CN109781969B - 一种呼出气样品前处理装置及处理方法 - Google Patents
一种呼出气样品前处理装置及处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109781969B CN109781969B CN201910049534.6A CN201910049534A CN109781969B CN 109781969 B CN109781969 B CN 109781969B CN 201910049534 A CN201910049534 A CN 201910049534A CN 109781969 B CN109781969 B CN 109781969B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- enrichment
- gas
- way valve
- vocs
- outlet channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 claims abstract description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 14
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 6
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 64
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 8
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 208000017667 Chronic Disease Diseases 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Natural products O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000001871 ion mobility spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
一种呼出气样品前处理装置及处理方法，该装置包括除水装置、富集装置、气泵、出气通道切换模块，除水装置、富集装置、气泵依次连接在进样端与出气通道切换模块的输入端之间，出气通道切换模块的第一输出端连接排气口，出气通道切换模块的第二输出端用于连接VOCs检测装置，除水装置用于除去气体中的水分，富集装置包括用于吸附VOCs的吸附单元和用于加热以使被吸附的VOCs解吸的加热单元，气泵用于提供气体输送动力，出气通道切换模块用于切换控制将来自富集装置的气体从第一输出端输送至排气口排出或从第二输出端输送至VOCs检测装置进行检测。本发明能够对人体呼出气的简便、快速、可靠的前处理，提高后续VOCs检测的可靠性和准确性，并实现了装置的便携化。
Description
技术领域
本发明涉及人体呼出气检测，特别是一种呼出气样品前处理装置及处理方法。
背景技术
人体呼出气主要由氮气、氧气、二氧化碳、水蒸汽和少量惰性气体组成，同时还存在一些浓度范围在ppbv-pptv的痕量挥发性有机化合物(VOCs,volatile organiccompounds)和一些存在于呼出气冷凝物中的非挥发性物质。人体呼出气被视为血液的顶空气体，能够动态反映人体的内源代谢情况。呼出气检测是以人体呼出的气体为检测对象，对气体成分进行分析，以检测特定疾病的呼出气标识物的浓度，为疾病诊断提供依据。相对于传统的血液、尿液或者组织切片检验，呼出气检测的采样(即呼吸)是无损、无痛的，而且不受时间、地点、频次以及检验对象的年龄和状态(清醒或睡眠)等限制，因此在大规模疾病筛查和需要长期、多次检验的慢性病治疗过程中具有极大的优势，而且对于婴幼儿、老人、孕妇等特殊人群也更加方便。
