本發(fā)明屬于氣體檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地涉及一種多傳感色譜檢測(cè)儀及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在通過(guò)呼吸性氣體快速檢測(cè)診斷疾病、管道泄漏快速診斷、工業(yè)廢氣排放監(jiān)測(cè)以及突發(fā)性爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)毒氣檢測(cè)等領(lǐng)域，都需要大量的高靈敏度、廣譜檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。但在眾多現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)中，大多采用多傳感器集成的檢測(cè)儀或者各種色譜檢測(cè)儀，例如光離子化色譜檢測(cè)儀(gc-pid)、氫火焰離子化色譜檢測(cè)儀(gc-fid)、離子遷移譜色譜法(gc-ims)等。

采用多傳感器集成的檢測(cè)儀，雖然能實(shí)現(xiàn)某些成分的檢測(cè)，但成分之間的干擾很大，如在檢測(cè)h2s時(shí)so2、no2會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果；檢測(cè)c2h6時(shí)ch4會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果；檢測(cè)丙酮時(shí)苯及苯系物會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果(呼出氣體中，丙酮超標(biāo)是糖尿病的早期癥狀)；檢測(cè)氨氣(nh3)時(shí)h2s、no2會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果(腎臟病人一般呼出氣體中nh3濃度很高)。因此，當(dāng)檢測(cè)的混合氣體中含有這些相互干擾的氣體成分時(shí)，就很難確定某成分的具體含量。

采用色譜檢測(cè)儀，由于外圍氣路系統(tǒng)及溫控系統(tǒng)體積大，使得檢測(cè)儀的體積很大，雖然能解決組分相互干擾的問(wèn)題，但其存在體積大、功耗高、分析時(shí)間長(zhǎng)、操作復(fù)雜以及高成本等問(wèn)題，這極大限制了色譜檢測(cè)儀的廣泛應(yīng)用，使得色譜檢測(cè)儀很難推廣普及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提出一種多傳感色譜檢測(cè)儀及其檢測(cè)方法，用于解決以上技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種多傳感色譜檢測(cè)儀，包括依次連接的電磁閥、檢測(cè)支路和傳感陣列，檢測(cè)支路至少為一條，每一條檢測(cè)支路包括色譜柱，其中：

色譜柱，用于對(duì)進(jìn)入檢測(cè)支路的氣體樣品進(jìn)行成分分離得到分離的待檢測(cè)氣體；

電磁閥，用于控制氣體樣品進(jìn)入色譜柱；并用于控制經(jīng)色譜柱分離得到的分離的待檢測(cè)氣體，逐一地傳輸至傳感陣列；

傳感陣列，用于檢測(cè)分離的待檢測(cè)氣體，得到檢測(cè)結(jié)果。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述檢測(cè)支路有多條，且不同檢測(cè)支路中的色譜柱填充有不同的固定相。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述色譜柱包括微型色譜柱、毛細(xì)色譜柱或填充柱。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理單元，與傳感陣列連接，用于采集、處理、并顯示傳感陣列的檢測(cè)結(jié)果，逐一得到氣體樣品中分離的待檢測(cè)氣體的含量。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

與檢測(cè)支路并行的參考支路，通過(guò)控制電磁閥，選擇控制氣體樣品只通過(guò)該參考支路傳輸至傳感陣列，檢測(cè)得到待檢測(cè)氣體的總量。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述每一條檢測(cè)支路還包括：

單向閥，位于色譜柱和傳感陣列之間。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

干燥凈化裝置，位于電磁閥之前的氣體管路中，用于干燥和凈化氣體樣品。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括位于電磁閥之前的氣體管路中的氣體入口和氣泵，其中：

氣泵，用于將氣體樣品、驅(qū)動(dòng)氣體通過(guò)氣體入口輸送到氣體管路中。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

