本實用新型涉及醫(yī)學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于檢測呼出氣體濃度的裝置。

背景技術(shù)：

人體細(xì)胞在正常的新陳代謝中是不產(chǎn)生氫氣、甲烷氣體的；然而，消化系統(tǒng)中的某些細(xì)菌在酶的作用下，分解碳水化合物會產(chǎn)生氫氣、甲烷等氣體。因此，這兩種氣體的濃度水平可以反映出人體消化系統(tǒng)中這些細(xì)菌的狀態(tài)，進(jìn)而可以判斷與此相關(guān)的消化吸收疾病，例如壞死性小腸炎、小腸細(xì)菌過渡生長、大腸癌、某些蛋白水解酶缺乏乳糖(蔗糖)吸收不良綜合癥等。

由此可知，檢測呼出氣體的濃度是判斷這些疾病的一種重要的臨床手段。但是，目前并沒有相應(yīng)的方法及裝置能夠快速精確的檢測處呼出氣體中氫氣、甲烷氣體等氣體的濃度含量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提出一種呼出氣體檢測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的沒有相應(yīng)的方法及裝置能夠快速精確的檢測處呼出氣體中各氣體濃度含量的。

為達(dá)此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種呼出氣體檢測裝置，包括氣路系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；

所述氣路系統(tǒng)包括氣室，所述氣室通過管路分別連接有進(jìn)樣室和真空泵，所述氣室上還連接有氮氣管路，所述氣室與所述進(jìn)樣室之間的管路上、所述真空泵與所述氣室之間的管路上及所述氮氣管路上均設(shè)有電磁閥；

所述檢測系統(tǒng)包括與所述氣室連接的壓力計及氣體濃度檢測計；

所述控制系統(tǒng)包括控制器，所述控制器與所述真空泵、所述電磁閥、所述壓力計及所述氣體濃度檢測計連接。

進(jìn)一步的，所述氣體濃度檢測計包括氫氣檢測計和甲烷檢測計。

進(jìn)一步的，所述控制器包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)樣室與所述氣室之間的所述管路分別包括第一管路和第二管路，所述第一管路的一端與所述進(jìn)樣室連接，所述第二管路的一端與所述氣室連接，所述電磁閥設(shè)于所述第二管路上；

所述第一管路與所述第二管路之間可拆卸連接，所述第一管路上設(shè)有第一手閥。

進(jìn)一步的，所述第二管路遠(yuǎn)離所述氣室的一端設(shè)有第二手閥。

進(jìn)一步的，所述氣室連接有溫度測量儀。

本實用新型提供的一種呼出氣體檢測裝置，使用時，進(jìn)樣室內(nèi)輸送已經(jīng)采集好的待測氣體，通過檢測系統(tǒng)測得待測氣體中各氣體成分的濃度值，并將該濃度值輸送給控制系統(tǒng)。

該呼出氣體檢測裝置，檢測過程中，采用非在線檢測的方式，預(yù)先收集待測氣體，避免現(xiàn)場檢測時檢測者呼吸方式的擾動影響，同時，采用充氮氣的方式，測量得到不同的目標(biāo)氣體(氫氣、甲烷)的濃度，測量精度更高，使得最終疾病分析結(jié)果更準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1提供的呼出氣體檢測方法的流程框圖；

圖2是本實用新型實施例2提供的呼出氣體檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：

1、氣室；2、進(jìn)樣室；3、真空泵；4、氮氣管路；5、電磁閥；6、控制器；7、壓力計；8、氫氣檢測計；9、甲烷檢測計；10、第一手閥；11、第二手閥；12、溫度測量儀。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。

