CN2070446U - 人体呼出气氢含量测定仪 - Google Patents

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李志学
王兴邦
倪鹤鹦
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Fourth Military Medical University FMMU
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Fourth Military Medical University FMMU
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Abstract

一种用于对人体呼出气中氢气含量测定的装置， 由类似往复泵形的采样品，以钯栅氢敏管为气—电换 能元件的检测气室和用以将检测反应输出信号线性 化的放大及矫直电路等组成，具有结构简单、使用方 便、工作寿命长、检测快速准确的特点。

Description

人体呼出气氢含量测定仪
本实用新型涉及一种医用诊断仪器，具体地说是一种用于测量人体呼出气中氢气含量的测定装置。
自从1968年Calloway等人首先介绍了氢气呼吸试验(HBT)及其用于诊断乳糖吸收不良症的原理之后，HBT已日益广泛地应用于胃肠疾病的诊断。目前临床用于HBT的检查设备多为热导池气相色谱仪，其结构比较庞大且复杂，兼之需要配置载气气源和专图记录仪等大型辅助设施，对操作人员的要求也非常严格，因而使其推广受到限制。近年来国外亦相继出现了一些专用的测定氢气色谱仪。诸如美国Quintron公司的Cm型氢气气相色谱仪和荷兰的“Hoekloos”乳酸氢气呼吸检查仪等，这类专用测氢仪虽然结构较前大为简化，但操作使用仍很麻烦，价格也昂贵，另外在该类仪器中使用的气一电换能传感元件为电化学传感元件，其性能不稳定，寿命也偏短，根据有关使用者反映，一般在做过200个病例检测后这类仪器就无法使用了。
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、使用寿命长、检测快速准确的小型呼出气氢含量测定装置。
为达到上述发明目的而设计的氢含量测定装置的原理如附图1所示，它由采样器1检测气室2温控电路3放大及矫直电路4和显示器5等部分构成。其中采样器为一种前端接有呼气口罩的类似复泵(唧筒)形式的构件，可用来接收并储存被测者所呼出的气体。检测气室用于将一定浓度的氢气信号转换为电信号，在该室内采用具有高选择性和稳定性的钯栅半导体氢敏管作为气一电换能传感元件。当氢敏管感触到由采样器1通入的含氢气体时，管子的漏源两极之间的电压发生变化，通过此电压值的变化量，并经放大及矫直电路4处理后，由显示器5中可相应读出所测气体的含氢浓度。
以下结合附图对本实用新型的内容加以详细描述。
附图2为本实用新型中采样器的结构示意图。
附图3为本实用新型中检测气室的结构示意图。
附图4为本实用新型的电路原理图。
参照附图，该人体呼出气氢含量测定仪中的采样器1具有一根外壁面标注有刻度线且前端接有一段套筒6的空心圆形管筒7，一个偏心设于管筒7与套筒6之间壁上的通孔8将二者沟通，在管筒的内部设有一可沿筒壁前后移动的活塞筒9，在套筒6腔里插设有一可绕其内壁转动的内套筒11，该内套筒11朝向管筒7一侧的端壁上开有一偏心孔12，内套筒的另一侧可与一采样用Y形呼气口罩13活动连接。工作时，使内套筒11上的偏心孔与管、套二筒7、6之间壁上所开的通孔8对齐，令被测者将嘴抵贴在Y型罩筒13口处向内呼气。鉴于检测中所需的气样为排除掉气道呼气后的肺泡气，本实用新型设计者在管筒7侧壁的中部稍后位置处开设一个排气孔10，采样时先将管筒7内的活塞筒9后拉使排气孔10与外部连通，待先行进入管筒7的气道呼气排出后，推进活塞筒9阻断排气孔10，将气样储于管筒7内，另外，在内套管11的侧壁表面上设有一个定位销19，在套筒6侧壁上与该销19相应的位置处开有一条横向滑槽20。当转动内套管11并使定位销19处在滑槽20内的某一位置时，内套管11底端壁上所开的偏心孔12与管、套二筒7、6之间上所开之通孔8沟通，于是样气进入管筒7；而当被测者呼气完毕后，把内套管11拧转至其它位置，则其底端将通孔8封死，气体便被储存于采样器内。
检测气室包括一个具有进气口14的壳腔15，壳腔的一侧壁上开有出气口16，将一个钯栅氢敏管17用一个橡皮塞构件18固定架设在壳腔15内，并将该氢敏管17的栅(G)极与漏(D)极短接，使之工作在饱和状态，同时将管子的漏(D)极接入放大及矫直电路4，源(S)极接地，感温(N)极与加热(RQ)极接入温控电路3。在本实施方案中，选取的钯栅氢敏管为3DOH钯栅氢敏管，这种型号的氢敏管对氢气含量的可敏感范围为0～300PPm。附图3中的标号23为端盖。
本实用新型所述的放大及矫直电路4由一通用型放大电路21和一非线性折线逼近式对数放大电路22构成(附图4)。由于钯栅氢敏传感器17对氢气浓度的反应近乎是呈非线性指数关系变化的(参见附图5中的曲线A)，这就给测量结果的分析工作带来不便，折线逼近式对数放大电路22正是为得出线性化的测量结果而设置的，它由在附图4中给出的非线性网络和运算放大器IC3等元件依据折线逼近法的原理组合而成。理论上，当输入非线性网络中的电压值U；逐步增加时，从运算放大器IC4中输出的电压值Uo的特性曲线就成为一条近似对数关系的曲线(参见附图5中的曲线B)。将这个具有近似对数特性的电路接入放大电路21的输出端，就可以对非线性信号进行矫正。倘如在非线性网络系统中并入的支路越多，其线性逼近的精确度就越高。附图5中绘出的直线C就是经过矫直后的Uo-Ui关系曲线。
在该测定仪中设置温控电路3的目的是为了提高钯栅氢敏管17的工作环境温度，进而提高其信号检测速率，电路中的RQ为封装在氢敏管管壳内的加热电阻。
工作时，将采集到的样气通过自动进样装置注入到检测气室2中。附图6为此工作过程的示意图。自动进样装置由步进电机24、传动机构25和控制逻辑26等部分组成，其原理是在控制逻辑的控制下，步进电机通过传动机构推动采样器1中活塞筒9的推柄，将气样匀速地推入检测气室，完毕后通过控制开关进行复位。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：1.使用非常方便，只需采取几次患者的呼出气样，就可以得出结果，既安全又无任何痛苦；2.测量误差小，误差值在5％以内；3.特异性高，反应速率较快；4.所选的氢敏管同电化学传感器比较，使用寿命要长得多；5.携带方便，可现场作群体检查。