富集器，位于電磁閥之前的氣體管路中，用于提高進(jìn)入檢測(cè)支路的氣體樣品的濃度；

其中，富集器內(nèi)填充的吸附劑材料與待檢測(cè)氣體相匹配。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述傳感陣列包括單個(gè)氣體傳感器、單個(gè)檢測(cè)器和/或幾種氣體傳感器組成的分立/集成結(jié)構(gòu)；其中，氣體傳感器包括金屬氧化物傳感器、半導(dǎo)體型傳感器、電化學(xué)傳感器、催化燃燒式傳感器、光離子化檢測(cè)器、氫火焰離子化檢測(cè)器、氦離子化檢測(cè)器、熱導(dǎo)式傳感器或紅外線傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種多傳感色譜檢測(cè)方法，采用上述的多傳感色譜檢測(cè)儀，包括以下步驟：

步驟1、開(kāi)啟并控制電磁閥，使氣體樣品進(jìn)入至少一條檢測(cè)支路中；待0.5～3秒后，關(guān)閉電磁閥；

步驟2、再次開(kāi)啟電磁閥，引入驅(qū)動(dòng)氣體，該驅(qū)動(dòng)氣體驅(qū)使經(jīng)由色譜柱分離氣體樣品而得到的分離的待檢測(cè)氣體逐一傳輸至傳感陣列；

步驟3、傳感陣列檢測(cè)分離的待檢測(cè)氣體，得到氣體樣品中分離的待檢測(cè)氣體的含量。

本發(fā)明提出的多傳感色譜檢測(cè)儀及其檢測(cè)方法，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過(guò)控制電磁閥，可將氣體樣品推入至色譜柱中，氣體樣品在色譜柱中實(shí)現(xiàn)成分分離，再將分離的成分逐一傳輸至傳感陣列中，從而避免了待檢測(cè)氣體中除檢測(cè)成分外的其他成分的干擾，精準(zhǔn)確定檢測(cè)成分的具體含量，且檢測(cè)分析時(shí)間不超過(guò)5分鐘，因此可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合氣體的無(wú)干擾快速高靈敏度檢測(cè)；

2、本發(fā)明去掉了傳統(tǒng)色譜儀所需要的載氣系統(tǒng)，只需要通過(guò)控制電磁閥，即可引入驅(qū)動(dòng)氣體(純凈空氣或污染輕的空氣)作為載氣，使得檢測(cè)儀的整體重量不超過(guò)2kg，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低及體積微小的特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的集成度與便捷性，可以實(shí)現(xiàn)便攜式/手持式，易于在多領(lǐng)域廣泛使用；

3、本發(fā)明可設(shè)置多條檢測(cè)支路，通過(guò)電磁閥切換不同的支路，且不同支路中的色譜柱特異性不一樣，從而可實(shí)現(xiàn)不同的易干擾氣體的分離，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合氣的高分辨率檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明再一實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明又一實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

【附圖標(biāo)記說(shuō)明】

1-進(jìn)氣口；2-干燥凈化裝置；

3-泵；4-電磁閥；

5-檢測(cè)支路；6-參考支路；

7-傳感陣列；8-信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理單元；

9-色譜柱；10-單向閥；

11-富集器。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

為了解決呼吸性氣體的檢測(cè)、管道泄漏檢測(cè)及突發(fā)性爆炸事故現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等領(lǐng)域，對(duì)高靈敏、無(wú)干擾、微型化快速檢測(cè)的迫切需求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種多傳感色譜檢測(cè)儀，在結(jié)構(gòu)上具有以下改進(jìn)：1、去掉了傳統(tǒng)色譜儀所需要的載氣系統(tǒng)，大幅減小了系統(tǒng)的體積與重量；2、在傳感器之前集成快速分離色譜柱，利用色譜的強(qiáng)大分離能力來(lái)解決氣體之間的相互干擾問(wèn)題；3、利用海量的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)寬范圍有毒有害氣體的高靈敏檢測(cè)。經(jīng)上述設(shè)計(jì)后的多氣體檢測(cè)色譜儀，其重量不超過(guò)2kg，一次分析時(shí)間不超過(guò)5分鐘，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合氣體無(wú)干擾快速高靈敏檢測(cè)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種多傳感色譜檢測(cè)儀，包括依次連接的電磁閥、檢測(cè)支路和傳感陣列，檢測(cè)支路至少為一條，每一條檢測(cè)支路包括色譜柱，其中：

