[实用新型]一种呼气检测装置

说明书

本实用新型实施例公开了一种呼气检测装置，其中，所述呼气检测装置采用基于TiO₂纳米敏感材料的气敏传感器，所述呼气检测装置包括进气单元、出气单元、气敏传感器、第一气体过滤单元、第二气体过滤单元、第三气体过滤单元和气体检测室，所述进气单元、出气单元、第一气体过滤单元、第二气体过滤单元、第三气体过滤单元均与气体检测室连通，且气敏传感器安装于气体检测室的内部。本实用新型实施例提供的呼气检测装置能够实现针对丙酮和氨气在内的人体呼气常见气体的浓度定量分析，并由此获得饮食代谢的相关情况，用于评估如糖尿病、慢性肾衰竭等疾病风险的辅助参考信息，操作简单，检测成本较低，检测结果准确。

技术领域

本实用新型实施例涉及气体传感器的技术领域，具体涉及一种呼气检测装置。

背景技术

随着科技的发展与人们认知度的提高，以无创为核心的检测理念已经进入了人们的视野。美国胸科学会(ATS)于2011年发布的临床实践指南，建议通过检测呼气中一氧化氮的水平(FeNO)，来支持哮喘等呼吸系统方面疾病的诊断。2009年的罗马共识以及2017年的北美共识，也先后建议通过检测呼气中氢气以及甲烷的水平，来判断肠道健康情况。

呼气中丙酮气体的检测早在50年以前就已开始实行。在当时，呼气中丙酮的含量被用来间接反映食物热量的摄入、饮食中营养物质的成分以及运动的效率。在实际应用中，呼气中丙酮的含量被用作评估减肥效果的参考指标，该指标的使用主要是为了辅助判别人体因水分流失、而并非实质上的脂肪减少所导致的体重减轻的假象。

近些年来，多篇科学文献对人体呼气中丙酮的浓度与个体是否患有糖尿病做出了关联。数据显示，丙酮的浓度在非糖尿病人的呼气中处于300-900ppb之间，而在糖尿病患者的呼气中，丙酮的浓度达到了1800ppb以上。糖尿病患者呼气中丙酮升高的主要原因是患者不能有效地代谢所摄入饮食中的碳水化合物，在没有药物以及其它形式干预的情况下，患者的代谢能量大部分来源于脂肪的分解过程。该过程伴随着酮体，包括乙酰乙酸、羟基丁酸以及丙酮的生成。这三者中，由于丙酮分子足够小，所以可以通过血液进入到肺部，并通过呼气排出，为检测提供条件。因此，糖尿病患者在进食后，由于其体内酮体代谢的不正常提高，最终导致了其呼气中丙酮浓度的升高。

另一方面，有实验报道氨气在人体呼气中的浓度与检测者是否患有慢性肾衰竭相关。在慢性肾衰竭患者的呼气中，氨气的浓度为0.82-14.7ppm，而非慢性肾衰竭人群的呼气中，氨气的浓度为0.25-2.9ppm。对人体呼气中氨气的实时监控还可以反映慢性肾衰竭患者在接受血液透析治疗前后的效果。临床数据显示，慢性肾衰竭的病人在接受血液透析的过程中，呼气中丙酮的浓度明显下降，并与血液中的尿素水平下降的趋势成正相关。

另外，氨在人体中主要的代谢来源为氨基酸的分解，此过程生成的氨会首先以尿素的形式进入血液，最后经由肾脏以尿液(极少部分以汗液)的形式排出。当肾脏出现问题、不能有效地过滤掉血液中的尿素时，尿素便会在血液中分解，重新转化为氨。血液中的氨会通过肺，从呼气中排出。

健康人群的呼气中，内源性的甲醇与乙醇的生成主要来自于肠道对食物(如水果)的消化。这两种气体的浓度与所摄入食物的种类与数量直接相关。对于这两种呼气成分的检测可以在一定程度上反映肠道的健康状况。

综上所述，人体呼气中特定气体的浓度，在今后的无创疾病诊断领域可能会成为一个重要的检测指标。然而气体检测面临的主要难题就是(1)检测手段是否可以达到对目标检测气体的高选择性、高灵敏度以及低检测下限的标准；(2)检测流程的执行与操作是否能被检测面向的对象人群所接受；(3)检测设备的成本是否可以控制在这些检测对象人群认可的范围。这普遍要求相应的传感器/检测装置本身对所检测气体的灵敏度与检测下限达到10²ppb级别。