Claims (2)

1、一种用于对人体呼出气中氢含量测定的装置，由采样器(1)、检测气室(2)、温控电路(3)。放大及矫直电路(4)和显示器(5)等部分构成，其特征在于：
1.1所述的采样器(1)具有一根外壁面标注有刻度线且前端接有一段套筒(6)的空心圆形管筒(7)，一个偏心设于管筒(7)与套筒(6)之间壁上的通孔(8)将二者沟通，在管筒的内部设有一可沿筒壁前后移动的活塞筒(9)，管筒壁的中部稍后位置开有一个排气孔(10)，在套筒(6)腔里插设有一可绕其内壁转动的内套筒(11)，该内套筒(11)朝向管筒(7)一侧的端壁上开有一偏心孔(12)，内套筒的另一侧可与一采样用Y形呼气口罩(13)活动连接；
1.2所述的检测气室(2)包括一个带有进气口(14)的壳腔(15)，壳腔的一侧壁上开有出气口(16)，将一个钯栅氢敏管(17)用一个橡皮塞构件(18)固定架设在壳腔(145)内，使该氢敏管的漏(D)极接入放大及矫直电路(4)，源(S)极接地，感温(N)极与加热(RQ)极接入温控电路(3)。
2、如权利要求1规定的测定装置，其特征是在所述采样器的内套管(11)的侧壁表面上设有一个定位销(19)，在套筒侧壁上与该销(19)相应的位置处开有一条横向滑槽(20)。
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