實施例1

如圖1所示，一種呼出氣體檢測方法，包括以下步驟；

清洗處理：將待測氣室進(jìn)行抽氣、充氮氣操作，重復(fù)抽充至少3次，使氣室內(nèi)除氮氣外無其他成分氣體；

導(dǎo)入待測氣體：將預(yù)先收集的待測氣體導(dǎo)入到進(jìn)樣室中，以備檢測使用；

檢測：將進(jìn)樣室中的待測氣體導(dǎo)入到氣室中，通過氣室中的檢測系統(tǒng)檢測氣體中各成分的濃度及氣室中的壓力；

稀釋檢測：逐次向氣室內(nèi)通入氮氣，并通過氣室中的檢測系統(tǒng)檢測不同壓力、不同稀釋程度下氣體中各成分的濃度。

該檢測方法的特點在于：

1、采用非在線采集的檢測方式，預(yù)先收集待測氣體，檢測時，將待測氣體導(dǎo)入進(jìn)樣室內(nèi)，通過進(jìn)樣室向氣室內(nèi)輸送，此種形式避免檢測者的呼氣方式對檢測產(chǎn)生影響；

2、采用真空泵與氮氣管路相結(jié)合的形式，實現(xiàn)了抽氣和充氣的操作，既能實現(xiàn)清潔處理，且檢測時可對待測氣體進(jìn)行稀釋，測量不同氣壓、不同稀釋濃度下目標(biāo)氣體的濃度，取均值可以得到氣體濃度C_H2和C_CH4。

3、通過檢測系統(tǒng)檢測出待測氣體中目標(biāo)氣體的濃度，具體的，檢測出目標(biāo)氣體的濃度后，將濃度信息傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過使用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)進(jìn)行亞ppm級別的分析檢測，該技術(shù)具有高選擇性、速度快，靈敏度高等優(yōu)點。

檢測完成后，重復(fù)對氣室進(jìn)行清洗處理，清洗完成后關(guān)閉所有與氣室連通的管路。檢測完成后進(jìn)行的清洗處理，其目的是避免下次使用時，積存的氣體對檢測產(chǎn)生影響。而且下一次檢測時，首先進(jìn)行的也是清洗處理，進(jìn)一步的降低的原有氣體對測試結(jié)果的影響，檢測時精度更高。

對氣室進(jìn)行抽氣、充氮氣操作時，抽氣壓力到10Pa以下，充氣壓力到100kPa至120kPa之間。

檢測過程中，待測氣體中的目標(biāo)氣體包括多種，包括氫氣、甲烷等可以評測身體狀況的氣體，其最小檢出濃度為0.1ppm，分辨率為0.1ppm；

實施例2

如圖2所示，一種呼出氣體檢測裝置，包括氣路系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；

氣路系統(tǒng)包括氣室1，氣室1通過管路分別連接有進(jìn)樣室2和真空泵3，氣室1上還連接有氮氣管路4，氣室1與進(jìn)樣室2之間的管路上、真空泵3與氣室1之間的管路上及氮氣管路4上均設(shè)有電磁閥5；

檢測系統(tǒng)包括與氣室1連接的壓力計7及氣體濃度檢測計；

控制系統(tǒng)包括控制器6，控制器6與真空泵3、電磁閥5、壓力計7及氣體濃度檢測計連接。

該呼出氣體檢測裝置的檢測流程是為氣路系統(tǒng)輸送待測氣體，由檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，控制系統(tǒng)控制檢測過程中的動作操作，且進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)分析。

氣體濃度檢測計包括氫氣檢測計8和甲烷檢測計9。該呼出氣體檢測裝置主要檢測氫氣和甲烷的濃度，即相應(yīng)的使用氫氣檢測計8和甲烷檢測計9，若需要檢測其他氣體濃度，也可設(shè)置相應(yīng)的檢測計。

控制器6包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。通過可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)進(jìn)行亞ppm級別的分析檢測，該技術(shù)具有高選擇性、速度快，靈敏度高等優(yōu)點。

進(jìn)樣室2與氣室1之間的管路分別包括第一管路和第二管路，第一管路的一端與進(jìn)樣室2連接，第二管路的一端與氣室1連接，電磁閥5設(shè)于第二管路上；

