CN220207445U - 化学发光检测单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种化学发光检测单元，涉及气体浓度检测技术领域。本实用新型提供的化学发光检测单元，通过反应腔结构设计(预混室+反应室)，能够使得反应更加充分，进而提高检测准确性、精度。反应腔结构设计还可进一步与温控结构(隔热室、散热模块及保温室)设计协同配合，使得反应模块的高温度以及PMT的低温度得以精确控制，一方面能够进一步提高反应模块中反应效果，另一方面使得PMT在最佳工况下运行，提高对光信号的收集转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体浓度检测技术领域，尤其是涉及一种化学发光检测单元。
背景技术
化学发光(ChemiLuminescence，简称为CL)法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。化学发光法在痕量金属离子、各类无机化合物、有机化合物分析及气体检测领域都有广泛的应用。
人体呼出气成分浓度检测对于临床诊断及疾病发展和疗效监控有重要的意义，近年来发展了许多种针对呼出气体的检测方法，其中包括电化学法，激光光谱法，气体冷凝法、化学发光法等，其中，化学发光法相比于其他方法，对特定成分的气体检测具有高精度、高灵敏度以及快速响应的优势。
待测气体在进行化学发光检测时，通过发光反应产生光子，根据PMT(光电倍增管)捕捉到的光子数来测出待测气体中目标检测成分的浓度，PMT通常为成熟的标准精密探测元件，因此整个检测单元的结构设计会直接影响到目标成分检测的准确性和精度。
现有的检测单元结构通常无法使目标检测成分发生充分的发光反应，或是无法有效发挥PMT的性能，在检测准确性和精度上仍有需要改进的空间。
有鉴于此，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种化学发光检测单元，能提高目标成分检测的准确性和精度，以解决上述问题中的至少一种。
第一方面，本实用新型提供了一种化学发光检测单元，包括反应模块、滤光片和光电倍增管；
所述反应模块包括第一进气通路、第二进气通路、出气通路、预混室和反应室；所述第一进气通路的一端与预混室连通，用于向预混室中通入待测气体或者反应气中的一种；所述第二进气通路的一端与预混室连通，用于向预混室中通入待测气体或者反应气中的另一种；所述出气通路的一端与反应室连通，用于排出反应室中的气体；所述反应室一端与预混室连通，另一端敞口；所述滤光片设置于反应室的敞口端；所述光电倍增管设置于滤光片远离反应室的一侧，用于接收被滤波后的光子。
作为进一步技术方案，所述预混室的体积为2～10立方厘米。
作为进一步技术方案，所述预混室的体积小于反应室。
作为进一步技术方案，所述反应模块还包括滤光片安装座；
所述滤光片安装座设置于所述反应室的敞口端，并设有安装孔，用于固定滤光片。
作为进一步技术方案，所述反应模块还包括第一密封件、第二密封件和第三密封件；
所述第一密封件设置于反应室与滤光片之间；
所述第二密封件设置于反应室和滤光片安装座之间；
所述第三密封件设置于隔热室和滤光片安装座之间。
作为进一步技术方案，所述反应模块还包括加热模块，用于反应模块的加热。
作为进一步技术方案，还包括隔热室；
所述隔热室包括隔热箱体，隔热箱体的内部固定有光电倍增管；所述隔热箱体用于降低反应模块热量向光电倍增管的传递。
作为进一步技术方案，所述隔热室还包括光电倍增管固定座；
所述光电倍增管安装在光电倍增管固定座中。
作为进一步技术方案，还包括散热模块；
所述散热模块包括帕尔贴、导热块、散热片、导流罩和风扇；
所述隔热箱体设置开口，开口处安装帕尔贴，帕尔贴的一面贴附于光电倍增管固定座的外侧，帕尔贴的另一面、导热块和散热片依次连接；
所述散热片外侧安装导流罩，导流罩一端设有风扇，用于散热片的散热。
作为进一步技术方案，还包括保温室；
保温室包括保温箱体和保温箱体盖；
所述反应模块和隔热室位于保温室内，用于维持反应模块和隔热室内温度的稳定。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型提供的化学发光检测单元，通过反应腔结构设计(预混室+反应室)，能够使得反应更加充分，进而提高检测准确性、精度。反应腔结构设计还可进一步与温控结构(隔热室、散热模块及保温室)设计协同配合，使得反应模块的高温度以及PMT的低温度得以精确控制，一方面能够进一步提高反应模块中反应效果，另一方面使得PMT在最佳工况下运行，提高对光信号的收集转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的化学发光检测单元结构示意图；
