呼出气检测单元和检测方法与流程

本发明涉及气体浓度检测，尤其是涉及一种呼出气检测单元和检测方法。

背景技术：

1、no气体作为一种信号分子，在人体多个系统中发挥重要作用，通过对人体呼出气体中no浓度的检测可以确定气道炎症的性质和程度，协助哮喘同时还可以预测肺动脉高压治疗的反应等，因此人体呼出no浓度检测对于临床诊断及疾病发展和疗效监控有重要的意义。

2、近年来发展了许多种针对no气体的检测方法，其中包括电化学法，激光光谱法，气体冷凝法等。但是上述方式都无法实现对no气体高精度，高灵敏度以及快速响应的检测。化学发光原理是no和o3反应生成激发态的no*2，当激发态的no*2跃迁回基态过程中释放能量并发射光子，发射光波长带宽约为600-3000nm，是连续光谱，峰值波长1200nm。其中在o3浓度过量的条件下，no的浓度与光信号成线性相关。反应产生的光信号经过光电探测器，实现光信号到电信号的转换，将得到的电信号进行放大滤波等一系列的处理最终通过电子设备进行显示。化学发光检测相比于其他检测方式，no具有高精度，高灵敏度以及相应时间快等优点。

3、化学发光检测的精度、准确性受多种因素影响，现有结构中进入化学发光反应端的臭氧气体浓度不足、蒸汽分压过大是影响检测结果的重要因素之一。

4、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种呼出气检测单元，通过气路改进，达到提高气体检测准确性的效果，并具有结构简洁、功能集成度高的作用，能够解决上述问题中的至少一种。

2、本发明的第二目的在于提供一种呼出气的检测方法。

3、第一方面，本发明提供了一种呼出气检测单元，包括：臭氧气路、进气通路、出气通路、检测模块、泵和第一气路；

4、所述检测模块包括反应模块和光电倍增管，反应模块用于进行化学发光反应，光电倍增管用于捕获反应模块产生的光子；

5、所述进气通路用于向反应模块通至少含人呼出气的气体；

6、所述出气通路用于将反应模块的废气排出；

7、所述泵用于驱动所述呼出气检测单元各个气路中气体的流动；

8、所述臭氧气路用于向反应模块通至少含臭氧的气体；

9、臭氧气路上设置有渗透式干燥器和臭氧制备装置，渗透式干燥器位于臭氧制备装置上游，渗透式干燥器包括内管和外管，内管与臭氧气路连通；

10、所述第一气路的进气口设置于渗透式干燥器和臭氧制备装置之间的臭氧气路上，第一气路的出气口与渗透式干燥器的外管的进气口连通；所述渗透式干燥器的外管的出气口与泵连通。

11、作为进一步技术方案，所述第一气路上设置有第一限流器，用于限制通过第一气路的干燥空气的流量。

12、作为进一步技术方案，还包括第二气路，所述第二气路的进气口连通于渗透式干燥器和臭氧制备装置之间的臭氧气路上，第二气路的出气口与检测模块的光电倍增管连通。

13、作为进一步技术方案，所述臭氧气路上还设置有空气过滤器和第一流量计，所述空气过滤器位于所述渗透式干燥器的上游，所述第一流量计位于所述臭氧制备装置的上游，用于监控进入臭氧制备装置的气体流量。

14、作为进一步技术方案，所述第二气路上设置有第二限流器，用于限制通过第二气路的干燥空气的流量；

15、所述臭氧气路上还设置有第三限流器，用于限制进入反应模块的含臭氧气体的流量。

16、作为进一步技术方案，所述第一限流器允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；

17、所述第二限流器允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；

18、所述第三限流器允许气体通过的流量为50～100ml/min。

19、作为进一步技术方案，所述出气通路上还设置有废气处理器。

20、作为进一步技术方案，还包括排气通路；排气通路的进气口与所述光电倍增管连通，排气通路的出气口与出气通路连通。

21、作为进一步技术方案，所述泵设于出气通路上；

22、所述渗透式干燥器外管的出气口连通于泵上游的出气通路上；

23、所述废气处理器设于泵上游的出气通路上；

24、所述排气通路的出气口连通于泵上游的出气通路上。

25、作为进一步技术方案，所述进气通路上还设置有第二流量计和第四限流器，所述第二流量计用于监控进入反应模块的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器用于限制进入反应模块的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器允许气体通过的流量为250～400ml/min。