色譜柱，用于對(duì)進(jìn)入檢測(cè)支路的氣體樣品進(jìn)行成分分離得到分離的待檢測(cè)氣體；

電磁閥，用于控制氣體樣品進(jìn)入色譜柱；并用于控制經(jīng)色譜柱分離得到的分離的待檢測(cè)氣體，逐一地傳輸至傳感陣列；

傳感陣列，用于檢測(cè)分離的待檢測(cè)氣體，得到檢測(cè)結(jié)果。

具體地，傳感陣列用于定性/定量檢測(cè)分離的待檢測(cè)氣體的名稱及質(zhì)量濃度。

因此，本發(fā)明通過(guò)控制電磁閥，可將氣體樣品推入至色譜柱中，氣體樣品在色譜柱中實(shí)現(xiàn)成分分離，從而將分離的成分逐一傳輸至傳感陣列中，從而避免了待檢測(cè)氣體中除檢測(cè)成分外的其他成分的干擾，精準(zhǔn)確定檢測(cè)成分的具體含量，且檢測(cè)分析時(shí)間不超過(guò)5分鐘，因此可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合氣體的無(wú)干擾快速高靈敏度檢測(cè)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理單元，與傳感陣列連接，用于采集、處理、并顯示傳感陣列的檢測(cè)結(jié)果，逐一得到氣體樣品中分離的待檢測(cè)氣體的含量。從而可用于作為環(huán)境情況判斷或疾病診斷等的依據(jù)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀，還包括與檢測(cè)支路并行的參考支路，通過(guò)控制電磁閥，選擇控制氣體樣品只通過(guò)該參考支路傳輸至傳感陣列，檢測(cè)得到待檢測(cè)氣體的總量，以作為分析得到氣體樣品中待檢測(cè)氣體含量的參考值。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，每一條所述檢測(cè)支路還包括：位于所述色譜柱和傳感陣列之間的單向閥；從而可防止參考支路導(dǎo)通時(shí)，待檢測(cè)氣體回流至檢測(cè)支路中，從而避免了分析的失效。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

干燥凈化裝置，位于電磁閥之前的氣體管路中，用于干燥和凈化氣體樣品；主要是濾掉細(xì)顆粒物。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括位于電磁閥之前的氣體管路中的氣體入口和氣泵，其中：

氣泵，用于將氣體樣品、驅(qū)動(dòng)氣體通過(guò)氣體入口輸送到氣體管路中。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述多傳感色譜檢測(cè)儀還包括：

富集器，用于提高進(jìn)入檢測(cè)支路的氣體樣品的濃度；

其中，富集器可以是傳統(tǒng)富集器，也可以是微型富集器，富集器內(nèi)填充的吸附劑材料與氣體樣品中待檢測(cè)氣體相匹配，例如可以為用于富集有機(jī)氣體(vocs)、硫化物、氮化物等氣體的2，6-二苯呋喃多孔聚合物樹(shù)脂(tenax-ta)、活性炭carbopackx、碳納米管等。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述傳感陣列包括單個(gè)氣體傳感器、單個(gè)檢測(cè)器和/或幾種氣體傳感器組成的分立/集成結(jié)構(gòu)；其中，氣體傳感器包括金屬氧化物傳感器、半導(dǎo)體型傳感器、電化學(xué)傳感器、催化燃燒式傳感器、光離子化檢測(cè)器、氫火焰離子化檢測(cè)器、氦離子化檢測(cè)器、熱導(dǎo)式傳感器或紅外線傳感器。通過(guò)設(shè)置海量的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)寬范圍有毒有害氣體的高靈敏檢測(cè)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述檢測(cè)支路具有多條，通過(guò)控制電磁閥，切換不同的支路，不同檢測(cè)支路中的色譜柱填充有不同的固定相，從而可實(shí)現(xiàn)不同的易干擾氣體的分離，實(shí)現(xiàn)干擾混合氣的高分辨率檢測(cè)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述色譜柱包括微型色譜柱、毛細(xì)色譜柱或填充柱。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種多傳感色譜檢測(cè)方法，采用上述的多傳感色譜檢測(cè)儀，包括以下步驟：