图2为本实用新型实施例的化学发光检测单元剖视图；
图3为图2中一处的放大图；
图4为本实用新型实施例的化学发光检测单元爆炸图；
图5为图4中一处的放大图；
图6为本实用新型实施例的反应模块透视图。
图标：1-反应模块；101-第一进气通路；102-第二进气通路；103-出气通路；104-预混室；105-反应室；106-滤光片；107-滤光片安装座；108-第一密封件；109-第二密封件；110-第三密封件；2-隔热室；201-隔热箱体；202-光电倍增管；203-光电倍增管固定座；3-散热模块；301-帕尔贴；302-导热块；303-散热片；304-导流罩；305-风扇；4-保温室；401-保温箱体；402-保温箱体盖；501-基座；502-基座盖。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一方面，本实用新型提供了一种化学发光检测单元，包括反应模块1、滤光片106和光电倍增管202；
所述反应模块1包括第一进气通路101、第二进气通路102、出气通路103、预混室104和反应室105；所述第一进气通路101的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入待测气体或者反应气中的一种；所述第二进气通路102的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入待测气体或者反应气中的另一种；所述出气通路103的一端与反应室105连通，用于排出反应室105中的气体；所述反应室105一端与预混室104连通，另一端敞口；所述滤光片106设置于反应室105的敞口端；所述光电倍增管202设置于滤光片106远离反应室105的一侧，用于接收被滤波后的光子。
本实用新型提供的化学发光检测单元，通过反应腔结构设计(预混室+反应室)，能够使得反应更加充分，进而提高检测准确性、精度。
在一些优选的实施方式中，所述出气通路103与反应室105连通的位置远离第一进气通路101、第二进气通路102与预混室的连通位置。
将出气通路接通位置远离进气位置，以免进气还未充分反应便通过出气通路排出，影响检测结果。
在一些优选的实施方式中，所述预混室104的体积为2～10立方厘米。
本方案中对于预混室的形状无特殊要求，例如可以为圆柱状，也可以为棱柱状、棱锥状、锥体状等。本方案中对于反应室的形状无特殊要求，例如可以为半球状，也可以为圆柱状、锥体状、台体状等。经发明人研究发现，预混室的形状设计对提高检测准确度、精度影响不大，影响因素主要为预混室的体积大小，体积过大，两股气体无法有效接触，影响反应效率，体积过小，气体停留时间短，便会通过出气通路排出，混合不充分。
在一些优选的实施方式中，所述预混室104的体积小于反应室105。
在一些优选的实施方式中，所述反应室105内表面镀金。
本实用新型通过镀金层设计，增加对光信号的收集效率，以及反应室耐腐蚀性，进而也延长了检测单元有效使用寿命。
在一些优选的实施方式中，所述反应模块1还包括滤光片安装座107；
所述滤光片安装座107设置于所述反应室105的敞口端，并设有安装孔，用于固定滤光片106。
在一些优选的实施方式中，所述反应模块1还包括第一密封件108、第二密封件109和第三密封件110。
所述第一密封件108设置于反应室105与滤光片106之间，用于确保气密性，防止气体从反应模块1与滤光片106间隙逸散影响检测准确性。
所述第二密封件109设置于反应室105和滤光片安装座107之间；所述第三密封件110设置于隔热室2和滤光片安装座107之间。第二密封件109和第三密封件110用于确保光密性，避免反应室105与滤光片106之间漏光、滤光片106与光电倍增管202之间漏光，保证光电倍增管202不受环境干扰，漏光也会影响检测准确性及精度。
本实用新型通过密封结构设计，确保气密性和光密性，避免了环境对检测单元的干扰，提高检测准确性、精度。
在一些优选的实施方式中，所述反应模块1还包括加热模块，用于反应模块1的加热。
通过加热，以维持反应模块的温度为50℃。
在一些优选的实施方式中，还包括隔热室2；
所述隔热室2包括隔热箱体201，隔热箱体201的内部固定有光电倍增管202；所述隔热箱体201用于降低反应模块1热量向光电倍增管202的传递。
在一些优选的实施方式中，所述隔热室2还包括光电倍增管固定座203；
所述光电倍增管202安装在光电倍增管固定座203中。
在一些优选的实施方式中，所述隔热箱体由导热系数较低的材料(例如POM(聚甲醛))制成。
