专利名称：一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，特别涉及一种采用微气室分时选择盘，针对毛细管分离柱中不同时间分离出来的不同的目标成分选择相应高灵敏度的传感器，体积微小的微气室使单一目标气体成分与传感器充分接触，可实现高灵敏度的定量检测的气体分析装置。
背景技术：
目前，国内外对痕量气味进行识别通常采用气体传感器阵列组成的电子鼻或毛细管分离柱结合单一气体传感器等方法，这两种方法都存在其自身的不足。鉴于，电子鼻检测对象气体越来越倾向于多种成分的组合，而现有的不同种类气体传感器又很难被灵活地组合选取成为检测头，从而很难适应电子鼻系统对日益复杂检测对象的测试。采用气体传感器阵列组成的电子鼻，由于要求阵列中的传感器具有一定的交叉敏感性，所以在对痕量气味进行识别时，难以对样本中的单一组分进行定量分析测量。采用毛细管分离柱结合单一气体传感器的方法可以对气体样本中的单一组分进行定量分析测量， 但单一气体传感器存在其局限性，难以对样本中的所有类型物质进行高灵敏度的测量，如利用冷凝的方式吸附物质的SAW气体传感器，难以对小分子量的物质进行测量。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有国际上该研究方法和装置的不足，提供一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置；本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，它包括微气室分时选择盘、气室上盖、毛细管分离柱、吸附管、载气瓶、第一步进电机、第二步进电机和单片机；其中，微气室分时选择盘在气室上盖内、微气室分时选择盘通过连接轴与第一步进电机的输出轴相连、气室上盖通过连接轴与第二步进电机的输出轴相连、气室上盖、毛细管分离柱、吸附管和载气瓶依次通过管道相连、第一步进电机和第二步进电机通过电路与单片机相连。进一步地，所述微气室分时选择盘包括微气室、气体传感器、气体出口和微气室分时选择盘转动轴；其中，微气室、气体出口和微气室分时选择盘转动轴一体形成，微气室位于微气室分时选择盘顶部，气体传感器置于微气室中，气体出口贯穿微气室分时选择盘， 微气室分时选择盘转动轴位于微气室分时选择盘底部。进一步地，所述气室上盖包括毛细管分离柱入口、空气入口、空气出口、步进电机连接孔和清洗腔等；其中，毛细管分离柱入口、空气入口、空气出口、步进电机连接孔、清洗腔都与气室上盖一体形成，毛细管分离柱入口、空气入口和空气出口均与清洗腔相通；毛细管分离柱入口将毛细管分离柱连入气室上盖并与气体传感器对准，空气入口和空气出口分别连接空气瓶和气泵，在气体传感器清洗时作为清洗载气的入口及出口 ；步进电机连接孔与第二步进电机相连。本实用新型相对于现有技术，具有以下技术效果本实用新型提供的一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，实现了气体样本中各种目标成分的高灵敏度的定量检测，传感器组合可选择的多样性实现了可测气体成分的多样性，包括大分子量与小分子量的有机物，微气室分时选择盘针对毛细管分离柱中分离出来的不同目标成分选择相应高灵敏度的传感器，由于进入每个微气室的气体成分单一，微气室体积微小，可使目标气体成分与传感器充分接触，气体传感器为针对目标气体成分选用的高灵敏度传感器，所以可实现对气体样本中的多种目标成分进行高灵敏度的定量检测。
图1是采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置的系统结构图；图2是微气室分时选择盘结构图；图3是气室上盖结构图；图4是气室上盖剖面结构图；图5是传感器清洗过程中的气室结构剖面图；图6是传感器检测过程中的气室结构剖面图；图中，微气室分时选择盘1、气室上盖2、毛细管分离柱3、吸附管4、载气瓶5、第一步进电机6、第二步进电机7、微气室8、气体传感器9、气体出口 10、微气室分时选择盘转动轴11、毛细管分离柱入口 12、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15、清洗腔16、单片机17。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。