CN105092689A - 一种实时在线的呼出气监测仪 - Google Patents

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CN105092689A
CN105092689A CN201410214699.1A CN201410214699A CN105092689A CN 105092689 A CN105092689 A CN 105092689A CN 201410214699 A CN201410214699 A CN 201410214699A CN 105092689 A CN105092689 A CN 105092689A
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CN201410214699.1A
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李海洋
周庆华
程沙沙
王新
李杨
彭丽英
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Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
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Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
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Abstract

本发明设计了一种实时在线的呼出气监测仪，包括四种不同工作模式的离子迁移管。在采样泵的作用下，呼出气自动进入离子迁移管内，其流动方向与漂气的流动方向一致。在漂气的稀释作用下，离子迁移管内的呼出气湿度显著降低，利于各种化合物的检出。

Description

一种实时在线的呼出气监测仪
技术领域
本发明基于离子迁移管阵列技术，设计了一种实时在线的呼出气监测仪，用于临床中的疾病筛查和手术过程监测。
背景技术
人体内的某些代谢产物通过血液传送至肺部，通过气体交换后出现在呼出气中。近年来，呼出气的测定作为一种了解人体生理代谢过程和疾病状况的方法越来越受到重视。许多研究已表明，呼出气中的诸多成分是某些疾病的生物标记物，如一氧化氮、硫化氢、一氧化碳等。此外，在手术过程中，在线测定呼出气中的麻醉剂已成为一种无创的麻醉深度监测手段。
离子迁移谱(IonMobilitySpectrometry,IMS)是20世纪70年代兴起的一种大气压条件下的气相离子分离技术，为呼出气提供了一种简单、快速、高灵敏的分析手段。然而，对于离子迁移谱来说，湿度干扰是一个严重的问题，它既会降低测定的灵敏度和选择性，而且也会增加谱图的复杂性，进而大大降低结果的准确性。因此，对于高湿的呼出气样品，常规的进样方式对于离子迁移谱来说是不可取的。在目前的应用研究中，通常将多束毛细管柱(MCC)或膜进样装置与离子迁移谱相结合，利用MCC的预分离能力或膜进样装置的疏水性以达到消除湿度干扰的目的。但是，由于MCC和膜进样装置的结合，使得IMS的响应时间长达分钟级，无法实现呼出气的实时监测。
本发明中提供了一种实时在线的呼出气监测仪，包含了四种不同工作模式的离子迁移管。通过采样泵的作用，呼出气直接进入离子迁移管，其流动方向和离子迁移管内的漂气一致；由于漂气的湿度为0％，在其稀释作用下，电离区内呼出气的湿度大大降低，即可实现呼出中各成分的检出。此外，该发明结合了不同电离方式和不同极性的离子迁移管，拓宽了仪器可检测的化合物范围，提高了检测结果的准确性。
发明内容
本发明设计了一种实时在线的呼出气监测仪，包括四种不同工作模式的离子迁移管。于离子迁移管的一侧设有气体出口，气体出口与采样泵相连；于离子迁移管的另一侧设有漂气入口，于离子迁移管的侧壁面上设有呼出气入口；通过采样泵的作用，呼出气自动进入离子迁移管内；在离子迁移管内，呼出气的流动方向与漂气的流动方向一致；四种离子迁移管的工作模式分别为放射性源负离子模式、放射性源正离子模式、真空紫外光电离负离子模式、真空紫外光电离正离子模式。
四种离子迁移管中的两根以上同时运行。
放射性源包括镍放射性源或氘放射性源。
产生真空紫外的设备包括真空紫外灯、二极管、氙灯、汞灯或紫外激光器。
真空紫外光电离负离子模式的离子迁移管，其真空紫外光源与离子门之间设置一个带有中心通孔的萃取电极，中心通孔的直径为2-6mm，真空紫外光源与萃取电极的距离为5-10mm。
呼出气入口和气体出口分别位于萃取电极两侧。
呼出气经充填有掺杂剂的容器后通过管路与呼出气入口相连。
真空紫外光电离正离子模式的离子迁移管通过单光子电离的方式直接测定呼出气，或在呼出气中添加掺杂剂后再进行测定，即呼出气经充填有掺杂剂的容器后通过管路与呼出气入口相连。
掺杂剂包括丙酮、甲醇、乙醇、甲苯中的一种。
附图说明
图1为本发明中实时在线的呼出气监测仪的结构示意图；
其中，1为放射性源负离子模式的离子迁移管，2为放射性源正离子模式的离子迁移管，3为真空紫外光电离负离子模式的离子迁移管，4为真空紫外光电离正离子模式的离子迁移管，5为漂气，6为采样泵，7为呼出气。
图2为本发明中放射性源负离子模式和正离子模式的离子迁移管结构示意图；
11为气体出口，12为放射性源，13为呼出气入口，14为离子门，15为绝缘环，16为导电环，17为栅网，18为离子接收极，19为漂气入口。
图3为本发明中真空紫外光电离负离子模式的离子迁移管结构示意图；
20为真空紫外光源，21为萃取电极。
图4为本发明中真空紫外光电离正离子模式的离子迁移管结构示意图。
图5为本发明中放射性正离子模式离子迁移管测定氨、放射性负离子模式离子迁移管测定一氧化氮、真空紫外灯光电离正离子模式离子迁移管测定丙酮和真空紫外灯光电离负离子模式离子迁移管测定丙泊酚的谱图。
具体实施方式
本发明设计了一种实时在线的呼出气监测仪，包括四种不同工作模式的离子迁移管。于离子迁移管的一侧设有气体出口，气体出口与采样泵相连；于离子迁移管的另一侧设有漂气入口，于离子迁移管的侧壁面上设有呼出气入口；通过采样泵的作用，呼出气自动进入离子迁移管内；在离子迁移管内，呼出气的流动方向与漂气的流动方向一致；四种离子迁移管的工作模式分别为放射性源负离子模式、放射性源正离子模式、真空紫外光电离负离子模式、真空紫外光电离正离子模式。
四种离子迁移管中的两根以上同时运行。
放射性源包括镍放射性源或氘放射性源。
产生真空紫外的设备包括真空紫外灯、二极管、氙灯、汞灯或紫外激光器。
真空紫外光电离负离子模式的离子迁移管，其真空紫外光源与离子门之间设置一个带有中心通孔的萃取电极，中心通孔的直径为2-6mm，真空紫外光源与萃取电极的距离为5-10mm。
呼出气入口和气体出口分别位于萃取电极两侧。
呼出气经充填有掺杂剂的容器后通过管路与呼出气入口相连。
真空紫外光电离正离子模式的离子迁移管通过单光子电离的方式直接测定呼出气，或在呼出气中添加掺杂剂后再进行测定，即呼出气经充填有掺杂剂的容器后通过管路与呼出气入口相连。
掺杂剂包括丙酮、甲醇、乙醇、甲苯中的一种。
实施例1
采用本发明中的实时在线的呼出气监测仪对病人呼出气中常见的化合物进行了检测，其中包括丙泊酚、丙酮、氨、一氧化氮，结果如图5所示。