相比于常规空气中的VOCs检测，呼出气VOCs检测的难点在于：首先，人体呼出的气体中含有大量的H2O和CO2，这些成分会对VOCs的检测和分析造成严重的干扰；其次，呼出气中VOCs的浓度水平非常低，通常在ppbv级，这要求分析技术具有极高的灵敏度。为解决这两个难题，目前呼出气分析技术基本上都要在采样环节对呼出气样品进行除水和预富集，过程非常繁复耗时。而且目前用于色谱、质谱检测的前处理方式往往需要的设备体积庞大，过程繁琐，不利于便携、快速的检测。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种呼出气样品前处理装置及处理方法，实现对人体呼出气的快速、可靠地处理，以提高VOCs检测的可靠性和准确性，并实现装置的便携化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种呼出气样品前处理装置，包括除水装置、富集装置、气泵、出气通道切换模块，所述除水装置、所述富集装置、所述气泵依次连接在进样端与所述出气通道切换模块的输入端之间，所述出气通道切换模块的第一输出端连接排气口，所述出气通道切换模块的第二输出端用于连接VOCs检测装置，所述除水装置用于除去气体中的水分，所述富集装置包括用于吸附VOCs的吸附单元和用于加热以使被吸附的VOCs解吸的加热单元，所述气泵用于提供气体输送动力，所述出气通道切换模块用于切换控制将来自所述富集装置的气体从所述第一输出端输送至所述排气口排出或从所述第二输出端输送至所述VOCs检测装置进行检测。
进一步地：
所述出气通道切换模块包括二位三通阀，所述气泵的排气口与所述二位三通阀的一端相连接，所述二位三通阀的另外两端作为所述第一输出端和所述第二输出端分别与所述排气口和所述VOCs检测装置相连接。
还包括二位四通阀，所述二位四通阀的一端连接到所述除水装置的输出端，所述二位四通阀的另外三端分别连接到所述气泵的抽气口以及所述富集装置的两端，其中所述二位四通阀处在一位时，呼出气样品在所述气泵的作用下流动，经过所述除水装置除水以及所述富集装置的吸附单元吸附VOCs，剩下的背景气体通过所述出气通道切换模块的第一输出端从所述排气口排出，所述富集装置的加热单元不加热，其中所述二位四通阀处在二位时，所述富集装置的加热单元处于加热状态，使所述吸附单元吸附的VOCs解吸，在所述气泵的作用下，解吸出来的目标气体通过所述出气通道切换模块的第二输出端送至所述VOCs检测装置进行检测。
还包括冷凝管，所述二位四通阀的所述另外三端中的一端经过所述冷凝管连接所述富集装置的一端，其中所述二位四通阀处在二位时，从所述富集装置解吸出来的目标气体经过所述冷凝管的降温及除水后，再送到所述出气通道切换模块。
所述除水装置与所述富集装置之间设置有二通阀，所述二通阀用于在所述富集装置处于吸附工作状态时保持所述除水装置与所述富集装置的连接，并在所述富集装置处于解吸工作状态时断开所述除水装置与所述富集装置的连接。
所述除水装置包括填充有3A分子筛的金属管，优选不锈钢管。
所述吸附单元包括金属吸附管，优选不锈钢吸附管，所述加热单元包括缠绕在所述吸附管上的加热管，所述吸附管填充有吸附剂，所述吸附剂包括活性炭、碳分子筛、Tenax-TA中的一种或多种。
还包括与所述进样端相连的采样存储装置。
一种呼出气样品检测设备，包括所述的呼出气样品前处理装置和VOCs检测装置，所述VOCs检测装置包括质谱仪、气相色谱仪、离子迁移谱仪、气体传感器中的一种或多种。
一种呼出气样品前处理方法，采用所述的呼出气样品前处理装置进行呼出气样品前处理，所述方法包括：
富集阶段：呼出气样品在所述气泵的作用下流动，经过所述除水装置除水以及所述富集装置的吸附单元吸附VOCs，剩下的背景气体通过所述出气通道切换模块的第一输出端从所述排气口排出，所述富集装置的加热单元不加热；
解吸附阶段：停止向所述富集装置输入新的呼出气样品，所述富集装置的加热单元处于加热状态，使所述吸附单元吸附的VOCs解吸，在所述气泵的作用下，解吸出来的目标气体通过所述出气通道切换模块的第二输出端送至检测装置进行检测。
优选地，上述两个阶段循环工作。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种呼出气样品前处理装置及处理方法，其能够代替体积庞大的样品前处理装置，通过自动富集和解吸附的呼出气样品前处理，本发明减小了装置体积，简化了操作，实现了对人体呼出气的简便、快速、可靠的前处理，从而以简便而有效的方式提高了后续VOCs检测的可靠性和准确性，并实现装置的便携化。
将本发明的装置和方法应用于呼出气的前处理，能够实现样品的自动化处理，减小环境带来的气体污染，且装置体积小，有利于便携，集成度高，制作工艺简单。
通过本发明呼出气样品前处理装置前处理的呼出气样品可以直接连到质谱、气相色谱、气体传感器等多种检测装置上进行检测，应用范围广，具有实用价值。
本发明也适应扩展为其他污染气体地检测或者净化系统。
