一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及呼出气体检测技术领域，具体涉及一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置。


背景技术：

2.呼气试验测量的是肠中产生并扩散到体循环中经肺呼出的气体。肠道气体有4种主要来源：吞咽及与食物混合的空气，肠道内的化学反应，血液中气体的扩散和微生物的代谢。健康人的肠道气体主要由二氧化碳(co2)、氢气(h2)、甲烷(ch4)组成。某些肠道菌群可以消耗氢而产生甲烷，从而降低呼出气中氢的含量，甚至造成假阴性的结果，进而降低了氢呼气的准确性。对于非产氢者，将甲烷作为替换目标可提高测试准确性，对呼出气体中的氢气及甲烷气同时测定可降低假阴性的发生率，提升诊断的特异性和敏感性。
3.甲烷氢呼气试验是通过给患者口服一定量的糖类底物(如乳糖、乳果糖等)，待底物在肠道内发酵后，通过检测呼出气体中的二氧化碳、氢气、甲烷等的浓度变化，进行生理或疾病研究的方法，因其具有安全、非入侵性、有效、简单的特点，对临床胃肠病的诊断和筛查具有一定帮助。目前，甲烷氢呼气试验已在检测乳糖不耐受方面、诊断小肠细菌过度生长方面以及大肠癌筛查中取得了很大进展。
4.现阶段甲烷和氢的呼气检测一般采用气相色谱技术、电化学技术、固态传感器技术等检测手段。气相色谱仪是一种用于精确分离复杂样品中化合物的化学分析仪器，但是由于设备复杂昂贵，所需检查时间较长，因而难以实现多样本、大数据的检测需求.而电化学技术使用的氢气传感器是一种化学燃料电池，利用呼出气体中的氢与传感器中的化学物质发生反应，把产生的能量转化成电流.但是由于在检测气体时要消耗传感器内的化学物质，随着检测次数的增加，其结果的稳定性和敏感性将逐渐降低，因此，急需一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置。
6.本实用新型公开了一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置，包括载气气泵、气流缓冲装置、调节阀、流量表、第一干燥模块、第二干燥模块、样气储气装置、色谱柱、甲烷、氢气检测模块、第一两相三通阀、第二两相三通阀和第三两相三通阀；
7.样气入口依次与所述第一干燥模块、所述第一两相三通阀、所述样气储气装置、所述第二两相三通阀连通构成进样气通路，样气通过所述进样气通路储存在所述样气储气装置中；
8.载气入口依次与所述第二干燥模块、所述载气气泵、所述气流缓冲装置、所述调节阀、所述流量表、所述第二两相三通阀、所述样气储气装置、所述第一两相三通阀、所述第三两相三通阀、所述色谱柱和所述甲烷、氢气检测模块连接构成检测通路；载气通过所述气流
缓冲装置后形成稳定流量的气流，通过检测通路将存储在所述样气储气装置中的样气输送至色谱柱和甲烷、氢气检测模块；
9.所述第一两相三通阀、所述第二两相三通阀和所述第三两相三通阀用于切换所述进样气通路和所述检测通路。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述进样气通路还包括用于对样气进行过滤的过滤器，所述过滤器设置在所述第一干燥模块和第一两相三通阀之间。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述检测通路还包括二氧化碳检测模块；
12.所述二氧化碳检测模块设置在所述第三两相三通阀与所述色谱柱之间，用于对呼出气体中二氧化碳浓度进行检测。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述流量表的输出端通过分支管路还与所述第三两相三通阀直接连接，使所述载气入口、第二干燥模块、所述载气气泵、所述调节阀、所述流量表、所述第三两相三通阀、所述二氧化碳检测模块、所述色谱柱和所述甲烷、氢气检测模块构成检测单元清洗通路。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述二氧化碳检测模块为二氧化碳传感器。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述第一干燥模块和所述第二干燥模块均为干燥剂。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述样气储气装置为储气金属管，所述气流缓冲装置为集气瓶。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述第一两相三通阀、所述第二两相三通阀和所述第三两相三通阀均为两相三通电磁阀。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述甲烷、氢气检测模块为mos型传感器。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
