[發(fā)明專利]一種用于經(jīng)皮氣體分析用的氣體傳感器及檢測設(shè)備

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• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105759022A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王慧
• 申請（專利權(quán)）人: 盛密科技（上海）有限公司
• 主分類號: G01N33/49
• 分類號: G01N33/49
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于分析人體血液或皮膚產(chǎn)生的氣體傳感器和設(shè)備，具體是一種用于經(jīng)皮氣體分析用的氣體傳感器及檢測設(shè)備。

背景技術(shù)

經(jīng)皮氧分壓（transcutaneousoxygen,TcpO2）、經(jīng)皮二氧化碳分壓（（transcutaneousoxygen,TcpCO2）作為一種無創(chuàng)監(jiān)護(hù)手段最初用于治療新生兒而開發(fā)的，它是一種無損傷性的連續(xù)血氣測定技術(shù),其優(yōu)點為可以連續(xù)的監(jiān)測血氣的動態(tài)變化,減少取血次數(shù)及其引起的血源感染機(jī)會,使診斷和監(jiān)護(hù)變得更為簡便，現(xiàn)已成功用于諸多不同領(lǐng)域，如麻醉術(shù)中及ICU危重病人、嚴(yán)重呼吸病患者、人工通氣治療的患者及休克病人的監(jiān)護(hù)、肢體血管疾病的診斷、治療和預(yù)后估價等。

隨著臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)血液及組織中存在的氣體與多種病理情形相關(guān)，通常血液氣體的分析需要通過各種方式提取血液并用專門的儀器進(jìn)行分析，其缺點是顯而易見的，為了克服該缺陷，采用經(jīng)皮氣體測量技術(shù)已成為發(fā)展方向之一。而目前廣泛應(yīng)用的電流型氣體傳感器（H2S、NH3、CO、H2、甲醛、丙酮等）由于響應(yīng)時間慢、分辨率較低及分析所需氣體樣品量較大等方面的缺陷很難用于經(jīng)皮氣體測量。

這是因為在進(jìn)行經(jīng)皮氣體測量時，如將傳感器直接貼在皮膚表面對皮下組織的氣體進(jìn)行測量，皮下組織的氣體必須經(jīng)過皮膚到達(dá)傳感器表面，由于電流型傳感器測量時消耗氣體，會在氣體擴(kuò)散通道內(nèi)（皮膚及傳感器氣體擴(kuò)散層）形成濃度梯度，由于氣體在皮膚角質(zhì)層中的擴(kuò)散阻力與氣相擴(kuò)散阻力相差近萬倍，皮膚內(nèi)會建立較大的濃度梯度，而皮膚表面的氣體濃度接近于零，因而利用商品化的電流型氣體傳感器無法實現(xiàn)所述測量。

解決問題的一個方法是利用微電極，只要電極足夠小，測量所消耗的氣體量遠(yuǎn)小于從角質(zhì)層擴(kuò)散過來的量，則氣體擴(kuò)散層不會擴(kuò)展到皮膚角質(zhì)層內(nèi)，可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。但微電極存在信號小，對放大電路設(shè)計要求高，易中毒，穩(wěn)定性及抗干擾能力較弱等缺點。

解決問題的另一個方法是現(xiàn)將皮膚表面擴(kuò)散出來的氣體先收集起來后進(jìn)行測量，由于皮下組織氣體通過皮膚彌散到氣室的量少且速度慢,短時間內(nèi)很難收集到滿足常規(guī)電流型氣體傳感器分析要求的足夠量的氣體,因而只能用高靈敏度且樣品需求量小的色譜、質(zhì)譜分析及微電極技術(shù)進(jìn)行分析測量。

為此，專利200880009793.6設(shè)計了一個鐘型氣室對皮膚氣體進(jìn)行采集，然后利用一微型氨氣傳感器對鐘型氣室中所采集的氣體中的氨氣進(jìn)行測量，由于所述微電極具有響應(yīng)速度快、分析所需氣量較少等優(yōu)點，在測量分析時不需要為增強(qiáng)其對皮下組織氣體的滲透性而對患者皮膚進(jìn)行加熱，消除了皮膚燒傷的危險，但所述傳感器設(shè)計非常精巧，質(zhì)量控制較困難，而且微電極技術(shù)存在的各項缺點并沒有解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于經(jīng)皮氣體分析用的氣體傳感器及檢測設(shè)備，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于經(jīng)皮氣體分析用的氣體傳感器，包括氣體入口、出口、氣體通道、工作電極、電解液、對電極、參比電極和多孔PTFE膜，所述工作電極為氣體擴(kuò)散電極，涂覆在氣體通道外壁上，所述氣體通道連接氣體入口與出口，允許待測氣體從中流過。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述氣體通道為多孔PTFE管，所述多孔PTFE管中填充多孔材料延長氣體在其中停留時間，多孔PTFE管的直徑為1～5mm,長度為10～80mm。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述氣體通道為薄層氣室，所述工作電極由至少一片平面氣體擴(kuò)散電極組成，薄層氣室上下均由工作電極組成，所述薄層氣室的厚度≤5mm，薄層氣室內(nèi)填充惰性材料延長氣體在氣室內(nèi)的停留時間。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述薄層氣室的厚度為1～2mm。

一種經(jīng)皮氣體分析用的檢測設(shè)備，所述設(shè)備的氣路包括氣室、泵、過濾器、三通閥及氣體傳感器，所述氣室置于皮膚上，氣室與皮膚接觸面設(shè)有開口，用于皮下組織氣體的經(jīng)皮采集，所述氣體傳感器位于氣室的下游，所述泵驅(qū)動空氣經(jīng)過過濾器，泵經(jīng)三通閥分兩路連接到氣體傳感器，一路連通傳感器，一路通過氣室連接到氣體傳感器。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述氣室為一扁平的薄層結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：還包括第二三通閥、第三三通閥、第二泵和第三泵，泵、氣體傳感器、三通閥、第二三通閥、第三三通閥與氣室構(gòu)成循環(huán)氣路，測量時泵驅(qū)動氣室中的氣體在循環(huán)氣路中循環(huán)流動，第二泵位于氣室下游，清空時驅(qū)動空氣經(jīng)過濾器清空氣室中的氣體，第二泵和第三泵分別連接第二三通閥、第三三通閥。