呼出气检测单元和检测方法与流程

1.本发明涉及气体浓度检测技术领域，尤其是涉及一种呼出气检测单元和检测方法。


背景技术：

2.no气体作为一种信号分子，在人体多个系统中发挥重要作用，通过对人体呼出气体中no浓度的检测可以确定气道炎症的性质和程度，协助哮喘同时还可以预测肺动脉高压治疗的反应等，因此人体呼出no浓度检测对于临床诊断及疾病发展和疗效监控有重要的意义。
3.近年来发展了许多种针对no气体的检测方法，其中包括电化学法，激光光谱法，气体冷凝法等。但是上述方式都无法实现对no气体高精度，高灵敏度以及快速响应的检测。化学发光原理是no和o3反应生成激发态的no*2，当激发态的no*2跃迁回基态过程中释放能量并发射光子，发射光波长带宽约为600-3000nm，是连续光谱，峰值波长1200nm。其中在o3浓度过量的条件下，no的浓度与光信号成线性相关。反应产生的光信号经过光电探测器，实现光信号到电信号的转换，将得到的电信号进行放大滤波等一系列的处理最终通过电子设备进行显示。化学发光检测相比于其他检测方式，no具有高精度，高灵敏度以及相应时间快等优点。
4.化学发光检测的精度、准确性受多种因素影响，现有结构中进入化学发光反应端的臭氧气体浓度不足、蒸汽分压过大是影响检测结果的重要因素之一。
5.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的第一目的在于提供一种呼出气检测单元，通过气路改进，达到提高气体检测准确性的效果，并具有结构简洁、功能集成度高的作用，能够解决上述问题中的至少一种。
7.本发明的第二目的在于提供一种呼出气的检测方法。
8.第一方面，本发明提供了一种呼出气检测单元，包括：臭氧气路、进气通路、出气通路、检测模块、泵和第一气路；
9.所述检测模块包括反应模块和光电倍增管，反应模块用于进行化学发光反应，光电倍增管用于捕获反应模块产生的光子；
10.所述进气通路用于向反应模块通至少含人呼出气的气体；
11.所述出气通路用于将反应模块的废气排出；
12.所述泵用于驱动所述呼出气检测单元各个气路中气体的流动；
13.所述臭氧气路用于向反应模块通至少含臭氧的气体；
14.臭氧气路上设置有渗透式干燥器和臭氧制备装置，渗透式干燥器位于臭氧制备装置上游，渗透式干燥器包括内管和外管，内管与臭氧气路连通；
15.所述第一气路的进气口设置于渗透式干燥器和臭氧制备装置之间的臭氧气路上，第一气路的出气口与渗透式干燥器的外管的进气口连通；所述渗透式干燥器的外管的出气口与泵连通。
16.作为进一步技术方案，所述第一气路上设置有第一限流器，用于限制通过第一气路的干燥空气的流量。
17.作为进一步技术方案，还包括第二气路，所述第二气路的进气口连通于渗透式干燥器和臭氧制备装置之间的臭氧气路上，第二气路的出气口与检测模块的光电倍增管连通。
18.作为进一步技术方案，所述臭氧气路上还设置有空气过滤器和第一流量计，所述空气过滤器位于所述渗透式干燥器的上游，所述第一流量计位于所述臭氧制备装置的上游，用于监控进入臭氧制备装置的气体流量。
19.作为进一步技术方案，所述第二气路上设置有第二限流器，用于限制通过第二气路的干燥空气的流量；
20.所述臭氧气路上还设置有第三限流器，用于限制进入反应模块的含臭氧气体的流量。
21.作为进一步技术方案，所述第一限流器允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；
22.所述第二限流器允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；
23.所述第三限流器允许气体通过的流量为50～100ml/min。
24.作为进一步技术方案，所述出气通路上还设置有废气处理器。
25.作为进一步技术方案，还包括排气通路；排气通路的进气口与所述光电倍增管连通，排气通路的出气口与出气通路连通。
26.作为进一步技术方案，所述泵设于出气通路上；
27.所述渗透式干燥器外管的出气口连通于泵上游的出气通路上；
28.所述废气处理器设于泵上游的出气通路上；
29.所述排气通路的出气口连通于泵上游的出气通路上。
