CN118078256B - 一种用于动物呼气采集的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及畜牧技术领域，具体为一种用于动物呼气采集的装置，其包括两个呼吸组件，每个呼吸组件均包括一个主管路，主管路的一端外壁套接有鼻塞件，主管路的另一端连接有出气口和进气口；所述进气口上安装有第一单向阀，使得气体可从进气口进入到主管路中，并阻止主管路中的气体从进气口排出；所述出气口上安装有第二单向阀，使得主管路中的气体可从出气口排出，并阻止空气从出气口进入到主管路中。所提供的用于动物呼气采集的装置，可对动物鼻腔呼出的气体进行针对性的采集，有效确保呼出气体样本的高纯净度，该装置的使用不会对动物的正常活动造成限制，可实现高效的采集。

Description

一种用于动物呼气采集的装置

技术领域

本发明涉及畜牧技术领域，尤其是一种用于动物呼气采集的装置。

背景技术

在畜牧业中，通常需要对动物的健康状况进行监测。常规的监测方式主要包括通过对动物的血液或者***物进行采集检测，从而分析动物的健康状况。目前，利用动物的呼吸样本来确定与健康和疾病相关的变化也已不是一个新概念，即可通过检测分析动物呼出气体的成分及含量来进一步了解动物的健康状况。目标检测成分在动物的呼出气体中含量通常较低，因此，对动物呼出气体的高纯净、可靠的采集是准确有效的了解动物的健康状况的关键。

目前的动物呼气采集方式通常是将动物放置于封闭空间中，经过一定时间后，抽取空间内的空气作为动物呼出气体的样本进行检测。该采集方式存在采样周期较长、样本不够纯净等问题。因此，目前急需更为高效、可靠的采集方式。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种低成本、可便携的用于动物呼气采集的装置，可实现对动物呼出气体的高纯净、高效采集。

本发明提供的一种用于动物呼气采集的装置，包括：

两个呼吸组件，每个呼吸组件均配置为包括一个主管路，所述主管路的一端外壁套接有鼻塞件，主管路的另一端连接有出气口和进气口；所述进气口上安装有第一单向阀，使得气体可从进气口进入到主管路中，并阻止主管路中的气体从进气口排出；所述出气口上安装有第二单向阀，使得主管路中的气体可从出气口排出，并阻止空气从出气口进入到主管路中。

作为优选的，包括安装组件，所述安装组件包括两个安装座，两个所述安装座之间通过可形变的连接件进行连接，以实现两个所述安装座之间的间距可调节；每个呼吸组件中，所述第二单向阀上还连接有出气管路，出气管路的输出端与对应的一个所述安装座连接固定。

作为优选的，每个呼吸组件中，所述主管路的另一端连接一个十字型的四通接头，所述四通接头具有相对置的第一接口和第二接口，以及相对置的第三接口和第四接口；其中，第一接口连接主管路，第二接口作为所述进气口，第三接口作为所述出气口，第四接口连接有储液管。

作为优选的，所述主管路的长度被配置为8-15cm。

作为优选的，所述第一单向阀和第二单向阀均可配置为包括：套管以及设置在套管内的阀结构，阀结构包括环形垫片以及可转动地连接在环形垫片上的活动片，环形垫片的外沿与套管内壁密封贴合固定，活动片转动至与环形垫片贴合时，活动片可对环形垫片的中空部分形成完全覆盖。

作为优选的，所述鼻塞件被配置为气囊或者可形变的软塞。

作为优选的，所述鼻塞件被配置为气囊，所述气囊通过充气管路与充气接头连通，所述充气接头具有相连通的第一充气接口和第二充气接口，第一充气接口与所述充气管路连接，第二充气接口上安装有第三单向阀，第三单向阀允许空气通过第二充气接口进入到充气管路中，并阻止充气管路中的空气从第二充气接口排出。