步驟1、開(kāi)啟并控制電磁閥，使氣體樣品進(jìn)入至少一條檢測(cè)支路中；待0.5～3秒后，關(guān)閉電磁閥；

步驟2、再次開(kāi)啟電磁閥，引入驅(qū)動(dòng)氣體，該驅(qū)動(dòng)氣體驅(qū)使經(jīng)由色譜柱分離氣體樣品而得到的分離的待檢測(cè)氣體逐一傳輸至傳感陣列；

步驟3、傳感陣列檢測(cè)分離的待檢測(cè)氣體，得到氣體樣品中分離的待檢測(cè)氣體的含量。

因此，本發(fā)明提出的多傳感色譜檢測(cè)方法，只需要將氣體入口接入驅(qū)動(dòng)氣體(純凈空氣源或污染輕的空氣源)，并控制電磁閥，即可引入純凈空氣或污染輕的空氣作為載氣，使得檢測(cè)儀的整體重量不超過(guò)2kg，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低及體積微小的特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的集成度與便捷性，可以實(shí)現(xiàn)便攜式/手持式，易于在多領(lǐng)域廣泛使用；

以下通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提出的多傳感色譜檢測(cè)儀及檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例提出一種多傳感色譜檢測(cè)儀，其主要結(jié)構(gòu)有：氣體入口1、空氣干燥凈化裝置2、氣泵3、電磁閥4、一條檢測(cè)支路5、一條參考支路6、傳感陣列7、信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8；其中檢測(cè)支路5中設(shè)置有色譜柱9和單向閥10，各組成部件均通過(guò)氣體管路連接。

本實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀的工作原理即檢測(cè)方法為：

步驟1、開(kāi)啟并控制電磁閥4，使氣體樣品進(jìn)入檢測(cè)支路5中；待1秒后，關(guān)閉電磁閥，將氣體樣品封閉在檢測(cè)支路的電磁閥4和色譜柱9之間的氣體管路中；具體的包括以下步驟：

步驟1-1、首先打開(kāi)氣泵3，經(jīng)由氣體入口1從待測(cè)點(diǎn)(污染源)取樣品，經(jīng)空氣干燥凈化裝置2后，樣品被干燥和凈化(主要是濾掉細(xì)顆粒物)，控制電磁閥4切換至參考支路6，則樣品經(jīng)電磁閥4(兩位三通)及參考支路6后被輸送到傳感陣列7，傳感陣列7可以測(cè)出樣品中某些成分的含量，而對(duì)于一些相互干擾較大的組分，此時(shí)只能測(cè)出它們的總量；

步驟1-2、再次打開(kāi)電磁閥4，從污染源取一定量的樣品進(jìn)入電磁閥4與檢測(cè)支路5中色譜柱9之間的氣體管路中，立即關(guān)閉電磁閥4(電磁閥工作的時(shí)間1秒)，此時(shí)所采集的樣品被封閉在電磁閥4與檢測(cè)支路5中色譜柱9之間的氣體管路中；

步驟2、再次開(kāi)啟電磁閥4，引入純凈空氣或污染輕的空氣，將氣體樣品推入至色譜柱9中，色譜柱9對(duì)氣體樣品進(jìn)行成分分離得到分離的待檢測(cè)氣體，并將分離的待檢測(cè)氣體逐一傳輸至傳感陣列7；

具體的，將氣體入口1移開(kāi)污染源氣體，選擇吸入沒(méi)有污染或污染較輕(可以通過(guò)傳感陣列可以判斷)的空氣，再打開(kāi)電磁閥4，純凈的空氣推動(dòng)之前被封閉在電磁閥4與檢測(cè)支路5中色譜柱9之間的氣體管路中的樣品(污染氣體)進(jìn)入色譜柱9，被色譜柱9分離，被分離的成分再逐一進(jìn)入傳感器陣列7，被一一無(wú)干擾檢測(cè)；這種無(wú)干擾檢測(cè)技術(shù)，在于結(jié)構(gòu)巧妙且簡(jiǎn)單，儀器體積小，攜帶非常方便，比較傳統(tǒng)的色譜檢測(cè)儀，具有非常大的體積及成本優(yōu)勢(shì)；