30.作为进一步技术方案，所述进气通路上还设置有第二流量计和第四限流器，所述第二流量计用于监控进入反应模块的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器用于限制进入反应模块的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器允许气体通过的流量为250～400ml/min。
31.作为进一步技术方案，还包括校准气路，用于定期对监测模块进行校准；校准气路与所述进气通路连通；校准气路上依次设置有标气进气口、减压阀、第一电磁阀和第五限流器，所述第五限流器下游的校准气路上开设标气排气口，用于排出多余的标气。
32.作为进一步技术方案，所述检测模块还包括隔热室、散热模块和保温室；
33.所述反应模块包括第一进气管路、第二进气管路、出气管路、预混室、反应室和滤光片；所述第一进气管路的一端与预混室连通，用于向预混室中通入反应气，另一端与臭氧气路连通；所述第二进气管路的一端与预混室连通，用于向预混室中通入待测气体，另一端与进气通路连通；所述出气管路的一端与反应室连通，用于排出反应室中的气体，另一端与出气通路连通；所述反应室一端与预混室连通，另一端敞口；所述滤光片设置于反应室的敞
口端；
34.所述预混室的体积为2～10立方厘米；
35.所述隔热室包括隔热箱体和固定于隔热箱体内部的光电倍增管；所述光电倍增管设置于滤光片远离反应室的一侧，用于接收被滤波后的光子；所述隔热箱体用于降低反应模块热量向光电倍增管的传递；
36.所述散热模块用于光电倍增管的散热；
37.所述反应模块和隔热室位于保温室内，用于维持反应模块和隔热室内温度的稳定。
38.第二方面，本发明提供了一种呼出气检测方法，基于上述呼出气检测单元，包括以下步骤：
39.呼出气输入：在泵的驱动下，采集到的呼出气进入进气通路，以恒定流量进入检测模块的反应模块中；
40.臭氧输入：在泵的驱动下，空气进入臭氧气路，经空气过滤器过滤后进入渗透式干燥器的内管进行干燥，经过渗透式干燥器后的干燥空气，一路进入臭氧制备装置，将干燥空气中的o2被转化为o3，然后通过第三限流器后进入检测模块的反应模块中；
41.回流吹扫：经过渗透式干燥器后的干燥空气，还有一路在泵的驱动下通过第一气路回流至渗透式干燥器外管中；
42.干燥吹扫：经过渗透式干燥器后的干燥空气，还有一路在泵的驱动下通过第二气路传输至光电倍增管进行吹扫；
43.排气：反应模块反应后的废气在泵的驱动下通过反应模块的出气口排出进入出气通路，经过废气处理器处理后，经过泵，最终从出气口排出；回流吹扫的气体在泵的驱动下从渗透式干燥器外管的出气口排出进入出气通路，经过泵，最终从出气口排出；干燥吹扫的气体在泵的驱动下从光电倍增管的出气口排出，然后经过排气通路进入出气通路，经过泵，最终从出气口排出。
44.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
45.1.本发明通过第一气路的设置，能将干燥器内管干燥后的气体回流至干燥器外管，进而有效提升干燥器的干燥性能，进一步降低进入臭氧制备装置中气体的水分，进而提高臭氧制备装置制备臭氧的效果，确保制备臭氧的浓度，同时也有效降低了进入反应端的含臭氧气体的水分，避免了对化学发光反应的影响，提高了检测准确性；
46.2.本发明通过泵的位置及管路设计，仅通过一个泵即可控制检测单元各气体通路功能的有效执行；
47.3.本发明通过第二气路的设置，对pmt端形成吹扫，避免冷凝水损坏pmt，延长设备有效使用寿命。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1是本发明实施例1的检测单元各气路分布示意图；
50.图2是本发明实施例1的检测单元原理图；
51.图3是本发明实施例1的检测单元第一气路气体流向示意；
52.图4是本发明实施例1的检测单元臭氧气路及出气通路气体流向示意；
53.图5是本发明实施例1的检测单元进气通路及出气通路气体流向示意；
54.图6是本发明实施例1的检测单元校准气路及出气通路气体流向示意；
55.图7是本发明实施例1的检测单元第二气路及排气通路气体流向示意；