26、作为进一步技术方案，还包括校准气路，用于定期对监测模块进行校准；校准气路与所述进气通路连通；校准气路上依次设置有标气进气口、减压阀、第一电磁阀和第五限流器，所述第五限流器下游的校准气路上开设标气排气口，用于排出多余的标气。

27、作为进一步技术方案，所述检测模块还包括隔热室、散热模块和保温室；

28、所述反应模块包括第一进气管路、第二进气管路、出气管路、预混室、反应室和滤光片；所述第一进气管路的一端与预混室连通，用于向预混室中通入反应气，另一端与臭氧气路连通；所述第二进气管路的一端与预混室连通，用于向预混室中通入待测气体，另一端与进气通路连通；所述出气管路的一端与反应室连通，用于排出反应室中的气体，另一端与出气通路连通；所述反应室一端与预混室连通，另一端敞口；所述滤光片设置于反应室的敞口端；

29、所述预混室的体积为2～10立方厘米；

30、所述隔热室包括隔热箱体和固定于隔热箱体内部的光电倍增管；所述光电倍增管设置于滤光片远离反应室的一侧，用于接收被滤波后的光子；所述隔热箱体用于降低反应模块热量向光电倍增管的传递；

31、所述散热模块用于光电倍增管的散热；

32、所述反应模块和隔热室位于保温室内，用于维持反应模块和隔热室内温度的稳定。

33、第二方面，本发明提供了一种呼出气检测方法，基于上述呼出气检测单元，包括以下步骤：

34、呼出气输入：在泵的驱动下，采集到的呼出气进入进气通路，以恒定流量进入检测模块的反应模块中；

35、臭氧输入：在泵的驱动下，空气进入臭氧气路，经空气过滤器过滤后进入渗透式干燥器的内管进行干燥，经过渗透式干燥器后的干燥空气，一路进入臭氧制备装置，将干燥空气中的o2被转化为o3，然后通过第三限流器后进入检测模块的反应模块中；

36、回流吹扫：经过渗透式干燥器后的干燥空气，还有一路在泵的驱动下通过第一气路回流至渗透式干燥器外管中；

37、干燥吹扫：经过渗透式干燥器后的干燥空气，还有一路在泵的驱动下通过第二气路传输至光电倍增管进行吹扫；

38、排气：反应模块反应后的废气在泵的驱动下通过反应模块的出气口排出进入出气通路，经过废气处理器处理后，经过泵，最终从出气口排出；回流吹扫的气体在泵的驱动下从渗透式干燥器外管的出气口排出进入出气通路，经过泵，最终从出气口排出；干燥吹扫的气体在泵的驱动下从光电倍增管的出气口排出，然后经过排气通路进入出气通路，经过泵，最终从出气口排出。

39、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

40、1.本发明通过第一气路的设置，能将干燥器内管干燥后的气体回流至干燥器外管，进而有效提升干燥器的干燥性能，进一步降低进入臭氧制备装置中气体的水分，进而提高臭氧制备装置制备臭氧的效果，确保制备臭氧的浓度，同时也有效降低了进入反应端的含臭氧气体的水分，避免了对化学发光反应的影响，提高了检测准确性；

41、2.本发明通过泵的位置及管路设计，仅通过一个泵即可控制检测单元各气体通路功能的有效执行；

42、3.本发明通过第二气路的设置，对pmt端形成吹扫，避免冷凝水损坏pmt，延长设备有效使用寿命。