步驟3、傳感陣列7逐一檢測(cè)分離的待檢測(cè)氣體，逐一得到氣體樣品中分離的待檢測(cè)氣體的含量。

之后，信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8采集、處理并顯示傳感陣列7檢測(cè)得到的結(jié)果，逐一得出樣品(污染氣體)中分離的待檢測(cè)氣體的含量，從而用于疾病診斷或環(huán)境情況分析等。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例提出一種多傳感色譜檢測(cè)儀，與實(shí)施例1中的多傳感色譜檢測(cè)儀相比，區(qū)別僅在于去掉了參考支路6。

其具體工作過(guò)程：打開(kāi)電磁閥4，從污染源取一定量的樣品進(jìn)入電磁閥4與檢測(cè)支路5中色譜柱9之間的氣體管路中后，立即關(guān)閉電磁閥4，樣品不再?gòu)纳V柱9所在的檢測(cè)支路進(jìn)入；這時(shí)將氣體入口1移開(kāi)污染源氣體，選擇吸入沒(méi)有污染或污染較輕(可以通過(guò)傳感陣列可以判斷)的空氣，再打開(kāi)電磁閥4，純凈的空氣推動(dòng)之前被封閉在電磁閥4與檢測(cè)支路5中色譜柱9之間的氣體管路中的樣品(污染氣體)進(jìn)入色譜柱9，樣品(污染氣體)被色譜柱9分離，被分離的成分再逐一進(jìn)入傳感器陣列7，被一一無(wú)干擾檢測(cè)，信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)8根據(jù)傳感陣列7檢測(cè)得到的結(jié)果，分析得出樣品(污染氣體)中分離的待檢測(cè)成分的含量。

實(shí)施例3

如圖3所示，本實(shí)施例提出一種多傳感色譜檢測(cè)儀，其與實(shí)施例1中的多傳感色譜檢測(cè)儀相比，區(qū)別僅在于本實(shí)施例中的檢測(cè)支路5為三條，且每條檢測(cè)支路5中均具有一色譜柱9和單向閥10，且不同支路中的色譜柱填充有不同的固定相。

通過(guò)電磁閥4切換不同的支路，由于不同檢測(cè)支路中的色譜柱特異性不一樣(即填充有不同的固定相)，因此可以實(shí)現(xiàn)不同易干擾氣體的分離(如h2s和so2、ch4和c2h6、甲醛和苯系物等)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜污染源無(wú)干擾快速檢測(cè)。

實(shí)施例4

如圖4所示，本實(shí)施例提出一種多傳感色譜檢測(cè)儀，其與實(shí)施例1中的多傳感色譜檢測(cè)儀相比，區(qū)別僅在于本實(shí)施例中的多傳感色譜檢測(cè)儀在空氣干燥凈化裝置2和氣泵3之間添加了富集器11。

因此如果本實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀用于對(duì)呼吸性氣體進(jìn)行檢測(cè)，則由于待測(cè)氣體的濃度較低，通過(guò)富集器11的富集來(lái)提高待測(cè)氣體的濃度。

綜上所述，以下列舉的實(shí)施例提出的多傳感色譜檢測(cè)儀，具有以下特征：

1、可以不通過(guò)色譜柱直接檢測(cè)某些成分，也可通過(guò)色譜柱檢測(cè)含有易干擾的有毒有害氣體；

2、可以通過(guò)電磁閥的切換通道，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜氣體無(wú)干擾檢測(cè)檢測(cè)；

3、檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、成本低，可以實(shí)現(xiàn)便攜式/手持式，易于在多領(lǐng)域廣泛使用；

4、利用電磁閥的切換，采用空氣做載氣，極大減小了系統(tǒng)體積，提高了系統(tǒng)集成度與便捷性。

需要說(shuō)明的是，以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。