为了提高发光效率，达到反应的最佳效果，反应室105需要保持在50℃的恒温条件下，同时为了降低光电倍增管202的暗基数，光电倍增管202需要保持在5℃的恒温条件下，由于反应室105和光电倍增管202距离很近(距离增加会降低光信号的收集)，很容易发生热传递，难以保证两部分结构的恒温，因此设计了保温结构。低导热系数材料制成的隔热室2在装配时直接与反应模块1接触，同时设置散热模块，可以大大降低反应室105处的高温传递，同时为了避免环境温度的影响，外侧通过保温室4隔热保温，能够有效维持两部分温度稳定在期望值。
在一些优选的实施方式中，还包括散热模块3，用于光电倍增管202的散热；
所述散热模块3包括帕尔贴301、导热块302、散热片303、导流罩304和风扇305；
所述隔热箱体201设置开口，开口处安装帕尔贴301，帕尔贴301的一面贴附于光电倍增管固定座203的外侧，帕尔贴301的另一面、导热块302和散热片303依次连接；
所述散热片303外侧安装导流罩304，导流罩304一端设有风扇305，用于散热片303的散热。
在一些优选的实施方式中，还包括保温室4；
保温室4包括保温箱体401和保温箱体盖402；
所述反应模块1和隔热室2位于保温室4内，用于维持反应模块1和隔热室2内温度的稳定。
将反应腔结构设计与温控结构(隔热室、散热模块及保温室)设计协同配合，使得反应模块的高温度以及PMT的低温度得以精确控制，一方面能够进一步提高反应模块中反应效果，另一方面使得PMT在最佳工况下运行，提高对光信号的收集转化效率。
在一些优选的实施方式中，所述保温室4由NBR保温棉制备得到。
在一些优选的实施方式中，还包括基座501和基座盖502；
所述保温室4位于基座501内。
下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本实用新型，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本实用新型。
实施例1
一种呼出气一氧化氮化学发光检测单元，包括反应模块1、滤光片106和光电倍增管202；
反应模块1包括第一进气通路101、第二进气通路102、出气通路103、预混室104和反应室105；第一进气通路101的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入待测气体；第二进气通路102的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入臭氧；出气通路103的一端与反应室105连通，用于排出反应室105中的气体；反应室105一端与预混室104连通，另一端敞口；滤光片106波长范围为700～2600nm；滤光片106设置于反应室105的敞口端；预混室104形状呈圆柱状，直径3mm，高3.5mm，其体积小于反应室105；光电倍增管202设置于滤光片106远离反应室105的一侧，用于接收被滤波后的光子。
实施例2
一种呼出气一氧化氮化学发光检测单元，如图1-图2、图4-图6所示，包括反应模块1、隔热室2、散热模块3、保温室4、基座501和基座盖502；
反应模块1为铝合金材质，包括第一进气通路101、第二进气通路102、出气通路103、预混室104、反应室105、滤光片106和滤光片安装座107，其中，第一进气通路101的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入待测气体；第二进气通路102的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入臭氧；出气通路103的一端与反应室105连通，用于排出反应室105中的气体；出气通路103与反应室105连通的位置远离第一进气通路101、第二进气通路102与预混室的连通位置；反应室105一端与预混室104连通，另一端敞口；滤光片106波长范围为700～2600nm；滤光片安装座107设置于反应室105的敞口端，并设有安装孔，滤光片106固定于安装孔内；所述预混室104形状呈圆柱状，直径3mm，高3.5mm，其体积小于反应室105；反应室105形状呈半球状，镀金层平均厚度约为0.5μm，表面光滑。
如图3所示，反应模块1还包括第一密封件108、第二密封件109、第三密封件110和加热模块；第一密封件108设置于反应室105与滤光片106之间；第二密封件109设置于反应室105和滤光片安装座107之间；第三密封件110设置于隔热室2和滤光片安装座107之间；加热模块用于反应模块1的加热。
隔热室2包括隔热箱体201、光电倍增管202和光电倍增管固定座203；光电倍增管202采用日本滨松H10682系列(其波长范围是230nm～870nm)，设置于滤光片106远离反应室105的一侧，用于接收被滤波后的光子；光电倍增管固定座203采用6061-T6型铝合金制备得到，将光电倍增管202固定于隔热箱体201内；隔热箱体201采用聚甲醛塑料制备得到。
散热模块3包括帕尔贴301、导热块302、散热片303、导流罩304和风扇305；隔热箱体201设置开口，开口处安装帕尔贴301，帕尔贴301的一面贴附于光电倍增管固定座203的外侧，帕尔贴301的另一面、导热块302和散热片303依次连接；散热片303外侧安装导流罩304，导流罩304一端设有风扇305，用于散热片303的散热。
保温室4由NBR保温棉制备得到，包括保温箱体401和保温箱体盖402；反应模块1和隔热室2位于保温室4内，用于维持反应模块1和隔热室2内温度的稳定。
保温室4位于基座501内。
检测原理如下：呼出气和臭氧分别通过第一进气通路101、第二进气通路102进入反应模块1的预混室104，在预混室104发生混合，然后在反应室105中发生发光反应，然后气体会通过出气通路103排出；反应产生的光被滤光片106滤除杂波后由光电倍增管202捕捉，根据光电倍增管202捕捉到的光子数即可进行呼出气中NO浓度的检测。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种化学发光检测单元，其特征在于，包括反应模块(1)、滤光片(106)和光电倍增管(202)；
所述反应模块(1)包括第一进气通路(101)、第二进气通路(102)、出气通路(103)、预混室(104)和反应室(105)；所述第一进气通路(101)的一端与预混室(104)连通，用于向预混室(104)中通入待测气体或者反应气中的一种；所述第二进气通路(102)的一端与预混室(104)连通，用于向预混室(104)中通入待测气体或者反应气中的另一种；所述出气通路(103)的一端与反应室(105)连通，用于排出反应室(105)中的气体；所述反应室(105)一端与预混室(104)连通，另一端敞口；所述滤光片(106)设置于反应室(105)的敞口端；所述光电倍增管(202)设置于滤光片(106)远离反应室(105)的一侧，用于接收被滤波后的光子。
2.根据权利要求1所述的化学发光检测单元，其特征在于，所述预混室(104)的体积为2～10立方厘米。
3.根据权利要求1所述的化学发光检测单元，其特征在于，所述预混室(104)的体积小于反应室(105)。
4.根据权利要求1所述的化学发光检测单元，其特征在于，所述反应模块(1)还包括滤光片安装座(107)；
所述滤光片安装座(107)设置于所述反应室(105)的敞口端，并设有安装孔，用于固定滤光片(106)。
5.根据权利要求4所述的化学发光检测单元，其特征在于，所述反应模块(1)还包括第一密封件(108)、第二密封件(109)和第三密封件(110)；
所述第一密封件(108)设置于反应室(105)与滤光片(106)之间；
所述第二密封件(109)设置于反应室(105)和滤光片安装座(107)之间；
所述第三密封件(110)设置于隔热室(2)和滤光片安装座(107)之间。
6.根据权利要求1所述的化学发光检测单元，其特征在于，所述反应模块(1)还包括加热模块，用于反应模块(1)的加热。
7.根据权利要求1所述的化学发光检测单元，其特征在于，还包括隔热室(2)；
所述隔热室(2)包括隔热箱体(201)，隔热箱体(201)的内部固定有光电倍增管(202)；所述隔热箱体(201)用于降低反应模块(1)热量向光电倍增管(202)的传递。
8.根据权利要求7所述的化学发光检测单元，其特征在于，所述隔热室(2)还包括光电倍增管固定座(203)；
所述光电倍增管(202)安装在光电倍增管固定座(203)中。
9.根据权利要求8所述的化学发光检测单元，其特征在于，还包括散热模块(3)；
所述散热模块(3)包括帕尔贴(301)、导热块(302)、散热片(303)、导流罩(304)和风扇(305)；
所述隔热箱体(201)设置开口，开口处安装帕尔贴(301)，帕尔贴(301)的一面贴附于光电倍增管固定座(203)的外侧，帕尔贴(301)的另一面、导热块(302)和散热片(303)依次连接；
所述散热片(303)外侧安装导流罩(304)，导流罩(304)一端设有风扇(305)，用于散热片(303)的散热。
10.根据权利要求9所述的化学发光检测单元，其特征在于，还包括保温室(4)；
保温室(4)包括保温箱体(401)和保温箱体盖(402)；
所述反应模块(1)和隔热室(2)位于保温室(4)内，用于维持反应模块(1)和隔热室(2)内温度的稳定。
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