作为优选的，所述第三单向阀通过第一气管与三通接头的其中一个接口相连接，所述三通接头的另一接口上通过第二气管还连接有第四单向阀；第四单向阀允许外部空气进入到第二气管中，并阻止第二气管中的空气排出到外部。

作为优选的，所述充气管路上设置有用于反馈充气管路内气压状况的气压指示组件。

作为优选的，所述气压指示组件被配置为包括气胀软管以及套设在所述气胀软管外壁的弹性松紧套，气胀软管一端连接充气管路，气胀软管另一端连接充气接头；所述弹性松紧套被配置为通过弹力线将若干个适于与所述气胀软管贴合的弧形片串接而成。

作为优选的，所述出气管路上安装有用于检测出气管路内气体流量的气体流量计。

作为优选的，还包括固定套，所述固定套包括适于套设在动物颈部的第一套件，以及适于套设在动物面部的第二套件；第一套件与第二套件相连接，所述安装组件可拆卸的连接在第二套件上。

相较于相关现有技术，本发明的有益效果至少体现在：

所提供的用于动物呼气采集的装置，可对动物鼻腔呼出的气体进行针对性的采集，有效确保呼出气体样本的高纯净度，为后续的气体成分及含量检测分析提供可靠的基础。此外，在该装置的使用过程，不会对动物的正常活动造成限制，可实现高效的采集，并且该装置还具备了较好的便携性。

附图说明

图1为一种实施例中的呼吸组件的结构示意图；

图2为图1所示结构的剖视图；

图3为呼气时单向阀的开闭状态示意图；

图4为吸气时单向阀的开闭状态示意图；

图5为一种实施例的用于动物呼气采集的装置的结构示意图；

图6为另一种实施例中的呼吸组件的结构示意图；

图7为图6所示结构的剖视图；

图8为一种实施例中的鼻塞件的剖面结构示意图；

图9为另一种实施例中的鼻塞件的剖面结构示意图；

图10为另一种实施例的用于动物呼气采集的装置的结构示意图；

图11为一种实施例中的充气接头连接结构示意图；

图12为一种实施例中的充气连接结构示意图；

图13为一种实施例中的气压指示组件的剖面结构示意图；

图14为一种实施例中的固定套的结构示意图；

图15为另一种实施例的用于动物呼气采集的装置的结构示意图；

图16为用于动物呼气采集的装置与集气装置的连接示意图；

图17为实施例的用于动物呼气采集的装置的使用场景图。

附图标记：

1-主管路、2-鼻塞件、201-气囊、202-软塞、3-进气口、4-出气口、5-第一单向阀、6-第二单向阀、601-套管、602-环形垫片、603-活动片、7-出气管路、8-安装座、9-连接件、10-导管、11-四通接头、12-储液管、13-堵头、14-充气管路、15-充气接头、1501-第一充气接口、1502-第二充气接口、1503-排气口、16-气压指示组件、1601-气胀软管、1602-弧形片、1603-观察罩、17-第三单向阀、18-三通接头、19-第四单向阀、20-第一套件、21-第二套件、22-魔术贴、23-集气装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

目前针对动物呼出气体的采集技术中，通常采用基于具有进气通道和出气通道的动物存放箱装置对小体型动物进行呼气采集。而对于大体型动物的采集对象，采用同样的方式则会存在很多弊端，比如，需要设置较大的封闭空间、采样时间较长以及所采集的气体样本容易受到动物***物散发出的气体的影响等问题。

为了在一定程度上解决目前动物呼出气体采集中存在的问题，尤其是针对大体型动物的呼气采集，下面结合以下具体实施例提供一种用于动物呼气采集的装置。

参阅图1和图2所示，一种实施例的用于动物呼气采集的装置，包括：两个呼吸组件，每个呼吸组件均配置为包括一个主管路1，所述主管路1的一端外壁套接有鼻塞件2，主管路1的另一端连接有出气口4和进气口3；所述进气口3上安装有第一单向阀5，使得气体可从进气口3进入到主管路1中，并阻止主管路1中的气体从进气口3排出；所述出气口4上安装有第二单向阀6，使得主管路1中的气体可从出气口4排出，并阻止空气从出气口4进入到主管路1中。