如图1所示，本实用新型一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置包括微气室分时选择盘1、气室上盖2、毛细管分离柱3、吸附管4、载气瓶5、第一步进电机6、 第二步进电机7和单片机17。其中，微气室分时选择盘1在气室上盖2内、微气室分时选择盘1通过连接轴与第一步进电机6的输出轴相连、气室上盖2通过连接轴与第二步进电机7的输出轴相连、气室上盖2、毛细管分离柱3、吸附管4和载气瓶5依次通过管道相连、 第一步进电机6和第二步进电机7通过电路与单片机17相连。载气瓶5中的载气将吸附管4中富集的气体样本吹入毛细管分离柱3中进行分离。从毛细管分离柱3中分离出来的气体成分通过气室上盖2进入微气室分时选择盘1，与其内相应的气体传感器9充分接触从而产生响应。第一步进电机6控制微气室分时选择盘 1的旋转从而当目标气体成分从毛细管分离柱3中分离出来后选择相应的气体传感器9，实现高灵敏度的定量检测。第二步进电机7控制气室上盖2的上下移动，气室上盖2向上移动则出现清洗腔16，可对气体传感器进行清洗，气室上盖2向下移动至与微气室分时选择盘1贴合，可对气体样本进行检测。单片机17可采用美国德州仪器公司的MSP430F149型号的芯片，但不限于此，单片机17控制第一步进电机6与第二步进电机7的转动从而控制微气室分时选择盘1的转动以及气室上盖2的上下移动。[0020]如图2所示，微气室分时选择盘1包括微气室8、气体传感器9、气体出口 10、微气室分时选择盘转动轴11。其中，微气室8、气体出口 10、微气室分时选择盘转动轴11 一体形成，微气室8位于微气室分时选择盘1顶部，气体传感器9置于微气室8中，气体出口 10 贯穿微气室分时选择盘1，微气室分时选择盘转动轴11位于微气室分时选择盘1底部。检测时可根据目标检测成分的不同在微气室8中放置不同的气体传感器9，并根据几种目标检测成分出现的先后顺序排列气体传感器9的顺序，非目标气体检测成分可通过气体出口 10排除，微气室分时选择盘转动轴11与第一步进电机6连接控制微气室分时选择盘1的转动从而控制检测时序。如图3和图4所示，气室上盖2包括毛细管分离柱入口 12、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15、清洗腔16。其中，毛细管分离柱入口 12、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15、清洗腔16都与气室上盖2 —体形成，毛细管分离柱入口 12、空气入口 13和空气出口 14均与清洗腔16相通。毛细管分离柱入口 12将毛细管分离柱3连入气室上盖2并与气体传感器9对准，空气入口 13和空气出口 14分别连接空气瓶和气泵在气体传感器9清洗时作为清洗载气的入口及出口。步进电机连接孔15与第二步进电机7相连控制气室上盖2的上下移动，从而控制装置在清洗及检测模式中的切换。在清洗过程中， 微气室8可通过清洗腔16与空气入口 13和空气出口 14相连。图5示出传感器清洗过程中的气室结构剖面图。本工作过程涉及到部件包括毛细管分离柱3、微气室8、气体传感器9、气体出口 10、微气室分时选择盘转动轴11、毛细管分离柱入口 12、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15、清洗腔16。毛细管分离柱3 通过毛细管分离柱入口 12与气体传感器9对准，气体传感器9置于微气室8中，微气室分时选择盘转动轴11位于微气室分时选择盘1正下方，气体出口 10、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15与气室上盖2 —体形成，清洗腔16位于气室上盖2内部上壁与微气室分时选择盘1之间。第二步进电机7控制气室上盖2上移与微气室分时选择盘1之间形成清洗腔16， 从空气入口 13通入洁净空气作为清洗气，同时用气泵从空气出口 14向外抽清洗腔16内的气体，则可清除微气室8内残留的气体成分以及气体传感器9表面附着的气体。图6示出传感器检测过程中的气室结构剖面图。本工作过程涉及到部件包括毛细管分离柱3、微气室8、气体传感器9、气体出口 10、微气室分时选择盘转动轴11、毛细管分离柱入口 12、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15。