[发明专利]一种人体呼出气体中VOCs和EBCs的并行采集装置

说明书

本发明公开了一种人体呼出气体中VOCs和EBCs的并行采集装置，可以实现VOCs和EBC的同时采集。通过一个嵌套式储气腔将呼出气体分为三路，分别通过二氧化碳传感器、VOCs富集管和气体冷凝装置。利用填充有吸附剂的富集管收集呼出气体中的VOCs，利用气体冷凝装置收集呼出气体中的EBC，其中流经富集管的呼出气体流速由一个质量流量计控制，通过二氧化碳传感器检测呼出气体中的二氧化碳浓度并结合相应动态阈值算判别呼出气体中的非代谢腔气体。气体采集流程由单片机电路进行监控。本发明体积小、成本低、便携化，可以快速并可靠地在各种场合并行收集人体呼出气体中的VOCs和EBC。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，尤其涉及一种人体呼出气体中挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)和人体呼出气体冷凝物(Exhaled BreathCondensates,EBCs)的并行采集装置，可以同时并行采集呼出气体中的VOCs和EBCs。

背景技术

目前，国内外有大量针对呼出气体的研究，主要集中在针对VOCs和EBCs的领域。VOCs的收集方式包括主要包括气袋收集、富集管收集等；EBCs的收集主要是通过冷凝装置将呼出气体冷凝并收集冷凝液。

在VOCs收集方面，目前已经有一些市场化仪器，但普遍存在一些不足。部分仪器采用气袋收集，对有效成分的富集能力不强，收集样本不便于转移；部分仪器没有考虑气路温度对VOCs冷凝的影响；VOCs中的有效成分来源于肺泡气体，目前的气体采集仪器没有对肺泡气体和死腔气体的有效甄别手段。上述问题对呼出气体样本中VOCs的浓度和有效性都造成了干扰。

EBCs在呼出气体中以气溶胶的形式存在，包含蛋白质、核酸、电解质等，可以反映人体代谢信息。EBC的理化特点和生理特点和VOCs形成了很好互补。目前已有部分研究对VOCs和EBCs进行了综合分析，但多为分别收集，在采集手段上缺乏标准控制和集成化仪器。

发明内容

本发明针对国际上对呼出气体的研究和临床采集中的不足，提拱了一种人体呼出气体中VOCs和EBCs的并行采集装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种人体呼出气体中VOCs和EBCs的并行采集装置，主要包括：吹气装置、储气腔、二氧化碳传感器、第一微型真空泵、填充吸附剂的富集管、质量流量计、第二微型真空泵、总控制电路、加热带、按键模块、显示模块、气体冷凝装置；其中，所述吹气装置连接储气腔的进气口，储气腔的出气口连接气体冷凝装置；储气腔的第一气体采集口与二氧化碳传感器相连，储气腔的第二气体采集口与富集管的一端相连；二氧化碳传感器与第一微型真空泵连接；富集管的另一端与质量流量计相连；加热带包裹在储气腔的外壁，用于保持储气腔在采集过程中温度恒定以防止呼出气体在储气腔中冷凝；质量流量计与第二微型真空泵相连；

所述二氧化碳传感器、第一微型真空泵、质量流量计、第二微型真空泵、加热带、按键模块、显示模块、气体冷凝装置均与总控制电路相连。

进一步的，所述吹气装置由第一单向阀、第二单向阀、咬嘴和三通阀组成；三通阀的三个接口与第一单向阀、第二单向阀、咬嘴相连，即三通阀的第一个接口与咬嘴相连，三通阀的第二个接口与第一单向阀相连，三通阀的第三个接口与第二单向阀相连；所述第一单向阀使气流只进不出，第二单向阀使气流只出不进；所述第二单向阀与储气腔的进气口相连。

进一步的，所述第一单向阀、第二单向阀结构相同，均包括单向阀出气端、单向阀进气端和带孔的软性薄膜；所述单向阀出气端为中空柱状结构，单向阀进气端的一个端面开有两个半圆通孔；所述软性薄膜夹在单向阀进气端和单向阀出气端中间，用以实现气流的单向流动；单向阀进气端的一个开有两个半圆通孔的端面靠近软性薄膜；第一单向阀的单向阀出气端与三通阀的第二个接口相连；第二单向阀的单向阀进气端与三通阀的第三个接口相连。