可以理解的是，在装置使用时，两个呼吸组件的主管路1外壁套接有鼻塞件2的一端被对应放入目标动物的两个鼻道内。其中，鼻塞件2的外形可配置为与目标动物的鼻道相适配，从而使得鼻塞件2贴合目标动物的鼻道，一方面可以起到辅助固定呼吸组件的目的，另一方面还可以确保目标动物从其鼻道呼出的气体可以顺畅进入到呼吸组件的主管路1中，避免或者减少呼出的气体直接从鼻道泄露到外部空气中，提升呼出气体的采集效率。在进气口3上设置第一单向阀5以及在出气口4上设置第二单向阀6，可使得目标动物吸入空气和呼出气体互不影响。此处不对单向阀做特别的限制，能够起到单向通气作用的结构均可被应用。

基于本实施例的装置，可对目标动物鼻腔呼出的气体进行针对性采集，获得较高纯净度的呼出气体，较好的避免了外部吸入空气以及动物口腔呼出的气体的污染。并且，在采集过程中，也几乎不会对目标动物的正常活动（例如进食）造成影响，能够满足不同场景下对目标动物呼气进行采集的需求。

在一些实施例中，第一单向阀5和第二单向阀6可配置为相同的结构，参阅图3和图4所示，以第二单向阀6为例，其包括：套管601以及设置在套管内的阀结构，阀结构包括环形垫片602以及可转动地连接（例如铰接）在环形垫片602上的活动片603，环形垫片602的外沿与套管601内壁密封贴合固定，活动片603转动至与环形垫片602贴合时，活动片603可对环形垫片602的中空部分形成完全覆盖。参阅图3所示，目标动物呼气时，从其鼻道呼出的气体经主管路1后通过出气口输出，此时进气口上的第一单向阀5处于关闭状态。同样的，目标动物吸气时，外界空气从进气口进入，经过主管路1后吸入到目标动物的鼻道中，此时出气口上的第二单向阀6处于关闭状态。本实施例中的第一单向阀和第二单向阀的结构较为简单，通过动物的呼吸气息即可较好的实现开闭控制，具有较强的适用性。

参阅图5所示，在一些实施例中，用于动物呼气采集的装置还包括安装组件，所述安装组件包括两个安装座8，两个所述安装座8之间通过可形变的连接件9进行连接，以实现两个所述安装座8之间的间距可调节；每个呼吸组件中，在第二单向阀6上还连接有出气管路7，出气管路7的输出端与对应的一个所述安装座8连接固定。

在本实施例中，安装组件的设置一方面可以为呼吸组件提供固定，另一方面，通过对安装组件中的两个安装座8的间距调节，可直接或间接的实现对呼吸组件中的两个主管路1的间距调节，从而适应性的匹配目标动物的不同鼻腔结构，避免鼻塞件2伸入目标动物鼻道后对鼻道造成不自然的挤压，以减少对目标动物的影响。

参阅图5所示，在一些实施例中，安装组件中的安装座8被配置为包括安装座本体，安装座本体上具有可提供出气管路7连接的接口一，安装座本体上还具有与接口一相连通的接口二。接口二可提供其它管路的接入，从而可将出气管路输出的气体导出，例如，在接口二处通过导管10连接集气容器或者集气袋，从而实现对动物呼出气体的收集，以作为动物呼气检测的样本。