优选的实施例还能够获得进一步的优点。例如，富集装置通过不锈钢管连接在气路中，操作简单方便，用户可以根据需求装填吸附管。通过控制二通阀和二位三通阀以及二位四通换向阀的通断，可以使得本呼出气样品前处理装置在富集模式和解吸附模式下自动切换，完成呼出气样品的前处理。
附图说明
图1为本发明一种实施例的呼出气样品前处理装置的结构示意图，图中显示为本装置工作在富集模式下的状态。
图2为本发明一种实施例的呼出气样品前处理装置的结构示意图，图中显示为本装置工作在解吸附模式下的状态。
附图标记说明：
1、采样存储装置 2、除水装置 3、二通阀
4、富集装置 5、冷凝管 6、气泵
7、二位三通阀 8、VOCs检测装置 9、进样端
10、排气口 11、吸附单元 12、加热单元
13、气泵抽气口 14、气泵排气口 15、二位四通阀
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1和图2，在一种实施例中，一种呼出气样品前处理装置，包括除水装置2、富集装置4、气泵6、出气通道切换模块，所述除水装置2、所述富集装置4、所述气泵6依次连接在进样端9与所述出气通道切换模块的输入端之间，所述出气通道切换模块的第一输出端连接排气口10，所述出气通道切换模块的第二输出端用于连接VOCs检测装置8，所述除水装置2用于除去气体中的水分，所述富集装置4包括用于吸附VOCs的吸附单元11和用于加热以使被吸附的VOCs解吸的加热单元12，所述气泵6用于提供气体输送动力，所述出气通道切换模块用于切换控制将来自所述富集装置4的气体从所述第一输出端输送至所述排气口10排出或从所述第二输出端输送至所述VOCs检测装置8进行检测。
在优选的实施例中，所述出气通道切换模块包括二位三通阀7，所述气泵6的排气口10与所述二位三通阀7的一端相连接，所述二位三通阀7的另外两端作为所述第一输出端和所述第二输出端分别与所述排气口10和所述VOCs检测装置8相连接。
在优选的实施例中，所述呼出气样品前处理装置还包括二位四通阀15(本发明中亦可称之为二位四通换向阀)，所述二位四通阀15的一端连接到所述除水装置2的输出端，所述二位四通阀15的另外三端分别连接到所述气泵6的抽气口以及所述富集装置4的两端，其中所述二位四通阀15处在一位时，呼出气样品在所述气泵6的作用下流动，经过所述除水装置2除水以及所述富集装置4的吸附单元11吸附VOCs，剩下的背景气体通过所述出气通道切换模块的第一输出端从所述排气口10排出，所述富集装置4的加热单元12不加热，其中所述二位四通阀15处在二位时，所述富集装置4的加热单元12处于加热状态，使所述吸附单元11吸附的VOCs解吸，在所述气泵6的作用下，解吸出来的目标气体通过所述出气通道切换模块的第二输出端送至所述VOCs检测装置8进行检测。
在更优选的实施例中，所述呼出气样品前处理装置还包括冷凝管5，所述二位四通阀15的所述另外三端中的一端经过所述冷凝管5连接所述富集装置4的一端，其中所述二位四通阀15处在二位时，从所述富集装置4解吸出来的目标气体经过所述冷凝管5的降温及除水后，再送到所述出气通道切换模块。
在优选的实施例中，所述除水装置2与所述富集装置4之间设置有二通阀3，所述二通阀3用于在所述富集装置4处于吸附工作状态时保持所述除水装置2与所述富集装置4的连接，并在所述富集装置4处于解吸工作状态时断开所述除水装置2与所述富集装置4的连接。此外，也可以采用其他方式来停止向所述富集装置4输送气体样品。
在优选的实施例中，所述除水装置2包括填充有3A分子筛的金属管，优选不锈钢管。
在优选的实施例中，所述吸附单元11包括金属吸附管，优选不锈钢吸附管，所述加热单元12包括缠绕在所述吸附管上的加热管，所述吸附管填充有吸附剂，所述吸附剂包括活性炭、碳分子筛、Tenax-TA中的一种或多种。
在优选的实施例中，所述呼出气样品前处理装置还包括与所述进样端9相连的采样存储装置1。
参阅图1和图2，在另一种实施例中，一种呼出气样品检测设备，包括前述任一实施例的呼出气样品前处理装置和VOCs检测装置8，所述VOCs检测装置8包括质谱仪、气相色谱仪、离子迁移谱仪、气体传感器中的一种或多种。
参阅图1和图2，在又一种实施例中，一种呼出气样品前处理方法，采用前述任一实施例的呼出气样品前处理装置进行呼出气样品前处理，所述方法包括：
富集阶段：呼出气样品在所述气泵6的作用下流动，经过所述除水装置2除水以及所述富集装置4的吸附单元11吸附VOCs，剩下的背景气体通过所述出气通道切换模块的第一输出端从所述排气口10排出，所述富集装置4的加热单元12不加热；
解吸附阶段：停止向所述富集装置4输入新的呼出气样品，所述富集装置4的加热单元12处于加热状态，使所述吸附单元11吸附的VOCs解吸，在所述气泵6的作用下，解吸出来的目标气体通过所述出气通道切换模块的第二输出端送至检测装置进行检测。