20.本实用新型通过设置气流缓冲装置，可以控制载气气泵输出的气流稳定输出，使其带动样气储气装置内的样气稳定通过色谱柱，同时通过设置色谱柱、甲烷、氢气检测模块，通过色谱柱使甲烷和氢气可以不同步的先后通过甲烷、氢气检测模块，使甲烷、氢气检测模块可检测先通过的氢气浓度，再检测通过的甲烷气体的浓度，进一步的提高了甲烷、氢气浓度的检测准确性；
21.本实用新型除对呼出气体中甲烷、氢气进行检测外，还增加了二氧化碳气体检测，实现了对呼出气体中甲烷、氢气和二氧化碳的同时检测，增加了本实用新型的检测效率，为临床医学的检测提高了可靠的数据支持；
22.本实用新型的第一两相三通阀、第二两相三通阀、第三两相三通阀，通过开启和关闭第一两相三通阀、第二两相三通阀、第三两相三通阀不同的气流通道，实现进样气通路和检测通路的切换，提高了呼出气体的检测效率。
附图说明
23.图1为本实用新型公开的一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置的管路连接图；
24.图2为本实用新型公开的一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置的样气气流流向图；
25.图3为本本实用新型公开的一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置的载气气流流向图。
26.图中：
27.1、样气入口；2-1、第一干燥模块；2-2、第二干燥模块；3、过滤器；4、载气气泵；5、集气瓶；6、调节阀；7-1、第一两相三通阀；7-2、第二两相三通阀；7-3、第三两相三通阀；8、储气金属管；9、二氧化碳检测模块；10、色谱柱；11、甲烷、氢气检测模块；12、流量表。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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，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实用新型中的具体含义。
31.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：
32.如图1所示，本实用新型公开了一种可控制气流稳定输出的甲烷、氢气呼出气体检测装置，包括载气气泵4、气流缓冲装置、调节阀6、流量表12、第一干燥模块2-1、第二干燥模块2-2、样气储气装置、色谱柱10、甲烷、氢气检测模块11、第一两相三通阀7-1、第二两相三通阀7-2和第三两相三通阀7-3；样气入口依次与第一干燥模块2-1、第一两相三通阀7-1、样气储气装置、第二两相三通阀7-2连通构成进样气通路，样气通过进样气通路储存在样气储气装置中；载气入口依次与第二干燥模块2-2、载气气泵4、气流缓冲装置、调节阀6、流量表12、第二两相三通阀7-2、样气储气装置、第一两相三通阀7-1、第三两相三通阀7-3、色谱柱10和甲烷、氢气检测模块11连接构成检测通路；载气通过气流缓冲装置后形成稳定流量的气流，通过检测通路将存储在样气储气装置中的样气输送至色谱柱10和甲烷、氢气检测模块11；第一两相三通阀7-1、第二两相三通阀7-2和第三两相三通阀7-3用于切换进样气通路和检测通路。
33.本实用新型通过设置气流缓冲装置，可以控制载气气泵4输出的气流稳定输出，使其带动样气储气装置内的样气稳定通过色谱柱，同时通过设置色谱柱10、甲烷、氢气检测模块11，通过色谱柱10使甲烷和氢气可以不同步的先后通过甲烷、氢气检测模块11，使甲烷、氢气检测模块11可检测先通过的氢气浓度，再检测通过的甲烷气体的浓度，进一步的提高
了甲烷、氢气浓度的检测准确性；通过设置第一两相三通阀7-1、第二两相三通阀7-2、第三两相三通阀7-3，通过开启和关闭第一两相三通阀7-1、第二两相三通阀7-2、第三两相三通阀7-3不同的气流通道，实现进样气通路和检测通路的切换，提高了呼出气体的检测效率。
34.具体的：
35.如图2所示，本实用新型的进样气通路还包括用于对样气进行过滤的过滤器3，过滤器3设置在第一干燥模块2-1和第一两相三通阀7-1之间。
36.进一步的，本实用新型的样气储气装置的一端与第一两相三通阀7-1的排气口连接，另一端与第二两相三通阀7-2的排气口连接，样气入口1依次通过管路与第一干燥模块2-1、过滤器3、第一两相三通阀7-1的进气口连接，通过样气入口1、第一干燥模块2-1、过滤器3、第一两相三通阀7-1、样气储气装置、第二两相三通阀7-2构成进样气通路。本实用新型样气储气装置优选储气金属管8。