Claims (6)

1.一种实时在线的呼出气监测仪，包括四种不同工作模式的离子迁移管，其特征在于：
于离子迁移管的一侧设有气体出口(11)，气体出口与采样泵(6)相连；
于离子迁移管的另一侧设有漂气入口(19)，于离子迁移管的侧壁面上设有呼出气入口(13)；
通过采样泵(6)的作用，呼出气(7)自动进入离子迁移管内；
在离子迁移管内，呼出气的流动方向与漂气(5)的流动方向一致；
四种离子迁移管的工作模式分别为放射性源负离子模式(1)、放射性源正离子模式(2)、真空紫外光电离负离子模式(3)、真空紫外光电离正离子模式(4)。
2.根据权利要求1所述的实时在线的呼出气监测仪，其特征在于：四种离子迁移管中的两根以上同时运行。
3.根据权利要求1所述的实时在线的呼出气监测仪，其特征在于：
放射性源包括镍放射性源或氘放射性源；
产生真空紫外的设备包括真空紫外灯、二极管、氙灯、汞灯或紫外激光器。
4.根据权利要求1所述的呼出气监测仪，其特征在于：
所述真空紫外光电离负离子模式的离子迁移管(3)，其真空紫外光源(20)与离子门(14)之间设置一个带有中心通孔的萃取电极(21)，中心通孔的直径为2-6mm，真空紫外光源与萃取电极的距离为5-10mm；
呼出气入口和气体出口分别位于萃取电极两侧；
呼出气经充填有掺杂剂的容器后通过管路与呼出气入口相连。
5.根据权利要求1所述的呼出气监测仪，其特征在于：
所述真空紫外光电离正离子模式的离子迁移管(4)通过单光子电离的方式直接测定呼出气，或在呼出气中添加掺杂剂后再进行测定，即呼出气经充填有掺杂剂的容器后通过管路与呼出气入口相连。
6.根据权利要求4或5的呼出气监测仪，其特征在于：
所述的掺杂剂包括丙酮、甲醇、乙醇、甲苯中的一种。
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