在一些实施例中，可将呼吸组件中的进气管路和/或主管路配置为软管，从而使得呼吸组件中的两个主管路能够以更为自由的角度放入到目标动物的鼻腔中。

参阅图6和图7所示，在一些实施例中，每个呼吸组件中的主管路1的另一端连接一个十字型的四通接头11，该四通接头11具有相对置的第一接口和第二接口，以及相对置的第三接口和第四接口；其中，第一接口连接主管路1，第二接口作为所述进气口3，第三接口作为所述出气口4，第四接口连接有一端封闭的储液管12，所述储液管上远离第四接口的一端可通过堵头13进行封闭。装置在安装使用状态下，连接于出气口处的第二单向阀6上的出气管路7呈现为连接在主管路1的上方，并向目标动物的头部方向延伸，储液管12朝向主管路1的下方。应该说明的是，动物在呼气过程中，有时还会伴随气体呼出液体分泌物。基于本实施例的装置，随气体呼出的液体分泌物将会沿着主管路1的内壁流入到储液管12中，即可通过储液管12对液体分泌物进行收集，较好的避免了可能出现的液体分泌物对出气管路和/或进气管路上的单向阀造成开闭阻塞的情况，从而进一步保障了管路内通气的顺畅性。

基于本申请发明人的发现，在呼吸组件的具体设置中，当主管路1长度设置过长或者出气口至主管路套接鼻塞件的一端的通道过长时，目标动物在吸气过后容易在主管路1中残留较多的外部吸入空气，目标动物在呼气时则会将该残留的外部空气随同呼出的气体一起排出到出气管路7中，从而会在一定程度上降低从出气管路所采集的呼出气体样本的纯净度。由此，在一些实施例中，所述主管路的长度被配置为8-15cm，或者将出气口至主管路套接鼻塞件的一端的通道长度配置在该范围内。该设置方案尤其适用于以牛作为采集对象时的呼气采集，有助于提升呼出气体采集样本的纯净度。

在一些实施例中，所述鼻塞件被配置为气囊或者可形变的软塞。图8示出了鼻塞件2配置为气囊201时的剖面结构，图9示出了鼻塞件配置为软塞202时的剖面结构。为使得鼻塞件能够较好的贴合目标动物的鼻道，鼻塞件的外形可配置为与目标动物的鼻道相适配，例如，目标动物为牛时，可将鼻塞件外形设置为椭圆形。将鼻塞件设置为气囊或者可形变的软塞形式则可更好的适应异形动物鼻腔结构，减小鼻塞件对目标动物鼻腔造成的不适感。可以理解的是，鼻塞件为中空结构，其可被配置为鼻塞件整体套设在主管路外壁上；或者，配置为鼻塞件的一端与主管路端部套接固定。

参阅图10和图11所示，在一些实施例中，鼻塞件2被配置为包括气囊，所述气囊通过充气管路14与充气接头15连通，所述充气接头15具有相连通的第一充气接口1501和第二充气接口1502，第一充气接口1501与充气管路14连接，第二充气接口1502上安装有第三单向阀，第三单向阀允许空气通过第二充气接口1502进入到充气管路14中，并阻止充气管路14中的空气从第二充气接口1502排出。

可以理解的是，本实施例中，第三单向阀一端连接的是第二充气接口，另一端则可以用于连接外部充气装置，例如电动充气泵或者打气筒，从而使得空气依次通过第二充气接口、第一充气接口以及充气管路后输入到气囊中，实现对气囊的充气操作。

参阅图12所示，在一些实施例中，第三单向阀17通过第一气管与三通接头18的其中一个接口相连接，所述三通接头18的另一接口上通过第二气管还连接有第四单向阀19；第四单向阀19允许外部空气进入到第二气管中，并阻止第二气管中的空气排出到外部。

可以理解的是，在本实施例中，三通接头18的其中两个接口分别通过气管连接第三单向阀17和第四单向阀19，三通接头18的第三个接口则用于连接外部充气设备。在本申请发明人的实践研究中发现，电动充气泵虽然可以实现对气囊的充气，但是，电动充气泵在充气过程中发出的震动以及噪音会对目标动物造成一定程度的惊慌。而基于本实施例的方案，对于充气设备的要求大大降低，也就是说无需采用充气泵或者专门的打气筒。例如，可以采用具有中空的筒身和一个带有活塞的筒柱的针筒注射器结构即可实现充气；具体的，当推动带有活塞的筒柱挤压筒身内空气时，空气依次经过第一气管、充气接头以及充气管路后进入到气囊中，此时，第四单向阀处于关闭状态；当抽拉带有活塞的筒柱时，外部空气通过第二气管吸入后进入到针筒注射器的筒身中，此时，第三单向阀处于关闭状态。