37.在实际注入样气时，待检测样气从样气入口1注入，经过第一干燥模块2-1、过滤器3、第一两相三通阀7-1的进气口、储气金属管8、第二两相三通阀7-2的出气口排出，使待检测样气存储在储气金属管8内。
38.进一步的，本实用新型在注入样气时，第一两相三通阀7-1的出气口、第二两相三通阀7-2的进气口处于关闭状态。
39.进一步的，本实用新型的在注入样气时，可通过在进样气通路末端，即第二两相三通阀7-2的出气口处设置吸气泵，通过吸气泵将位于样气入口1处的样气抽取到储气金属管8内；也可通过在样气入口1处利用注射器手动注入样气。
40.如图3所示，本实用新型的检测通路还包括二氧化碳检测模块9，；二氧化碳检测模块9设置在第三两相三通阀7-3和色谱柱10之间，用于对呼出气体中的二氧化碳气体浓度进行检测；
41.进一步的，本实用新型流量表12的设置，使操作人员可以随时关注载气流量，及时调整通过的载气流量值，以达到最佳的检测环境，本实用新型的实际载气流量可根据具体实验要求进行调整。
42.在实际进行气体检测时，载气气泵1的载气经气流缓冲装置、调节阀6、第二两相三通阀7-2的进气口、第二两相三通阀7-2的排气口、储气金属管8、第一两相三通阀7-1的排气口、第一两相三通阀7-1的出气口、第三两相三通阀7-3进气口、第三两相三通阀7-3的排气口，将储存在储气金属管8内的样气输送至二氧化碳检测模块9、色谱柱10和甲烷、氢气检测模块11，实现对呼出气体的检测，本实用新型在气体检测的过程中，第一两相三通阀7-1的进气口和第二两相三通阀7-2的出气口处于关闭状态。本实用新型中气流缓冲装置优选集气瓶，集气瓶5的设置，使当载气气泵4开启后，由载气气泵4提供的载气在通过集气瓶5时候可以进行气流缓冲，进而输出稳定的载气气流，避免由于气流不稳定导致色谱柱10无法正常工作，进一步提高了甲烷、氢气和二氧化碳的检测精确度。
43.进一步的，本实用新型的流量表12的输出端通过分支管路还与第三两相三通阀7-3直接连接，使载气入口、第二干燥模块2-2、载气气泵4、调节阀6、流量表12、第三两相三通阀7-3、二氧化碳检测模块9、色谱柱10和甲烷、氢气检测模块11构成检测单元清洗通路，在实际应用时，可以通过第三两相三通阀7-3的出气口，实现载气直接流入二氧化碳检测模块9、色谱柱10、甲烷、氢气检测模块11，实现对二氧化碳检测模块9、色谱柱10、甲烷、氢气检测
模块11的清洗工作。当同步需要对储气金属管8进行清洗时，也可通过检测通路，完成对出气金属管8以及二氧化碳检测模块9、色谱柱10、甲烷、氢气检测模块11的同步清洗。
44.进一步的，本实用新型的第一干燥模块2-1和第二干燥模块2-2均为干燥剂。
45.进一步的，本实用新型的第一两相三通阀7-1、第二两相三通阀7-2、第三两相三通阀7-3均为两相三通电磁阀。
46.进一步的，本实用新型的二氧化碳检测模块9为二氧化碳传感器，二氧化碳传感器用于检测呼出的样气中的二氧化碳的浓度。
47.进一步的，本实用新型的色谱柱10使用的是固定相haysepq填充物，可以有效的分离氢气和甲烷，使两种气体在通过色谱柱10分离后，先后通过甲烷清洗检测模块11，为保证色谱柱10的有效工作，本实用新型通过设置集气瓶5保证了载气气流的输出稳定性，提高了色谱柱10及甲烷、氢气检测模块11的检测精确性。
48.进一步的，本实用新型的甲烷、氢气检测模块为tgs813、2611系列的mos传感器，对可燃烧气体有着较好的灵敏度，对呼出气体中除氢气与甲烷之外的大部分成分没有明显响应，在一定程度上保证了甲烷、氢气的检测准确性。
49.本实施例的使用方法：
50.1)、待机状态：在待机状态下，载气气泵4处于常开状态，第一两相三通阀7-1的进气口、排气口，第二两相三通阀7-2的出气口、排气口，第三两相三通阀7-3的出气口、排气口处于打开状态，保证二氧化碳检测模块9、色谱柱10和甲烷、氢气检测模块11一直有空气通过；
51.2)、注入样气：操作人员通过利用注射器或吸气泵将待检测样气通过进样气通路存储至储气金属管8内；
52.3)、样气检测：在完成待检测样气收集后，关闭第一两相三通阀7-1的进气口、第二两相三通阀7-2的出气口和第三两相三通阀7-3的出气口，打开第一两相三通阀7-1的出气口、第二两相三通阀7-2的进气口和第三两相三通阀7-3的进气口，使载气通过检测通路将存储在储气金属管8内的待检测样气输送至二氧化碳检测模块9、色谱柱10和甲烷、氢气检测模块11，完成对待检测样气的二氧化碳浓度、甲烷浓度和氢气浓度的检测；
53.4)、清洗排空：检测完毕后，将系统恢复至待机状态且保持一段时间，实现清洗排空工作，也可通过检测单元清洗通路完成对二氧化碳检测模块9、色谱柱10、甲烷、氢气检测模块11的清洗排空工作。
54.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。