CN110987851A - 一种双气路碳十三红外光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双气路碳十三红外光谱仪，包括样品池、红外光源和探测器；所述样品池内对称设置有收集桶，所述收集桶的内部通过隔板分割形成样气收集区和底气收集区，相邻所述收集桶内的样气收集区相互连通，相邻所述收集桶内的底气收集区相互连通；所述红外光源对称设置并位于收集桶的其中一端；所述探测器对称设置并位于收集桶的另一端，本发明通过检测3CO2和12CO2的浓度浓度的比值变化来判断幽门螺杆菌的感染。
Description
技术领域
本发明涉及红外光谱仪技术领域，具体是一种双气路碳十三红外光谱仪。
背景技术
常用的检测人体胃中幽门螺杆菌的方法是给人服用13C-尿素胶囊，幽门螺杆菌会快速的将尿素胶囊分解为CO2，并经肺部呼气排除，通过碳十三红外光谱仪检测服用13C-尿素胶囊前后13CO2和12CO2浓度的比值变化来判断幽门螺杆菌的感染。
然而现有的红外光谱仪需要分别对服用13C-尿素胶囊前后肺部呼出气体的检测，因此仪器需要进行两次检测，先对服用13C-尿素胶囊前呼出气体进行检测，再对服用13C-尿素胶囊后呼出气体进行检测，先后进行两次检测，检测时间较长，而且两次检测时间段不同，产生的误差也较大，影响检测精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双气路碳十三红外光谱仪，以解决上述背景技术中提出的需要分别对服用13C-尿素胶囊前后肺部呼出气体的检测的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双气路碳十三红外光谱仪，包括样品池、红外光源和探测器；
所述样品池内对称设置有收集桶，所述收集桶的内部通过隔板分割形成样气收集区和底气收集区，相邻所述收集桶内的样气收集区相互连通，相邻所述收集桶内的底气收集区相互连通；
所述红外光源对称设置并位于收集桶的其中一端；所述探测器对称设置并位于收集桶的另一端。
作为本发明进一步的方案：相邻所述收集桶内的样气收集区之间通过第一连通管相互连通，第一连通管的设置实现了将上下侧收集桶内样气收集区之间的连通；
相邻所述收集桶内的底气收集区之间通过第二连通管相互连通，第二连通管的设置实现了将上下侧收集桶内底气收集区之间的连通。
作为本发明进一步的方案：其中一个所述收集桶内的样气收集区和底气收集区分别连通有第一进气管和第二进气管，所述第一进气管和第二进气管上均安装有开关阀，通过第一进气管的设置便于服用13C-尿素胶囊后肺部呼出的气体经过第一进气管进入样气收集区，通过第二进气管的设置便于服用13C-尿素胶囊前肺部呼出的气体经过第二进气管进入底气收集区；
另一个所述收集桶上设置有出气管，所述出气管的一端均与样气收集区和底气收集区连通，所述出气管的另一端安装有控气阀，通过工作人员手动打开控气阀便于样气收集区和底气收集区内气体的排出。
作为本发明进一步的方案：所述第一进气管和第二进气管远离样品池的一端连通有气缸，所述气缸上设置有抽气加压电机，所述气缸内连通有充气管，所述充气管上连通有底气接口和样气接口，底气接口将服用13C-尿素胶囊前肺部呼出的气体通过充气管流入气缸内，抽气加压电机的设置实现将气缸内的气体注入底气收集区内；样气接口将服用13C-尿素胶囊后肺部呼出的气体通过充气管流入气缸内，抽气加压电机的设置实现将气缸内的气体注入样气收集区内。
作为本发明进一步的方案：所述充气管上还连通有第一连管和第二连管，所述第一连管和第二连管上均安装有控制阀，所述第一连管上安装有二氧化碳过滤块，当需要通过空气实现对该装置进行清理时，打开控制阀使空气通过第二连管进入该装置内实现了对该装置进行清理；当需要对空气进行过滤时，工作人员打开第一连管上的控制阀使空气经过二氧化碳过滤块进入该装置内。
作为本发明进一步的方案：所述出气管的一端贯穿样气收集区和底气收集区，位于所述样气收集区和底气收集区内的出气管上均开设有出气孔，当需要排出样气收集区和底气收集区内的气体时，打开控气阀，同时由于样气收集区和底气收集区内的出气管上均开设有出气孔，因此便于样气收集区和底气收集区内的气体通过出气孔经过出气管排出。
