一种呼出气体多组分检测仪器的制作方法

本技术属于呼气检测领域，尤其涉及一种呼出气体多组分检测仪器。

背景技术：

1、甲烷氢气呼气测试是一种无创、快速、简单、经济的间接诊断方法。人体产生的甲烷和氢气都是由肠道细菌产生，大约80％的甲烷和氢气通过消化系统排出，20％通过呼吸系统排出，因此在呼气中可以测量到甲烷和氢气。现有的肠道疾病诊断方法金标准一般都具有侵入性，而呼气试验则因其简单无创的特点，正在被逐渐应用于临床诊断上，其中美国胃肠病学会在sibo临床指南中推荐以呼气试验为临床诊断sibo的方法。

2、目前呼气检测技术一般采用气相色谱质谱联用技术、sift-ms，ptr-ms以及传感器阵列等检测手段。气相色谱质谱联用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，但是其设备昂贵，操作复杂，难以移动，所需检查和分析时间较长，因此很难实现临床上多样本、大数据的检测需求。而sift-ms，ptr-ms等检测技术，可以实现实时在线检测，但成本高昂，而且对于呼气中的一些无机挥发性气体标志物难以检测出。同时，上述技术通常需要对样品进行浓缩和富集，该过程中容易丢失大量具有疾病相关性的分子，尤其是无机挥发性标志物。此外，富集浓缩后解吸再进行测试与分析，耗时长，不利于快速诊断筛查/反馈结果。

3、同时目前单纯的甲烷氢气呼气试验应用于肠道疾病患者仍存在假阴性结果。研究发现，肠道内存在产甲烷菌和产硫化氢菌，二者会消耗氢气来产生甲烷和硫化氢，因此单独测试甲烷和氢气的浓度容易导致诊断出现假阴性结果。但目前硫化氢没有被包含在现在的呼气测试中。

4、由此，为了实现对肠道疾病的快速、准确、无创的诊断，同时满足大规模的临床需求，需要解决仪器笨重、操作复杂，检测分析时间长的问题，同时还要解决呼气测试中呼气标志物单一带来的诊断结果不准确的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于解决上述检测手段中仪器庞大、操作复杂、检测周期长、检测结果误差大、用户交互不友好等问题，提出了在现有的甲烷氢气呼气测试中加入了硫化氢浓度测定，利用传感器阵列，可以快速同时检测甲烷、氢、硫化氢和二氧化碳多种气体，且操作简便，准确性、稳定性、重复性好，有利于大规模临床应用推广的小型一体化检测仪器。

2、本实用新型由几个模块组成。包括：

3、呼气采集与预处理模块、样品定量采样模块、传感器检测模块、载气前处理模块和控制模块；

4、所述呼气采集与预处理模块用于采集和过滤样本气；

5、所述样品定量采样模块包括依次连接的第一控制阀、样品环、第二控制阀、第一流量传感器、第一流量控制阀和进样泵；所述第一控制阀的第一进口与所述呼气采集与预处理模块的出气端连接，第二进口与传感器检测模块连接，第三进口与所述样品环进气端连接；所述第二控制阀的第一进口与载气前处理模块的出气端连接，第二进口与第一流量传感器连接，第三进口与所述样品环的出气端连接；所述第一流量控制阀的进气端与第一流量传感器连接，出气端与进样泵进气端连接；所述进样泵的出气端与大气连接；

6、所述传感器检测模块包括依次连接的第三控制阀、二氧化碳传感器、色谱柱、传感气室和温度控制模块；所述第三控制阀的第一进口与所述载气前处理模块的出气端连接，第二进口与所述样品定量采样模块的第一控制阀的第二进口连接，第三进口与所述二氧化碳传感器的进气端连接；所述二氧化碳传感器与色谱柱的进气端连接，所述色谱柱出气端与所述传感气室进气口连接，所述传感气室内部包括：甲烷传感器阵列、氢气传感器阵列和硫化氢传感器阵列；所述传感气室内的传感器阵列为红外传感器、金属氧化物半导体传感器或电化学传感器，每个传感器阵列包括2个或多个传感器；所述传感气室出气口与大气连接；

7、所述载气前处理模块进气端与大气连接，出气端与第三控制阀连接，用于对环境气过滤所述控制模块包括控制装置启停的开关和用于输出传感器检测结果的显示模块。

8、进一步地，所述呼气采集与预处理模块包括呼气采集袋和呼气预处理单元，所述呼气预处理单元包括依次置于检测气路前的干燥过滤管和置于检测气路管道内的检测气前处理过滤膜。

9、进一步地，所述呼气采集袋包含呼气采集咬嘴和特殊涂层采气袋，所述呼气采集袋咬嘴和特殊涂层采气袋是分别独立的，通过螺纹连接；所述呼气采集袋咬嘴上设有收集呼气前段气体的咬嘴气袋。

10、进一步地，所述色谱柱的填充物和长度根据不同的气体检测目标进行更换。

11、进一步地，所述温度控制模块包括与气室连接的温度反馈装置和加热装置；所述温度反馈装置是各类温度传感器，通过埋入气室内部、置于气室表面或环绕气室检测气室的温度；所述加热装置用于加热气室或者加热检测气体保持恒温。