在优选的实施例中，上述两个阶段循环进行。
以下结合附图进一步描述本发明具体实施例的特征和工作方式。
如图1所示为本发明一个具体实施例的呼出气样品前处理装置，其主要包括：除水装置2、富集装置4，所述除水装置2的一端与呼出气样品前处理装置的进样端9相连接，另一端与二通阀3的一端相连接；所述二通阀3的另一端与二位四通阀15的一端相连；所述二位四通阀15的另外三端分别与富集装置4的一端、气泵6的抽气口13以及冷凝管5的一端相连接；所述富集装置4的另一端与所述冷凝管5的另一端相连；所述气泵6的排气口14与二位三通阀7相连接；所述二位三通阀7的另外两端分别与检测装置8和排气口10相连接。
其中，图1中所示的①表示二位三通阀7和二位四通阀15处在一位，图2中所示的②表示二位三通阀7和二位四通阀处在二位。
所述的富集装置4包括一个不锈钢的吸附管11和一个加热弹簧管12，其中加热弹簧管12缠绕在吸附管11上，在解吸模式下对其加热解吸。
所述不锈钢的吸附管11能够通过所述的二位四通阀15，使气体能正向或反向流经所述不锈钢的吸附管11；所述二位四通阀15的其中一端与所述吸附管11的左端相连，所述二位四通阀15的另外三端分别与所述冷凝管5、所述二通阀3以及所述气泵6的抽气口13相连接。
所述的除水装置2为一个填充有3A分子筛的不锈钢管。
不锈钢的吸附管11可以填充活性炭、碳分子筛、Tenax-TA等吸附剂中的一种或多种。
所述的进样端9可以与Tedlar气袋、不锈钢采样罐等采样存储装置中的一种相连。
所述的检测装置8可以是质谱、气相色谱、离子迁移谱、气体传感器等检测装置中的一种。
所述的二通阀3、二位三通阀7和二位四通阀15均可以为电控阀。
所述的冷凝管采用的是空气冷凝管。
在本具体实施例的呼出气样品前处理方法中，通过控制二通阀3、二位三通阀7和二位四通阀15的通断可以使装置工作在两个模式：一个是富集模式，另一个是解吸附模式。
本具体实施例的呼出气样品前处理方法具体包括：
1)通过二通阀3使除水装置2和富集装置4连通，二位三通阀7使气泵6和排气口10连通，二位四通阀15使气体正向(气体进样方向)流经富集装置4，此时前处理装置工作在富集模式。呼出气样品在气泵的作用下缓慢从采样存储装置1中被抽出，经过除水装置2除水以及富集装置4的富集，剩下的背景气体从排气口10排出，此时加热弹簧管12不加热，富集装置4处于常温状态。
2)通过二通阀3将除水装置2和富集装置4断开，二位三通阀7使气泵6与检测装置8连通，二位四通阀15使气体反向(气体进样反方向)流经富集装置44，此时前处理装置工作在解吸附模式。此时，加热弹簧管12处于加热状态，吸附管11中被吸附的气体在高温下解吸，在气泵6的作用下，经过冷凝管5的降温以及除水后，解吸出来的目标气体被送入检测装置8进行检测。
本具体实施例的工作原理是：采样存储装置1将采集到的呼出气连接到呼出气样品前处理装置的进样端9，此时，二通阀3连通，二位三通阀7和二位四通阀15处于一位，装置工作在富集模式，在气泵6的作用下将样品通过除水装置2除水，通过富集装置4进行目标气体的富集；完成样品的除水富集之后，控制二通阀3断开，二位三通阀7和二位四通阀15处于二位，装置工作在解吸附模式，目标气体被高温解吸，通过气泵6输送到检测装置8中进行检测分析。
下面将该呼出气样品前处理装置应用于气相色谱质谱仪GC-MS，进一步说明本发明的技术方案。
在本具体实施例中，富集装置4的吸附管11中填充有3中组合吸附剂，按照进样方向，依次为Tenax-TA，石墨化碳黑和碳分子筛，这种吸附剂组合可以吸附C2/3-C30/32的VOCs。其中，碳吸附剂，即石墨化碳黑和碳分子筛已通过PDMS疏水处理，具体方法是采用加热冷凝法将PDMS加载到碳吸附剂表面，在碳吸附剂表面形成一层薄膜疏水涂层，由此获得具有疏水表面的碳吸附剂，目的是让吸附剂只吸附VOCs，而不吸附水。不锈钢管的长度为80～100mm，内径为4～6mm。
在本具体实例中，使用Tedlar气袋采集的呼出气样本的体积为300ml，通过除水装置2干燥后的呼出气中的水分可以降低到0.0050％，通过呼出气样品前处理装置处理之后，气相色谱质谱仪对呼出气中的VOCs的检出限可以达到0.002mg/m3～0.02mg/m3。下表1列出了本方法下几种VOCs的检出限。
表1