在一些实施例中，所述充气管路上设置有用于反馈充气管路内气压状况的气压指示组件。该气压指示组件可以配置为气压传感器，或者能够基于气压变化呈现出不同状态的可视化组件。

应该说明的是，动物的鼻腔组织通常较为柔软且较为敏感，因此，在以上实施例中，气囊内的空气压力应当控制在合适的范围内，以使得气囊对目标动物鼻腔的挤压力既能确保气囊与鼻道的贴合密闭，同时避免对鼻道过度的挤压而造成动物出现不适反应。实践中，可通过多次对比测试以确定合适的气囊气压。由于充气管路与气囊连通，因此，通过上述气压指示组件即可反馈出气囊气压状况。当气压指示组件指示出达到了所确定的合适气囊气压时，即可停止向气囊内充气。

参阅图11和图13所示，在一些实施例中，所述气压指示组件被配置为包括气胀软管1601以及套设在所述气胀软管外壁的弹性松紧套，气胀软管1601一端连接充气管路14，气胀软管1601另一端连接充气接头的第一充气接口1501；所述弹性松紧套被配置为通过弹力线将若干个适于与所述气胀软管1601外壁贴合的弧形片1602串接而成。具体的，当通过充气管路14向气囊内充气时，随着充气管路14内气压的不断增大，气胀软管1601开始出现径向的膨胀，气胀软管的膨胀使得与各弧形片1602之间出现间隙或者间隙逐渐增大，因此，通过观察该间隙变化即可得知充气管路内的气压状况。进一步的，为了更加直观和准确的观察到充气管路内的气压状况，还可设置刻度线，通过刻度线度量各弧形片之间的间隙变化程度。作为可选的，还可配置一个透明材质的观察罩1603，观察罩1603套设在弹性松紧套外部，且不与弹性松紧套接触。

相比于采用气压传感器作为气压指示组件的方式，本实施例的气压指示组件的设置方式一方面更有利于降低成本，另一方面更为适用于较小的气囊气压要求的实际场景。

参阅图11所示，在一些实施例中，所述充气接头上还设置有可开闭的排气口1503。当充气管路内的气压过大时，可打开所述排气口，将充气管路中的气体从排气口排出，从而降低充气管路内的气压。

在一些实施例中，所述出气管路上安装有用于检测出气管路内气体流量的气体流量计。可以理解的是，目标动物的呼吸过程中，呼气时，从目标动物鼻腔呼出的气体将通过出气管路进行输出，本实施例中所设置的气体流量计可对通过出气管路的呼出气体的流量进行检测，从而可间接的检测出鼻塞件的密封状况。具体的，当通过气体流量计检测到通过出气管路的气体流量较小时，则可能意味着从目标动物鼻腔呼出的气体有一部分未进入到主管路中，而是从鼻腔直接泄露到了外部，此时，可对鼻塞件进行调整，使得鼻塞件与目标动物的鼻道的贴合更为紧密，从而使得从目标动物鼻腔呼出的气体能够尽可能完全的进入到主管路中。