12、进一步地，载气前处理模块包括置于依次连接的干燥过滤瓶、载气泵、第二流量控制阀和第二流量传感器；所述干燥过滤瓶的进气端与大气连接，出气端与载气泵的进气端连接，内置变色硅胶和分子筛；所述载气泵的出气端与第二流量控制阀的进气端连接，所述第二流量控制阀的出气端与第二流量传感器的进气端连接，第二流量传感器的出气端作为载气前处理模块的出气端与第二控制阀的第一进口和第三控制阀的第一进口连接。

13、进一步地，所述载气前处理模块还包括气泵温度控制装置，包括与气泵连接的温度反馈装置及降温装置；所述温度反馈装置是连接在气泵表面的温度传感器，降温装置是安装在载气泵上的风扇。

14、进一步地，所述控制模块内还包括存储模块，用于将检测结果存储。

15、进一步地，该仪器还包括箱体外壳，所述控制模块中的显示模块和开关镶嵌于箱体外壳前面板上，所述呼气采集与预处理模块、样品定量采样模块、传感器检测模块和载气前处理模块安装在箱体外壳内。

16、本实用新型的有益效果：

17、通过对仪器模块化的设计，方便了对仪器进行维护和升级，同时可以组装成较便携的小型仪器，相比于以前的大型仪器，更加方便用户进行呼气测试。同时对呼出气的处理过程，通过直接将呼出气只经过干燥过滤的方式进行检测，减少了前处理的时间，更多保留了呼出气中的痕量微量成分，基本保留了呼出气的原始状态，有利于提升气体检测的准确度；所测响应动力学曲线以当期环境气空气为基线，扣除背景气体对呼气检测的影响，增强了呼气信号的直接关联性，提高测试及辨别的准确。温度控制和流量控制的加入，保证了传感器始终工作在同一稳定的状态下，使检测结果的重复性和稳定性得到了保证。同时，传感器阵列的多组分检测，可以对多种疾病如肠道疾病和口腔疾病进行诊断，可以为临床疾病早期筛查提供参考。

技术特征：

1.一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，该仪器包括：呼气采集与预处理模块、样品定量采样模块、传感器检测模块、载气前处理模块和控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，所述呼气采集与预处理模块包括呼气采集袋和呼气预处理单元，所述呼气预处理单元包括依次置于检测气路前的干燥过滤管和置于检测气路管道内的检测气前处理过滤膜。

3.根据权利要求2所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，所述呼气采集袋包含呼气采集咬嘴和特殊涂层采气袋，所述呼气采集袋咬嘴和特殊涂层采气袋是分别独立的，通过螺纹连接；所述呼气采集袋咬嘴上设有收集呼气前段气体的咬嘴气袋。

4.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，所述色谱柱的填充物和长度根据不同的气体检测目标进行更换。

5.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，所述温度控制模块包括与气室连接的温度反馈装置和加热装置；所述温度反馈装置是各类温度传感器，通过埋入气室内部、置于气室表面或环绕气室检测气室的温度；所述加热装置用于加热气室或者加热检测气体保持恒温。

6.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，载气前处理模块包括置于依次连接的干燥过滤瓶、载气泵、第二流量控制阀和第二流量传感器；所述干燥过滤瓶的进气端与大气连接，出气端与载气泵的进气端连接，内置变色硅胶和分子筛；所述载气泵的出气端与第二流量控制阀的进气端连接，所述第二流量控制阀的出气端与第二流量传感器的进气端连接，第二流量传感器的出气端作为载气前处理模块的出气端与第二控制阀的第一进口和第三控制阀的第一进口连接。

7.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，所述载气前处理模块还包括气泵温度控制装置，包括与气泵连接的温度反馈装置及降温装置；所述温度反馈装置是连接在气泵表面的温度传感器，降温装置是安装在载气泵上的风扇。

8.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，所述控制模块内还包括存储模块，用于将检测结果存储。

9.根据权利要求1所述的一种呼出气体多组分检测仪器，其特征在于，该仪器还包括箱体外壳，所述控制模块中的显示模块和开关镶嵌于箱体外壳前面板上，所述呼气采集与预处理模块、样品定量采样模块、传感器检测模块和载气前处理模块安装在箱体外壳内。

技术总结
本技术公开了一种呼出气体多组分检测仪器，包括呼气采集与预处理模块、样品定量采样模块、传感器检测模块、载气前处理模块和控制模块；通过对仪器模块化的设计，方便了对仪器进行维护和升级；通过直接将呼出气只经过干燥过滤的方式进行检测，减少了前处理的时间，更多保留了呼出气中的痕量微量成分，基本保留了呼出气的原始状态，有利于提升气体检测的准确度所述传感器检测模块中传感气室内部包括：甲烷传感器阵列、氢气传感器阵列和硫化氢传感器阵列；传感气室内的传感器阵列为红外传感器、金属氧化物半导体传感器或电化学传感器；传感器阵列的多组分检测，可以对多种疾病如肠道疾病和口腔疾病进行诊断，可以为临床疾病早期筛查提供参考。

技术研发人员：牟石盟,于伟杰,王平,王冬来
受保护的技术使用者：国药集团北京医疗科技有限公司
技术研发日：20230615
技术公布日：2024/3/31