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种呼出气样品前处理装置，其特征在于,包括除水装置、富集装置、气泵、出气通道切换模块，所述除水装置、所述富集装置、所述气泵依次连接在进样端与所述出气通道切换模块的输入端之间，所述出气通道切换模块的第一输出端连接排气口，所述出气通道切换模块的第二输出端用于连接VOCs检测装置，所述除水装置用于除去气体中的水分，所述富集装置包括用于吸附VOCs的吸附单元和用于加热以使被吸附的VOCs解吸的加热单元，所述气泵用于提供气体输送动力，所述出气通道切换模块用于切换控制将来自所述富集装置的气体从所述第一输出端输送至所述排气口排出或从所述第二输出端输送至所述VOCs检测装置进行检测；
还包括二位四通阀，所述二位四通阀的一端连接到所述除水装置的输出端，所述二位四通阀的另外三端分别连接到所述气泵的抽气口以及所述富集装置的两端，其中所述二位四通阀处在一位时，呼出气样品在所述气泵的作用下流动，经过所述除水装置除水以及所述富集装置的吸附单元吸附VOCs，剩下的背景气体通过所述出气通道切换模块的第一输出端从所述排气口排出，所述富集装置的加热单元不加热，其中所述二位四通阀处在二位时，所述富集装置的加热单元处于加热状态，使所述吸附单元吸附的VOCs解吸，在所述气泵的作用下，解吸出来的目标气体通过所述出气通道切换模块的第二输出端送至所述VOCs检测装置进行检测。
2.如权利要求1所述的呼出气样品前处理装置，其特征在于,所述出气通道切换模块包括二位三通阀，所述气泵的排气口与所述二位三通阀的一端相连接，所述二位三通阀的另外两端作为所述第一输出端和所述第二输出端分别与所述排气口和所述VOCs检测装置相连接。
3.如权利要求1所述的呼出气样品前处理装置，其特征在于,还包括冷凝管，所述二位四通阀的所述另外三端中的一端经过所述冷凝管连接所述富集装置的一端，其中所述二位四通阀处在二位时，从所述富集装置解吸出来的目标气体经过所述冷凝管的降温及除水后，再送到所述出气通道切换模块。
4.如权利要求1至3任一项所述的呼出气样品前处理装置，其特征在于,所述除水装置与所述富集装置之间设置有二通阀，所述二通阀用于在所述富集装置处于吸附工作状态时保持所述除水装置与所述富集装置的连接，并在所述富集装置处于解吸工作状态时断开所述除水装置与所述富集装置的连接。
5.如权利要求1至3任一项所述的呼出气样品前处理装置，其特征在于,所述除水装置包括填充有3A分子筛的金属管。
6.如权利要求1至3任一项所述的呼出气样品前处理装置，其特征在于,所述吸附单元包括金属吸附管，所述加热单元包括缠绕在所述吸附管上的加热管，所述吸附管填充有吸附剂，所述吸附剂包括活性炭、碳分子筛、Tenax-TA中的一种或多种。
7.如权利要求1至3任一项所述的呼出气样品前处理装置，其特征在于,还包括与所述进样端相连的采样存储装置。
8.一种呼出气样品检测设备，其特征在于,包括如权利要求1至7任一项所述的呼出气样品前处理装置和VOCs检测装置，所述VOCs检测装置包括质谱仪、气相色谱仪、离子迁移谱仪、气体传感器中的一种或多种。
9.一种呼出气样品前处理方法，其特征在于,采用如权利要求1至7任一项所述的呼出气样品前处理装置进行呼出气样品前处理，所述方法包括：
富集阶段：呼出气样品在所述气泵的作用下流动，经过所述除水装置除水以及所述富集装置的吸附单元吸附VOCs，剩下的背景气体通过所述出气通道切换模块的第一输出端从所述排气口排出，所述富集装置的加热单元不加热；
解吸附阶段：停止向所述富集装置输入新的呼出气样品，所述富集装置的加热单元处于加热状态，使所述吸附单元吸附的VOCs解吸，在所述气泵的作用下，解吸出来的目标气体通过所述出气通道切换模块的第二输出端送至VOCs检测装置进行检测。
10.如权利要求9所述的呼出气样品前处理方法，其特征在于,所述富集阶段和所述解吸附阶段循环工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910049534.6A CN109781969B (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种呼出气样品前处理装置及处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910049534.6A CN109781969B (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种呼出气样品前处理装置及处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109781969A CN109781969A (zh) | 2019-05-21 |