毛细管分离柱3通过毛细管分离柱入口 12与气体传感器9对准，气体传感器9置于微气室8中，微气室分时选择盘转动轴11位于微气室分时选择盘1正下方，气体出口 10、空气入口 13、空气出口 14、步进电机连接孔15与气室上盖2 —体形成。第二步进电机7控制气室上盖2下移与微气室分时选择盘1贴合，则每个微气室 8成为封闭微小气室且彼此独立，当一种目标气体成分从毛细管分离柱3中分离出来时，第一步进电机6控制微气室分时选择盘1转动，使相应的气体传感器9与毛细管分离柱3的出口对准，则目标气体成分进入封闭的微气室8被相应的气体传感器9检测到。目标检测物全部进入相应的微气室8后，第一步进电机6控制微气室分时选择盘1转动使毛细管分离柱3对准气体出口 10，则非目标气体成分从气体出口 10排除，待下一种目标气体成分从毛细管分离柱3中分离出来，第一步进电机6再次控制微气室分时选择盘1转动使毛细管分离柱3出口对准相应的气体传感器9，进行检测，如此循环完成气体样本检测。由于进入每个微气室8的气体成分单一，微气室8体积微小，气体传感器9为针对目标气体成分选用的高灵敏度传感器，所以可实现对气体样本中的多种目标成分进行高灵敏度的定量检测。
权利要求1.一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，其特征在于，它包括微气室分时选择盘(1)、气室上盖(2)、毛细管分离柱(3)、吸附管(4)、载气瓶(5)、第一步进电机 (6)、第二步进电机(7)和单片机(17)；其中，微气室分时选择盘(1)在气室上盖(2)内、微气室分时选择盘(1)通过连接轴与第一步进电机(6)的输出轴相连、气室上盖(2)通过连接轴与第二步进电机(7)的输出轴相连、气室上盖(2)、毛细管分离柱(3)、吸附管(4)和载气瓶(5)依次通过管道相连、第一步进电机(6)和第二步进电机(7)通过电路与单片机(17) 相连。
2.根据权利要求1所述采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，其特征在于， 所述微气室分时选择盘(1)包括微气室(8)、气体传感器(9)、气体出口(10)和微气室分时选择盘转动轴(11);其中，微气室(8)、气体出口( 10)和微气室分时选择盘转动轴(11) 一体形成，微气室(8)位于微气室分时选择盘(1)顶部，气体传感器(9)置于微气室(8)中，气体出口( 10)贯穿微气室分时选择盘(1 )，微气室分时选择盘转动轴(11)位于微气室分时选择盘(1)底部。
3.根据权利要求1所述采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，其特征在于， 所述气室上盖(2)包括毛细管分离柱入口(12)、空气入口(13)、空气出口(14)、步进电机连接孔(15)和清洗腔(16)；其中，毛细管分离柱入口(12)、空气入口(13)、空气出口(14)、 步进电机连接孔(15)、清洗腔(16)都与气室上盖(2) —体形成，毛细管分离柱入口(12)、空气入口(13)和空气出口(14)均与清洗腔(16)相通；毛细管分离柱入口(12)将毛细管分离柱(3)连入气室上盖(2)并与气体传感器(9)对准，空气入口(13)和空气出口(14)分别连接空气瓶和气泵，在气体传感器(9)清洗时作为清洗载气的入口及出口 ；步进电机连接孔 (15)与第二步进电机(7)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种采用微气室阵列分时联用技术的气体分析装置，它包括微气室分时选择盘、气室上盖、毛细管分离柱、吸附管、载气瓶、第一步进电机、第二步进电机、单片机；所述微气室分时选择盘在气室上盖内、微气室分时选择盘通过连接轴与第一步进电机相连、气室上盖通过连接轴与第二步进电机相连、气室上盖通过管路与毛细管分离柱相连、毛细管分离柱通过管路与吸附管相连、吸附管通过管路与载气瓶相连、第一步进电机和第二步进电机通过电路与单片机相连；本实用新型实现了气体样本中各种目标成分的高灵敏度检测。
文档编号G01N1/34GK202057624SQ20112010363
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者余凯, 於锦, 王乐, 王平, 王怡珊, 王林, 王镝, 赵聪 申请人:浙江大学