CN103048170B - 基于纳米材料的气体采样富集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于纳米材料的气体采样富集装置，其包括气体采样装置、气体富集装置和抽气泵；所述气体采样装置包括气体采样袋、气袋阀门、气体取样口和导管；所述气体富集装置包括富集管和纳米吸附剂；所述导管的左端设置于所述气袋阀门上；所述气体取样口设置于所述导管的右端；所述纳米吸附剂设置于所述富集管内；所述气体采样装置通过所述气体富集装置与所述抽气泵相连接。通过上述方式，本发明提供的基于纳米材料的气体采样富集装置，不仅可以简化气体收集和检测装置，还可以提高检测的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及了一种气体采集装置，特别是涉及了一种基于纳米材料的气体采样富集装置。
背景技术
人体呼吸气体测定是一种新型的安全无创的检测方法，对比于血、尿等生物样本，呼吸气是具有相对简单背景的生物样本，无创伤，易重复采样。在一些发达国家该方法已经被应用于某些疾病诊断，而该方法在一些重大疾病，如癌症的诊断应用方面也为癌症早期诊断、提高治疗效果展现出诱人的应用前景。
由于人体呼出气体中与疾病相关的一些气体成分含量极低，通常在ppm-ppb级，必须预浓缩后才能准确测定。
目前，气体浓缩的方法主要有吸附剂吸附和冷阱富集，冷阱的方法操作冗长且需要专门的装备；吸附法中的吸附材料可分为三类，有机聚合物、无机吸附剂和炭基吸附剂。无机吸附剂（如硅胶、硅藻土和氧化铝）因其高亲水性不能用于呼吸分析。炭基材料常用，但是也存在使用范围窄、不可逆吸附导致难以解吸等问题。例如活性炭，虽然吸附效率较高，但由于活性炭的解析条件较为苛刻，一般温度需达到200℃以上才能完全将吸附物质解析下来，这给后续的分析检测带来麻烦。此外，还有固相微萃取（SPME）采样的方法，但SPME仅由一根纤维状的探头吸附目标物，吸附相容量有限，因此对后续检测仪器灵敏度要求极高，通常需要大型精密仪器，检测成本高。
发明内容
本发明主要是针对现在市场的要求，提供了一种具有装置简单、使用方便的基于纳米材料的气体采样富集装置。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于纳米材料的气体采样富集装置，其包括气体采样装置、气体富集装置和抽气泵；所述气体采样装置包括气体采样袋、气袋阀门、气体取样口和导管；所述气体富集装置包括富集管和纳米吸附剂；所述导管的左端设置于所述气袋阀门上；所述气体取样口设置于所述导管的右端；所述纳米吸附剂设置于所述富集管内；所述气体采样装置通过所述气体富集装置与所述抽气泵相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述纳米吸附剂包括纳米纤维吸附剂和纳米颗粒吸附剂。
在本发明一个较佳实施例中，所述气体取样口通过嵌套的方式设置于所述导管的右端。
在本发明一个较佳实施例中，所述纳米吸附剂的原料包括由苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚硫醚、聚乙烯聚吡咯烷酮、丙烯酸树脂、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺中的一种或多种制成的微纳结构材料。
本发明的有益效果是：本发明所述的基于纳米材料的气体采样富集装置，利用纳米材料对人体呼吸气体进行选择性或广谱性吸附，并对呼气中的目标物进行富集，起到浓缩分析检测目标物，提高检测灵敏度的作用；另外，所述的基于纳米材料的气体采样富集装置可以与各种分析检测装置联用，简化了检测设备，减少了成本。
附图说明
图1是本发明基于纳米材料的气体采样富集装置的连接结构示意图；
图2 是本发明的气体采样装置的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：1、气体采样袋，2、气袋阀门，3、气体取样口，4、导管,5、气体富集装置,6、抽气泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，图1是本发明基于纳米材料的气体采样富集装置的连接结构示意图；图2 是本发明的气体采样装置的结构示意图。