作为本发明进一步的方案：所述样品池内固定连接有电机，所述电机的驱动轴上固定连接有至少两块切光片，所述切光片设置在收集桶和红外光源之间，当需要阻挡红外光源穿入收集桶内时，电机工作实现将切光片调整至红色光源和收集桶的中间位置，并通过切光片实现了对红外光源照射光源的阻挡，防止红外光源照射的光源照射在收集桶内；当需要将红外光源穿入收集桶内时，电机工作实现将切光片之间预留的空隙位于红色光源和收集桶的中间位置，从而使红外光源的光源照射在收集桶内。
作为本发明进一步的方案：所述探测器包括碳十二探测器和碳十三探测器，所述碳十二探测器和碳十三探测器分别位于上下侧收集桶的端部。
二氧化碳在红外波段有若干特征吸收峰，而13CO2和12CO2二者的吸收峰位置又稍有差别，红外光源利用13CO2和12CO2二者的吸收峰位置的微小差异，将样本注入样品池中，采用窄带干涉滤光组件产生两束波长分别处于二者吸收峰(波长4280nm/4412nm)的红外光穿过样品池，分别测量出样本中13CO2和12CO2对光的吸光度，根据标准曲线求出13CO2和12CO2的浓度，然后计算出样气样本与底气样本中碳十三同位素相对于碳十三天然丰度的千分变化量DOB。
作为本发明进一步的方案：所述收集桶和探测器之间设置有滤光片，所述滤光片固定连接在样品池的内侧壁上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置探测器，便于测量出样本中13CO2和12CO2对光的吸光度，再根据标准曲线求出13CO2和12CO2的浓度，然后计算出样气样本与底气样本中碳十三同位素相对于碳十三天然丰度的千分变化量；收集桶的内部通过隔板分割形成底气收集区和样气收集区，便于在同一个收集桶内分别收集服用13C-尿素胶囊前后肺部呼出的气体，给工作人员对服用13C-尿素胶囊前后收集气体带来了方便，同时便于工作人员对收集气体的检测；这种双气路碳十三红外光谱仪通过检测13CO2和12CO2的浓度浓度的比值变化来判断幽门螺杆菌的感染。
附图说明
图1为一种双气路碳十三红外光谱仪示意图；
图2为一种双气路碳十三红外光谱仪中出气管的部分示意图；
图中：1、样品池；2、红外光源；3、探测器；4、收集桶；5、隔板；6、样气收集区；7、底气收集区；8、第一连通管；9、第二连通管；10、第一进气管；11、第二进气管；12、开关阀；13、出气管；14、控气阀；15、气缸；16、抽气加压电机；17、充气管；18、底气接口；19、样气接口；20、第一连管；21、第二连管；22、控制阀；23、二氧化碳过滤块；24、出气孔；25、电机；26、切光片；27、碳十二探测器；28、碳十三探测器；29、滤光片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例中，一种双气路碳十三红外光谱仪，包括样品池1、红外光源2和探测器3；
样品池1内对称设置有收集桶4，收集桶4的内部通过隔板5分割形成样气收集区6和底气收集区7，相邻收集桶4内的样气收集区6相互连通，相邻收集桶4内的底气收集区7相互连通；
红外光源2对称设置并位于收集桶4的其中一端；探测器3对称设置并位于收集桶4的另一端。
相邻收集桶4内的样气收集区6之间通过第一连通管8相互连通，第一连通管8的设置实现了将上下侧收集桶4内样气收集区6之间的连通；
相邻收集桶4内的底气收集区7之间通过第二连通管9相互连通，第二连通管9的设置实现了将上下侧收集桶4内底气收集区7之间的连通。
其中一个收集桶4内的样气收集区6和底气收集区7分别连通有第一进气管10和第二进气管11，第一进气管10和第二进气管11上均安装有开关阀12，通过第一进气管10的设置便于服用13C-尿素胶囊后肺部呼出的气体经过第一进气管10进入样气收集区6，通过第二进气管11的设置便于服用13C-尿素胶囊前肺部呼出的气体经过第二进气管11进入底气收集区7；