| CN109781969B true CN109781969B (zh) | 2020-03-10 |
Family
ID=66500970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910049534.6A Expired - Fee Related CN109781969B (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种呼出气样品前处理装置及处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109781969B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110470798B (zh) * | 2019-08-16 | 2021-11-02 | 天津大学 | 一种便携式电子鼻富集装置温度补偿方法 |
| CN110581053B (zh) * | 2019-08-26 | 2021-11-26 | 清华大学深圳研究生院 | 一种直接毛细管进样装置及方法 |
| CN110595859B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-09-13 | 长沙开元弘盛科技有限公司 | 除水方法、分析仪及其除水装置 |
| CN112924526B (zh) * | 2019-12-06 | 2022-11-22 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种同时在线检测呼出气氨和丙酮的方法 |
| WO2021254271A1 (zh) * | 2020-06-14 | 2021-12-23 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 基于多通道技术的走航监测系统及工作方法 |
| CN111991031B (zh) * | 2020-09-03 | 2022-03-18 | 中国科学院动物研究所 | 一种病毒富集装置及医疗诊断装置 |
| CN112816574B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-08-02 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 多组分物质的检测装置及方法 |
| CN113155552B (zh) * | 2021-01-28 | 2023-09-22 | 北京航空航天大学 | 应用于在线检测的样品获取装置 |
| CN114200087A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-18 | 杭州汇健科技有限公司 | 一种呼气测试仪及其使用方法 |
| CN114487190B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-10-03 | 南京信息工程大学 | 一种基于光pid传感器的医用人体呼出voc气体检测装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8707760B2 (en) * | 2009-07-31 | 2014-04-29 | Tricorntech Corporation | Gas collection and analysis system with front-end and back-end pre-concentrators and moisture removal |
| CN102062767B (zh) * | 2009-11-16 | 2013-02-27 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 大气样品在线采样-富集-热脱附-色谱进样联用装置 |
| CN102478475B (zh) * | 2010-11-30 | 2014-04-16 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种自清洁式内循环气路的石英晶体微天平分析装置 |
| CN102375041B (zh) * | 2011-09-16 | 2015-03-04 | 武汉市天虹仪表有限责任公司 | 一种在线挥发性有机物分析仪及其使用方法 |
