一種用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于呼出氣中末端氣體的采集，特別涉及一種采用質譜化學電離方式進行測定的采樣裝置。
【背景技術】
[0002]人體新陳代謝的部分產物可由血液運送至肺部，通過氣體交換進入肺泡而出現在呼出氣體中。呼出氣體檢測作為一種了解人體生理代謝過程和監測人體疾病狀況的方法具有重要的意義，受到人們越來越多的重視。與常規的血液檢測方法相比，呼出氣檢測的最大優點是對人體無損傷，操作過程方便快捷。
[0003]可靠的采樣方法是分析成功的重要保證。人體呼出氣體的濃度一般在ppb級別，含量很低。因此，呼出氣采集的關鍵在于盡量使樣品不被稀釋，不受到環境中氣體的干擾。人體肺泡中的氣體濃度與自身代謝過程直接相關，采樣時應盡可能采集到肺泡氣體。在人體每一次呼出氣體的過程中，開始呼出的氣體會被從肺到采樣裝置間的死體積稀釋，導致呼出氣體濃度下降；隨著呼出過程的進行，收集到的氣體濃度逐漸接近肺泡濃度并達到平衡。為了減小死體積的稀釋效應，可以只收集呼出氣的后半部分體積，即末端氣體，以此得到接近真實肺泡濃度的氣體。這就要求通過對采樣裝置進行合理地結構設計和實驗操作以采集到人體末端呼出氣。
[0004]呼出氣末端氣體中揮發性有機物的檢測方法包括色譜法、質譜法、光譜法、傳感器技術等。其中質譜分析法是通過對被測樣品離子的質荷比(m/z)的測定來進行分析的一種重要分析手段，具有高靈敏度、快速、能同時提供樣品的精確分子質量和結構信息等優點。采用質譜分析法測定呼出氣中的揮發性有機物，可以直接獲得其分子量信息，實現定性和定量分析。
[0005]傳統的離線檢測必須經過樣品采集、前處理和分離檢測等多個步驟，呼出氣末端氣體成分非常復雜且含量很低，樣品在保存、運輸的過程中極易造成丟失或變質。因此呼出氣體的實時在線監測不斷發展，尤其以有機物在線監測質譜技術為代表的檢測技術受到人們越來越多的重視。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置。
[0007]—種用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置:
[0008]包括吹氣管、載氣進氣口、三通閥、裝置密封閥門A和裝置密封閥門B、采樣瓶、質譜進樣口六部分；
[0009]吹氣管是連接在采樣瓶一端的一段供被測試者吹氣的管路；裝置密封閥門A、裝置密封閥門B分別連接在采樣瓶的兩端；三通閥位于裝置密封閥門A的一端，其三通閥另外兩個出口分別連接吹氣管和載氣進氣口 ；質譜進樣口位于采樣瓶的上端。
[0010]吹氣管內徑為2-3mm、長度為5_8cm，對呼出氣中待測揮發性有機物無特異性吸附。
[0011 ] 被測試者吹氣前，通過載氣進氣口，載氣將采樣瓶內背景空氣吹走，減少背景空氣中可能存在的物質對測定的干擾；被測試者吹氣采樣時，通過載氣進氣口，載氣將采樣瓶內采集到的末端呼出氣載帶進入質譜儀進行測定。
[0012]采樣時，裝置兩端的密封閥門A，密封閥門B打開，測試者對著吹氣管吹氣，待測試者一次呼氣完全，即呼出氣初始和中段氣體流出后，立即將兩端密封閥門A、密封閥門B關上，此時采樣瓶內采集到的即為末端呼出氣。
[0013]采樣瓶的有效體積為20_100mL，當被測試者采用正常呼氣方式，一次呼氣完全時，采樣瓶采集到的是被測試者的末端呼出氣。
[0014]樣品氣在載氣載帶下直接進入采樣瓶上端的質譜進樣口，進行實時分析。
[0015]本發明的有益效果在于:
[0016]—、米樣瓶體積20_100mL,可以保證瓶內米集到的是末端呼出氣。
[0017]二、通過控制閥門的開、關，即可方便實現呼出氣末端氣的采集。
[0018]三、相對普通采樣袋而言，采樣瓶內雜質少且采樣瓶本身對呼出氣中待測各種有機物幾乎無吸附，因采集裝置吸附所造成的待測物的損失降到最低。
[0019]四、吹氣管內徑和長度適宜，死體積小，對呼出氣中待測揮發性有機物無特異性吸附。
[0020]五、質譜進樣口直接插在采樣瓶內，采集到的樣品可被質譜實時分析。
[0021]六、整套裝置集采樣和進樣于一體，操作簡單，方便快捷。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置。
[0023]其中，1-吹氣管；2-載氣進氣口 ；3_三通閥；4-密封閥門A ;5_密封閥門B ;6_采樣瓶；7_質譜進樣口。
[0024]圖2為本發明用于呼出氣中末端揮發性有機物檢測的質譜分析數據。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示:I為吹氣管，即被測試者吹氣口 ；2為載氣進氣口 ；3為三通閥；4為密封閥門A ；5為密封閥門B ；6為采樣瓶；7為質譜進樣口。