本发明提供了一种基于纳米材料的气体采样富集装置，其包括气体采样装置、气体富集装置5和抽气泵6；所述气体采样装置包括气体采样袋、气袋阀门2、气体取样口3和导管4；所述气体富集装置5包括富集管和纳米吸附剂；所述导管4的左端设置于所述气袋阀门2上；所述气体取样口3设置于所述导管4的右端；所述纳米吸附剂设置于所述富集管内；所述气体采样装置通过所述气体富集装置5与所述抽气泵6相连接。
气体采样时，气体取样口3紧密贴在人的嘴部，由人吹出呼吸气体直至气体采样袋完全鼓涨，再将气袋阀门2关紧即可；气体富集时，将所述气体富集装置5接于气体采样袋1与抽气泵6之间，开启抽气泵6，打开气袋阀门2，使采集的呼吸气体通过所述气体富集装置5中的纳米吸附剂，直到气体采样袋扁平为止。
所述纳米吸附剂采用单一吸附剂装填方式或组合装填方式设置于所述富集管中，所述纳米吸附剂包括纳米纤维吸附剂和纳米颗粒吸附剂，吸附在纳米纤维材料上的目标物不需要苛刻的条件就可以解析，例如，当目标物是苯和氯苯时，电纺纳米纤维在较温和的条件（80℃）就可以解析出95％以上的目标物，而商品化的的吸附剂（如活性碳）在同一温度下解析量少于20％，完全解析通常需要几百摄氏度的解析温度。本发明的方法有利于简化气体收集和检测装置，还可以浓缩分析检测目标物，提高检测的灵敏度；本发明还可以根据检测对象的不同，采用不同功能的纳米纤维吸附剂或纳米颗粒吸附剂，也可以组合填装，起到降低气流阻力，提高吸附效率的目的。
当气体采样袋的容积为1L时，气体富集装置里装的纳米吸附剂的重量在10mg到30mg的范围内，按照气体采样袋规格的不同，可根据实际需要配备大的或小的采样袋，相应调整吸附剂装量的多寡。
所述气体取样口3通过嵌套的方式设置于所述导管4的右端，这样可以方便气体取样口3的装卸。
所述纳米吸附剂的原料包括由苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚硫醚、聚乙烯聚吡咯烷酮、丙烯酸树脂、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺中的一种或多种制成的微纳结构材料。微纳结构材料是纳米材料或者是具有纳米结构的微米材料；所述纳米纤维是用原料经静电纺丝技术制备而成的；纳米颗粒吸附剂是用聚合物前体化合物经微乳液法或界面聚合等方法制备而成的。
本发明所述的基于纳米材料的气体采样富集装置，利用纳米材料对人体呼吸气体进行选择性或广谱性吸附，并对呼气中的目标物进行富集，起到浓缩分析检测目标物，提高检测灵敏度的作用；另外，所述的基于纳米材料的气体采样富集装置可以与各种分析检测装置联用，简化了检测设备，减少了成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于纳米材料的气体采样富集装置，其特征在于：包括气体采样装置、气体富集装置和抽气泵；所述气体采样装置包括气体采样袋、气袋阀门、气体取样口和导管；所述气体富集装置包括富集管和纳米吸附剂；所述导管的左端设置于所述气袋阀门上；所述气体取样口设置于所述导管的右端；所述纳米吸附剂设置于所述富集管内；所述气体采样装置通过所述气体富集装置与所述抽气泵相连接，所述纳米吸附剂的原料包括由苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、聚硫醚、聚乙烯聚吡咯烷酮、丙烯酸树脂、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺中的一种或多种制成的微纳结构材料。
2.根据权利要求1所述的基于纳米材料的气体采样富集装置，其特征在于，所述纳米吸附剂包括纳米纤维吸附剂和纳米颗粒吸附剂。
3.根据权利要求1所述的基于纳米材料的气体采样富集装置，其特征在于，所述气体取样口通过嵌套的方式设置于所述导管的右端。
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