酸能否被该设备所分解作为验证该设备具有消杀能力的等效试验方式。

另外说明的是，感官鉴别能够作为食品质量标准和卫生标准的指标之一。食品应当无毒、无害，符合应有的营养要求，并具有相应的色香味等感官性状。感官鉴别不仅能直接发现食品感官性状在宏观上出现的异常现象，而且当食品感官性状发生微观变化时也能很敏锐地察觉到。可见，食品的感官质量鉴别有着理化和微生物检验方法所不能替代的优越性。在食品的质量标准和卫生标准中，第一项内容一般都是感官指标，因此，通过感官鉴别食品的感官性状存在合理性和科学性。嗅觉是感官鉴别中重要的一部分，嗅觉由嗅神经系统和鼻三叉神经系统参与，嗅感受器接收到外界气味分子时，能够够引发一系列的酶级联反应，实现传导。因此，利用嗅觉对酸味进行检测存在可行性。

步骤1中，在排气口102能够闻到酸味，则说明导气管道10和气流结构20没有被堵塞或其它异常状态，从而能够驱使采样口101处的气体到达排气口102处。

步骤2中，在排气口102不能闻到酸味，则说明乙酸被高温分解。从而说明该设备能够将带有病毒的气体吸入导气管道10并被消杀。由于人体嗅觉的敏感性能够检测到细微的酸味，因此，当闻不到酸味时，基本能够说明乙酸被全部分解。如果闻到酸味，则说明影响杀菌效果的技术参数(电热丝31的功率、风泵的功率、导气管道10的消毒管段12的长度等)仍未匹配到位，或者消毒结构30存在故障。综上分析，本实施例提供的等效检测方法能够对呼气采集装置的毒菌消杀效果进行检验，且操作简单、方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。