[0026]被測試者吹氣前，采樣瓶兩端的閥門全部打開，載氣以一定的流速從進氣口 2進入，吹掃2-3分鐘后，采樣瓶內背景空氣全被吹走，采背景圖；被測試者深呼吸后，隨即對著潔凈的吹氣管I吹氣，當其感覺呼氣結束時，呼出氣初始和中段氣體已經被吹出采樣瓶6，立即將兩端密封閥門A4、密封閥門B5關閉，此時采樣瓶6內收集到即為末端呼出氣；載氣載帶著采集到的末端氣通過質譜進樣口 7進入質譜儀，可以利用質譜的采集軟件進行數據米集分析。
[0027]圖2:首先將測定裝置搭建好，連接好載氣氣路，本實驗用氧氣作為載氣；其次調試實驗用的飛行時間質譜儀至最佳工作狀態；最后開始實驗:第一步被測試者吹氣前，將采樣瓶兩端的閥門全部打開，氧氣以lOOml/min的流速從進氣口 2進入，吹掃2分鐘后，用儀器自帶的P7888數據采集軟件采背景圖，連續采集3次，記錄數據；第二步被測試者對著吹氣管I吹氣，當其感覺呼氣結束時，呼出氣初始和中段氣體已被吹出采樣瓶，此時立即將兩端閥門關閉；用儀器自帶的P7888數據采集軟件開始采集樣品譜圖，連續采集3次，記錄數據。將所有數據導入Origin軟件進行數據處理:取背景平均值和樣品平均值，扣除背景后作圖，即得圖2。從圖2中，可以看到，用本方法成功測得了末端氣體中ppb級別的丙酮、異戊二烯、甲醇、乙醇。
【主權項】
1.一種用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置，其特征在于: 包括吹氣管(I)、載氣進氣口(2)、三通閥(3)、裝置密封閥門A (4)和裝置密封閥門B(5)、采樣瓶(6)、質譜進樣口(7)六部分； 吹氣管(I)是連接在采樣瓶(6) —端的一段供被測試者吹氣的管路；裝置密封閥門A(4)、裝置密封閥門B (5)分別連接在采樣瓶(6)的兩端；三通閥(3)位于裝置密封閥門A(4)的一端，其三通閥(3)另外兩個出口分別連接吹氣管(I)和載氣進氣口(2);質譜進樣口(7)位于米樣瓶(6)的上端。
2.根據權利要求1所述的用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置，其特征在于: 吹氣管(I)內徑為2-3mm、長度為5-8cm，對呼出氣中待測揮發性有機物無特異性吸附。
3.根據權利要求1所述的用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置，其特征在于: 被測試者吹氣前，通過載氣進氣口(2)，載氣將采樣瓶(6)內背景空氣吹走，減少背景空氣中可能存在的物質對測定的干擾；被測試者吹氣采樣時，通過載氣進氣口(2)，載氣將采樣瓶(6 )內采集到的末端呼出氣載帶進入質譜儀進行測定。
4.根據權利要求1所述的用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置，其特征在于: 采樣時，裝置兩端的密封閥門A (4)，密封閥門B (5)打開，測試者對著吹氣管(I)吹氣，待測試者一次呼氣完全，即呼出氣初始和中段氣體流出后，立即將兩端密封閥門A (4)、密封閥門B (5)關上，此時采樣瓶(6)內采集到的即為末端呼出氣。
5.根據權利要求1所述的用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置，其特征在于: 采樣瓶(6)的有效體積為20-100mL，當被測試者采用正常呼氣方式，一次呼氣完全時，采樣瓶(6)采集到的是被測試者的末端呼出氣。
6.根據權利要求1所述的用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置，其特征在于: 樣品氣在載氣載帶下直接進入采樣瓶(6)上端的質譜進樣口(7)，進行實時分析。
【專利摘要】本發明設計了一種用于呼出氣中揮發性有機物檢測的末端氣體采樣裝置。該裝置的主體是一個體積為20-100mL的采樣瓶。采樣瓶兩端各有一個進氣口和出氣口，且分別接有閥門；采樣瓶中間開有一小孔，作為質譜的進樣口。采樣時，裝置兩端的閥門打開，測試者對著采樣瓶一端的一段可拆卸的吹氣管吹氣，待一次呼氣完全，即初始和中段氣體流出后，立即將兩端閥門關上，20-100mL的體積對應采集到的是末端氣。該裝置避免了初始和中段氣體對測量的干擾，有利于末端氣的檢測；本裝置集采樣和進樣于一體，采集到的樣品經過載氣攜帶，可以被質譜實時分析；因此，本裝置非常適合末端呼出氣中揮發性有機物的檢測。
【IPC分類】G01N27-62, G01N1-22
【公開號】CN104713750
【申請號】CN201310691210
【發明人】李海洋, 王艷, 侯可勇, 陳平, 彭麗英, 蔣吉春, 劉巍, 蔣丹丹
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日