在一些实施例中，用于动物呼气检测的装置还包括固定套，参阅图14所示，所述固定套包括适于套设在动物颈部的第一套件20，以及适于套设在动物面部的第二套件21；第一套件20与第二套件21相连接，安装组件可拆卸的连接在第二套件21上。可以理解的是，实践中，为获得足够的呼出气体检测样本，通常需要保证一定的采集时间。以牛作为目标采集动物为例，至少需确保10分钟以上的持续不间断的呼气采集。鉴于此，基于本实施例中的固定套，可将整个装置以穿戴的方式固定在目标动物身上，既避免了长时间的手持该装置，呼气采集过程中也无需限制目标动物的自由，能够较好的适用于具有较低服从性的牛。进一步的，第一套件和第二套件可配置为套圈大小可调节的套带；如图15中所示，可通过魔术贴22将安装组件的安装座8与第二套件21粘接固定。

如图16中所示，可将本发明实施例的用于动物呼气采集的装置与集气装置23进行连接，具体的，集气装置23可由若干集气袋组成，可通过连接于安装座的接口二处的导管10与集气装置23的进气接口连接，从而对目标动物的呼出气体进行收集。

图17中，以牛作为目标动物，示出了本发明实施例的用于动物呼气采集的装置的使用场景图，该装置具有便携的特性，可穿戴于目标动物身上，呼气采集过程中几乎不影响目标动物的正常活动。

在本发明的实施例的描述中，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。

在本发明的实施例的描述中，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于动物呼气采集的装置，其特征在于：

包括两个呼吸组件，每个呼吸组件均包括一个主管路，所述主管路的一端外壁套接有鼻塞件，主管路的另一端连接有出气口和进气口；

所述进气口上安装有第一单向阀，使得气体可从进气口进入到主管路中，并阻止主管路中的气体从进气口排出；

所述出气口上安装有第二单向阀，使得主管路中的气体可从出气口排出，并阻止空气从出气口进入到主管路中；

所述鼻塞件被配置为气囊，所述气囊通过充气管路与充气接头连通，所述充气接头具有相连通的第一充气接口和第二充气接口，第一充气接口与所述充气管路连接，第二充气接口上安装有第三单向阀，第三单向阀允许空气通过第二充气接口进入到充气管路中，并阻止充气管路中的空气从第二充气接口排出；

设置有用于反馈所述充气管路内气压状况的气压指示组件，所述气压指示组件被配置为包括气胀软管以及套设在所述气胀软管外壁的弹性松紧套，气胀软管一端连接充气管路，气胀软管另一端连接充气接头；所述弹性松紧套被配置为通过弹力线将若干个适于与所述气胀软管贴合的弧形片串接而成。

2.根据权利要求1所述的用于动物呼气采集的装置，其特征在于：还包括安装组件，所述安装组件包括两个安装座，两个所述安装座之间通过可形变的连接件进行连接，以实现两个所述安装座之间的间距可调节；

每个呼吸组件中，所述第二单向阀上还连接有出气管路，出气管路的输出端与对应的一个所述安装座连接固定。

3.根据权利要求1或2所述的用于动物呼气采集的装置，其特征在于：每个呼吸组件中，所述主管路的另一端连接一个十字型的四通接头，所述四通接头具有相对置的第一接口和第二接口，以及相对置的第三接口和第四接口；其中，第一接口连接主管路，第二接口作为所述进气口，第三接口作为所述出气口，第四接口连接有储液管。

4.根据权利要求1或2所述的用于动物呼气采集的装置，其特征在于：所述鼻塞件被配置为气囊或者可形变的软塞。

5.根据权利要求1所述的用于动物呼气采集的装置，其特征在于：所述第三单向阀通过第一气管与三通接头的其中一个接口相连接，所述三通接头的另一接口上通过第二气管还连接有第四单向阀；第四单向阀允许外部空气进入到第二气管中，并阻止第二气管中的空气排出到外部。

6.根据权利要求2所述的用于动物呼气采集的装置，其特征在于：设置有用于检测所述出气管路内气体流量的气体流量计。

7.根据权利要求2所述的用于动物呼气采集的装置，其特征在于：还包括固定套，所述固定套包括适于套设在动物颈部的第一套件，以及适于套设在动物面部的第二套件；第一套件与第二套件相连接，所述安装组件可拆卸的连接在第二套件上。