| CN102735859B (zh) * | 2012-07-13 | 2014-03-19 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 一种水中VOCs自动在线监测方法及装置 |
| CN106290688B (zh) * | 2016-09-23 | 2017-11-14 | 清华大学 | 一种颗粒物有机化学组分在线测量系统及方法 |
| CN107064420B (zh) * | 2017-02-14 | 2023-11-28 | 中国科学院化学研究所 | 一种大气中中等挥发性有机物的在线监测系统及监测方法 |
| CN108535377A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-14 | 大连依利特分析仪器有限公司 | 一种自动化快速检测设备以及快速检测方法 |
-
2019
- 2019-01-18 CN CN201910049534.6A patent/CN109781969B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109781969A (zh) | 2019-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109781969B (zh) | 一种呼出气样品前处理装置及处理方法 | |
| JP7100766B2 (ja) | ガス濃縮サンプリングのための除水方法、試料導入方法及びそれらの装置 | |
| CN101893613B (zh) | 吹扫捕集装置 | |
| JP2010112761A (ja) | 気体試料導入装置及びそれを備えたガスクロマトグラフ装置 | |
| JP2009002711A (ja) | 試料濃縮方法及び装置 | |
| CN111766357A (zh) | 一种水中VOCs连续自动监测系统及监测方法 | |
| CN112782314A (zh) | 用于分析环境空气前处理吸附和解吸的方法和系统 | |
| CN207650167U (zh) | 在线气相色谱检测的样气进气系统 | |
| CN205786045U (zh) | 一种挥发性有机物样气捕集系统 | |
| CN213875525U (zh) | 一种离子迁移谱的预富集装置 | |
| US20230068184A1 (en) | Purification System for Nitrogen Gas and Xenon Gas in Water and Isotope Static Analysis Method Thereof | |
| CN207472839U (zh) | 一种双冷阱的热解析模块 | |
| EP1396713A1 (en) | Method and Apparatus for concentrating a gaseous substance | |
| CN211453104U (zh) | 一种用于除水和采样预浓缩的一体化通用装置 | |
| CN215525242U (zh) | 一种一体化人体可挥发性代谢物采集分析装置 | |
| CN209841796U (zh) | 一种用于气体浓缩采样的除水装置及进样装置 | |
| CN111521454A (zh) | 一种大气中VOCs的富集与预分离系统 | |
| CN216646361U (zh) | 一种环境空气nmhc在线检测流程架构 | |
| CN112798368A (zh) | 一种一体化人体可挥发性代谢物采集分析装置及方法 | |
| CN212483108U (zh) | 一种环境空气在线监测系统的预处理装置 | |
| KR100655786B1 (ko) | 수분 제거 기능을 구비한 시료 농축 장치 | |
| CN212301497U (zh) | 一种预富集+PID监测空气中VOCs的装置 | |
| CN112557158B (zh) | 一种用于空气样品中氙的分离纯化收集装置 | |
| CN220170962U (zh) | 一种用于环境空气挥发性有机物在线监测的气路系统 | |
| CN201464438U (zh) | 吹扫捕集装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200310 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |