[發明專利]一種人體呼出氣體中VOCs和EBCs的并行采集裝置

有效

• 申請號: 201610130580.5
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105784433B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 王平;郎朗;鄒瑩暢;張希;高凡;盛佳靖;張旭升;吳謙
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/24
• 分類號: G01N1/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種人體呼出氣體中VOCs和EBCs的并行采集裝置，可以實現VOCs和EBC的同時采集。通過一個嵌套式儲氣腔將呼出氣體分為三路，分別通過二氧化碳傳感器、VOCs富集管和氣體冷凝裝置。利用填充有吸附劑的富集管收集呼出氣體中的VOCs，利用氣體冷凝裝置收集呼出氣體中的EBC，其中流經富集管的呼出氣體流速由一個質量流量計控制，通過二氧化碳傳感器檢測呼出氣體中的二氧化碳濃度并結合相應動態閾值算判別呼出氣體中的非代謝腔氣體。氣體采集流程由單片機電路進行監控。本發明體積小、成本低、便攜化，可以快速并可靠地在各種場合并行收集人體呼出氣體中的VOCs和EBC。

技術領域

本發明涉及生物醫學工程技術領域，尤其涉及一種人體呼出氣體中揮發性有機物(Volatile Organic Compounds,VOCs)和人體呼出氣體冷凝物(Exhaled BreathCondensates,EBCs)的并行采集裝置，可以同時并行采集呼出氣體中的VOCs和EBCs。

背景技術

目前，國內外有大量針對呼出氣體的研究，主要集中在針對VOCs和EBCs的領域。VOCs的收集方式包括主要包括氣袋收集、富集管收集等；EBCs的收集主要是通過冷凝裝置將呼出氣體冷凝并收集冷凝液。

在VOCs收集方面，目前已經有一些市場化儀器，但普遍存在一些不足。部分儀器采用氣袋收集，對有效成分的富集能力不強，收集樣本不便于轉移；部分儀器沒有考慮氣路溫度對VOCs冷凝的影響；VOCs中的有效成分來源于肺泡氣體，目前的氣體采集儀器沒有對肺泡氣體和死腔氣體的有效甄別手段。上述問題對呼出氣體樣本中VOCs的濃度和有效性都造成了干擾。

EBCs在呼出氣體中以氣溶膠的形式存在，包含蛋白質、核酸、電解質等，可以反映人體代謝信息。EBC的理化特點和生理特點和VOCs形成了很好互補。目前已有部分研究對VOCs和EBCs進行了綜合分析，但多為分別收集，在采集手段上缺乏標準控制和集成化儀器。

發明內容

本發明針對國際上對呼出氣體的研究和臨床采集中的不足，提拱了一種人體呼出氣體中VOCs和EBCs的并行采集裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種人體呼出氣體中VOCs和EBCs的并行采集裝置，主要包括：吹氣裝置、儲氣腔、二氧化碳傳感器、第一微型真空泵、填充吸附劑的富集管、質量流量計、第二微型真空泵、總控制電路、加熱帶、按鍵模塊、顯示模塊、氣體冷凝裝置；其中，所述吹氣裝置連接儲氣腔的進氣口，儲氣腔的出氣口連接氣體冷凝裝置；儲氣腔的第一氣體采集口與二氧化碳傳感器相連，儲氣腔的第二氣體采集口與富集管的一端相連；二氧化碳傳感器與第一微型真空泵連接；富集管的另一端與質量流量計相連；加熱帶包裹在儲氣腔的外壁，用于保持儲氣腔在采集過程中溫度恒定以防止呼出氣體在儲氣腔中冷凝；質量流量計與第二微型真空泵相連；

所述二氧化碳傳感器、第一微型真空泵、質量流量計、第二微型真空泵、加熱帶、按鍵模塊、顯示模塊、氣體冷凝裝置均與總控制電路相連。

進一步的，所述吹氣裝置由第一單向閥、第二單向閥、咬嘴和三通閥組成；三通閥的三個接口與第一單向閥、第二單向閥、咬嘴相連，即三通閥的第一個接口與咬嘴相連，三通閥的第二個接口與第一單向閥相連，三通閥的第三個接口與第二單向閥相連；所述第一單向閥使氣流只進不出，第二單向閥使氣流只出不進；所述第二單向閥與儲氣腔的進氣口相連。

進一步的，所述第一單向閥、第二單向閥結構相同，均包括單向閥出氣端、單向閥進氣端和帶孔的軟性薄膜；所述單向閥出氣端為中空柱狀結構，單向閥進氣端的一個端面開有兩個半圓通孔；所述軟性薄膜夾在單向閥進氣端和單向閥出氣端中間，用以實現氣流的單向流動；單向閥進氣端的一個開有兩個半圓通孔的端面靠近軟性薄膜；第一單向閥的單向閥出氣端與三通閥的第二個接口相連；第二單向閥的單向閥進氣端與三通閥的第三個接口相連。