另一个收集桶4上设置有出气管13，出气管13的一端均与样气收集区6和底气收集区7连通，出气管13的另一端安装有控气阀14，通过工作人员手动打开控气阀14便于样气收集区6和底气收集区7内气体的排出。
第一进气管10和第二进气管11远离样品池1的一端连通有气缸15，气缸15上设置有抽气加压电机16，气缸15内连通有充气管17，充气管17上连通有底气接口18和样气接口19，底气接口18将服用13C-尿素胶囊前肺部呼出的气体通过充气管17流入气缸15内，抽气加压电机16的设置实现将气缸15内的气体注入底气收集区7内；样气接口19将服用13C-尿素胶囊后肺部呼出的气体通过充气管17流入气缸15内，抽气加压电机16的设置实现将气缸15内的气体注入样气收集区6内。
充气管17上还连通有第一连管20和第二连管21，第一连管20和第二连管21上均安装有控制阀22，第一连管20上安装有二氧化碳过滤块23，当需要通过空气实现对该装置进行清理时，打开控制阀22使空气23通过第二连管21进入该装置内实现了对该装置进行清理；当需要对空气进行过滤时，工作人员打开第一连管20上的控制阀22使空气经过二氧化碳过滤块23进入该装置内。
出气管13的一端贯穿样气收集区6和底气收集区7，隔板5上开设有用于出气管13穿过的通孔，所述出气管13的外侧壁和通孔的侧壁之间固定连接有密封圈，实现了出气管13和通孔之间的密封作用，位于样气收集区6和底气收集区7内的出气管13上均开设有出气孔24，当需要排出样气收集区6和底气收集区7内的气体时，打开控气阀14，同时由于样气收集区6和底气收集区7内的出气管13上均开设有出气孔24，因此便于样气收集区6和底气收集区7内的气体通过出气孔24经过出气管13排出。
样品池1内固定连接有电机25，电机25的驱动轴上固定连接有至少两块切光片26，且相邻所述切光片26之间预留有空隙，切光片26设置在收集桶4和红外光源2之间，当需要阻挡红外光源2穿入收集桶4内时，电机25工作实现将切光片26调整至红色光源2和收集桶4的中间位置，并通过切光片26实现了对红外光源2照射光源的阻挡，防止红外光源2照射的光源照射在收集桶4内；当需要将红外光源2穿入收集桶4内时，电机25工作实现将切光片26之间预留的空隙位于红色光源2和收集桶4的中间位置，从而使红外光源2的光源照射在收集桶4内。
探测器3包括碳十二探测器27和碳十三探测器28，碳十二探测器27和碳十三探测器28分别位于上下侧收集桶4的端部。
二氧化碳在红外波段有若干特征吸收峰，而13CO2和12CO2二者的吸收峰位置又稍有差别，红外光源2利用13CO2和12CO2二者的吸收峰位置的微小差异，将样本注入样品池1中，采用窄带干涉滤光组件产生两束波长分别处于二者吸收峰(波长4280nm/4412nm)的红外光穿过样品池1，分别测量出样本中13CO2和12CO2对光的吸光度，根据标准曲线求出13CO2和12CO2的浓度，然后计算出样气样本与底气样本中碳十三同位素相对于碳十三天然丰度的千分变化量DOB，通过碳十三探测器28检测服用13C-尿素胶囊前后13CO2和12CO2的浓度浓度的比值变化来判断幽门螺杆菌的感染。
收集桶4和探测器3之间设置有滤光片29，滤光片29固定连接在样品池1的内侧壁上，滤光片29是用来选取所需辐射波段的光学器件，便于碳十二探测器27和碳十三探测器28测量出样本中13CO2和12CO2对光的吸光度。
本发明在使用时，底气接口18将服用13C-尿素胶囊前肺部呼出的气体通过充气管17流入气缸15内，抽气加压电机16工作实现将气缸15内的气体进过第二连通管9注入至底气收集区7内；样气接口19将服用13C-尿素胶囊后肺部呼出的气体通过充气管17流入气缸15内，抽气加压电机16工作实现将气缸15内的气体经过第一连通管8注入样气收集区6内，电机25工作实现将切光片26之间预留的空隙位于红色光源2和收集桶4的中间位置，从而使红外光源2的光源照射在收集桶4内，利用碳十三探测器28和碳十二探测器27分别测量出样本中13CO2和12CO2对光的吸光度，根据标准曲线求出13CO2和12CO2的浓度，然后计算出样气样本与底气样本中碳十三同位素相对于碳十三天然丰度的千分变化量。