56.图8为本发明实施例1中检测模块的剖视图；
57.图9为图8中一处的放大图；
58.图10为本发明实施例1中检测模块的爆炸图。
59.图标：1-反应模块；101-第一进气管路；102-第二进气管路；103-出气管路；104-预混室；105-反应室；106-滤光片；107-滤光片安装座；108-第一密封件；109-第二密封件；110-第三密封件；111-加热装置；112-温度计；2-隔热室；201-隔热箱体；202-光电倍增管；203-光电倍增管固定座；3-散热模块；301-帕尔贴；302-导热块；303-散热片；304-导流罩；305-风扇；4-保温室；401-保温箱体；402-保温箱体盖；501-基座；502-基座盖；6-臭氧气路；601-渗透式干燥器；602-臭氧制备装置；603-空气过滤器；604-第一流量计；605-第三限流器；7-进气通路；701-第二流量计；702-第四限流器；8-出气通路；801-泵；802-废气处理器；9-检测模块；10-第一气路；1001-第一限流器；11-第二气路；1101-第二限流器；12-校准气路；1201-标气进气口；1202-减压阀；1203-第一电磁阀；1204-第五限流器；1205-标气排气口；13-排气通路。
具体实施方式
60.下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
61.第一方面，本发明提供了一种呼出气检测单元，包括：臭氧气路6、进气通路7、出气通路8、检测模块9、泵801和第一气路10；
62.所述检测模块9包括反应模块1和光电倍增管202，反应模块1用于进行化学发光反应，光电倍增管202用于捕获反应模块1产生的光子；
63.所述进气通路7用于向反应模块1通至少含人呼出气的气体；
64.所述出气通路8用于将反应模块1的废气排出；
65.所述泵801用于驱动所述呼出气检测单元各个气路中气体的流动；
66.所述臭氧气路6用于向反应模块1通至少含臭氧的气体；
67.臭氧气路6上设置有渗透式干燥器601和臭氧制备装置602，渗透式干燥器601位于臭氧制备装置602上游，渗透式干燥器601包括内管和外管，内管与臭氧气路6连通。空气从进气口进入，经干燥器干燥后进入臭氧制备装置，空气中的o2被转化成o3，然后通过反应端
的臭氧进气口通入反应端；
68.所述第一气路10的进气口设置于渗透式干燥器601和臭氧制备装置602之间的臭氧气路6上，第一气路10的出气口与渗透式干燥器601的外管的进气口连通；所述渗透式干燥器601的外管的出气口与泵801连通。通过此连接方式，干燥器的内管和外管出现压力差，满足干燥器的运行条件。
69.本发明通过第一气路的设置，能够提高臭氧制备装置制备臭氧的效果，确保制备臭氧的浓度，同时也有效降低了进入反应端的含臭氧气体的水分，避免了对化学发光反应的影响，提高了检测准确性。
70.在一些优选的实施方式中，所述第一气路10上设置有第一限流器1001，用于限制通过第一气路10的干燥空气的流量。
71.若不设置限流器或限流器允许气体通过的流量过大，则会导致反应模块真空度不够(因为大多数干燥空气都通过第一气路进入外管然后排走了，其他气路真空度不够，影响其他气路的气体流动需求，反应端真空度不够，没有足够的含臭氧空气进入)；若限流器允许气体通过的流量过小，则进入外管的干燥空气流量过小，对干燥器干燥效果的提升不明显。
72.在一些优选的实施方式中，还包括第二气路11，所述第二气路11的进气口连通于渗透式干燥器601和臭氧制备装置602之间的臭氧气路6上，第二气路11的出气口与检测模块9的光电倍增管202连通。为了提高发光效率，达到反应的最佳效果，需要使反应模块保持在50℃的恒温条件下(可以用电加热控制反应端温度，温度计监测温度)，同时为了降低pmt(光电倍增管)的暗基数，需要本方案中需要使pmt保持在5℃的恒温条件下，因此pmt端容易产生冷凝水，会影响pmt的有效使用寿命，因此设计第二气路，通过干燥的空气吹扫pmt端进而即时处理冷凝水。