第一管路與第二管路之間可拆卸連接，第一管路上設(shè)有第一手閥10。

進(jìn)樣室2設(shè)置為可拆卸結(jié)構(gòu)，充氣時，將第一管路與第二管路之間分離，通過第一管路將待測氣體沖入到進(jìn)樣室2中，具體的操作時，第一手閥10處于關(guān)閉狀態(tài)，將第一管路與第二管路分離后，第一管路上連接待測氣體的氣源，之后，打開第一手閥10，待測氣體沖入到進(jìn)樣室2內(nèi)，進(jìn)樣室2為可收縮結(jié)構(gòu)，正常態(tài)體積為0，沖入待測氣體后體積逐漸增大。

待測氣體沖入完畢后，關(guān)閉第一手閥10，并將第一管路與第二管路連通，以備后續(xù)的檢測使用。

第二管路遠(yuǎn)離氣室1的一端設(shè)有第二手閥11。

第二管路與第一管路連通，將待測氣體送入到氣室1內(nèi)，其中，第二管路的由電磁閥5控制，但是，為了進(jìn)一步避免混入其他氣體，在第二管路的端部設(shè)置第二手閥11，避免第一管路與第二管路拆裝過程中，其他成分的氣體進(jìn)入，影響測量精度。

氣室1連接有溫度測量儀12。氣室1上的溫度測量儀12作用是測量氣室1的溫度，整個檢測過程中反饋氣室1的溫度信息，確保檢測可在正常溫度下進(jìn)行，提高測量的準(zhǔn)確性。

具體操作方式：

(1)打開真空泵，關(guān)閉第二手閥和打開第二管路上的電磁閥；控制氮氣管道上的電磁閥和真空泵處的電磁閥，對氣室進(jìn)行抽氣、充氮氣操作，充氣壓力到100kPa至120kPa之間，抽氣壓力到10Pa以下，共充抽3次以上，然后關(guān)閉這三個電磁閥，記錄壓力P；

(2)關(guān)閉第一手閥，并將進(jìn)樣室卸下，之后，開啟第一手閥向進(jìn)樣室內(nèi)通入待測氣體，關(guān)閉第一手閥，將第一管路與第二管路連接，待向氣室充入待測氣體；

(3)打開第一手閥、第二手閥、第二管路上的電磁閥，待測氣體流入氣室，充氣完成后，關(guān)閉這第一手閥和第二手閥，通過氣體濃度檢測系統(tǒng)(讀數(shù)為C_X0’，單位ppm)獲得目標(biāo)氣體的濃度C_X0(x為氣體名稱)，并且氣室壓力P₀；則，

$C_{x0}={C_{x0}}^{\′}*Q={C_{x0}}^{\′}*\frac{P_a{V}_s}{P_a{V}_s+{\mathrm{PV}}_g}$

其中，P_a為大氣壓，V_S為進(jìn)樣室體積，V_g為氣室體積，x為氫氣或者甲烷，Q為初始稀釋系數(shù)，因為反應(yīng)室未充氣時的壓力P＜＜P_a，Q可視為1。

(4)氣室通入不同量的氮氣，壓力為P_i(i為通入氮氣次數(shù)1，2，3，4……)，壓力不可以超過120kPa，氣體檢測儀的讀數(shù)為C_xi’，目標(biāo)氣體濃度為分析數(shù)據(jù)可以得到不同目標(biāo)氣體的濃度C_x；則

其中，P_i為i次用氮氣稀釋后的氣室壓力。通過氮氣稀釋得到不同的目標(biāo)氣體濃度，取均值可以得到氣體濃度C_H2和C_CH4。

(5)重復(fù)步驟(1)，對氣室的腔室進(jìn)行清洗，防止對下次檢測的干擾；關(guān)閉第一手閥和第二手閥及電磁閥，關(guān)閉真空泵，關(guān)閉控制系統(tǒng)。

以上結(jié)合具體實施例描述了本實用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。