在本发明中所描述的“固定连接”表示相互连接的两部件之间是固定在一起，一般是通过焊接、螺钉或胶粘等方式固定在一起；“转动连接”是指两部件连接在一起并能相对运动。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种双气路碳十三红外光谱仪,其特征在于，包括样品池(1)、红外光源(2)和探测器(3)；
所述样品池(1)内对称设置有收集桶(4)，所述收集桶(4)的内部通过隔板(5)分割形成样气收集区(6)和底气收集区(7)，相邻所述收集桶(4)内的样气收集区(6)相互连通，相邻所述收集桶(4)内的底气收集区(7)相互连通；
所述红外光源(2)对称设置并位于收集桶(4)的其中一端；所述探测器(3)对称设置并位于收集桶(4)的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，相邻所述收集桶(4)内的样气收集区(6)之间通过第一连通管(8)相互连通；
相邻所述收集桶(4)内的底气收集区(7)之间通过第二连通管(9)相互连通。
3.根据权利要求1所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，其中一个所述收集桶(4)内的样气收集区(6)和底气收集区(7)分别连通有第一进气管(10)和第二进气管(11)，所述第一进气管(10)和第二进气管(11)上均安装有开关阀(12)；
另一个所述收集桶(4)上设置有出气管(13)，所述出气管(13)的一端均与样气收集区(6)和底气收集区(7)连通，所述出气管(13)的另一端安装有控气阀(14)。
4.根据权利要求3所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，所述第一进气管(10)和第二进气管(11)远离样品池(1)的一端连通有气缸(15)，所述气缸(15)上设置有抽气加压电机(16)，所述气缸(15)内连通有充气管(17)，所述充气管(17)上连通有底气接口(18)和样气接口(19)。
5.根据权利要求1所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，所述充气管(17)上还连通有第一连管(20)和第二连管(21)，所述第一连管(20)和第二连管(21)上均安装有控制阀(22)，所述第一连管(20)上安装有二氧化碳过滤块(23)。
6.根据权利要求3所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，所述出气管(13)的一端贯穿样气收集区(6)和底气收集区(7)，位于所述样气收集区(6)和底气收集区(7)内的出气管(13)上均开设有出气孔(24)。
7.根据权利要求1所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，所述样品池(1)内固定连接有电机(25)，所述电机(25)的驱动轴上固定连接有至少两块切光片(26)，所述切光片(26)设置在收集桶(4)和红外光源(2)之间。
8.根据权利要求1所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，所述探测器(3)包括碳十二探测器(27)和碳十三探测器(28)，所述碳十二探测器(27)和碳十三探测器(28)分别位于上下侧收集桶(4)的端部。
9.根据权利要求1所述的一种双气路碳十三红外光谱仪，其特征在于，所述收集桶(4)和探测器(3)之间设置有滤光片(29)，所述滤光片(29)固定连接在样品池(1)的内侧壁上。
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2019
- 2019-12-27 CN CN201911382538.2A patent/CN110987851A/zh active Pending
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