73.在一些优选的实施方式中，所述臭氧气路6上还设置有空气过滤器603和第一流量计604，所述空气过滤器603位于所述渗透式干燥器601的上游，用于过滤进气中的颗粒物，以免影响后续通路中各结构的使用寿命及效果；所述第一流量计604位于所述臭氧制备装置602的上游，用于监控进入臭氧制备装置602的气体流量。
74.在一些优选的实施方式中，所述第二气路11上设置有第二限流器1101，用于限制通过第二气路11的干燥空气的流量。
75.若不设置限流器或限流器允许气体通过的流量过大，则会导致反应模块真空度不够(因为大多数干燥空气都通过第二气路然后排走了，其他气路真空度不够，影响其他气路的气体流动需求，反应端真空度不够，没有足够的含臭氧空气进入)；若限流器允许气体通过的流量过小，则进入第二气路的干燥空气流量过小，对pmt的干燥效果不明显。
76.所述臭氧气路6上还设置有第三限流器605，用于限制进入反应模块1的含臭氧气体的流量。
77.若允许通过的流量过大，会稀释进入反应端的呼出气中的no浓度，会导致实际检测浓度偏低；若允许通过的流量太小，会导致o3与呼出气接触不充分，可能导致反应不完全，检测不准确。
78.在一些优选的实施方式中，所述第一限流器1001允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；
79.所述第二限流器1101允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；
80.所述第三限流器605允许气体通过的流量为50～100ml/min。
81.本发明通过对第一限流器、第二限流器和第三限流器允许气体通过流量的进一步优化和调整，使得气体流量控制在合适范围内，保证各个气路正常工作的同时，提高检测准确度。
82.在一些优选的实施方式中，所述出气通路8上还设置有废气处理器802；废气处理器802位于所述泵801的上游，主要目的是处理反应端排出气体中的臭氧，以免造成污染，同时避免臭氧对泵801内部结构产生侵蚀等损害影响泵801的使用寿命。
83.在一些优选的实施方式中，还包括排气通路13；排气通路13的进气口与所述光电倍增管202连通，排气通路13的出气口与出气通路8连通。
84.在一些优选的实施方式中，所述泵801设于出气通路8上；
85.所述渗透式干燥器601外管的出气口连通于泵801上游的出气通路8上；
86.所述废气处理器802设于泵801上游的出气通路8上；
87.所述排气通路13的出气口连通于泵801上游的出气通路8上。本发明排气通路的设置，使得泵能控制第二气路、排气通路中的气体流动，无需再设计新的气体驱动件。
88.本方案中各路气体的流动主要就是依靠泵的运作，使各路气路中产生负压，进而驱动对应的气体流动。本发明通过泵的位置布局，整个系统仅需一个泵即可使得各个气路(臭氧气路、进气通路、出气通路、第一气路、第二气路)中的气体按需流动，无需多个泵配合，节约成本，系统集成度更高。
89.呼出气检测单元对检测准确性有着高要求，而系统中各气路流量的准确控制对检测准确性有着很大的影响，本发明泵的位置布局，配合各限流器的设置，使得一个泵运行时即能满足各气路所需要的流量控制。
90.在一些优选的实施方式中，所述进气通路7上还设置有第二流量计701和第四限流器702，所述第二流量计701用于监控进入反应模块1的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器702用于限制进入反应模块1的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器702允许气体通过的流量为250～400ml/min。
91.在一些优选的实施方式中，还包括校准气路12，用于定期对监测模块进行校准；校准气路12与所述进气通路7连通；校准气路12上依次设置有标气进气口1201、减压阀1202、第一电磁阀1203和第五限流器1204，所述第五限流器1204下游的校准气路12上开设标气排气口1205，用于排出多余的标气。
92.在减压阀1202、第五限流器1204、第四限流器702的作用下，确保进入反应模块1的标气恒压恒流，确保标气校准的有效性。
93.在一些优选的实施方式中，如图8-图10所示，所述检测模块9还包括隔热室2、散热模块3和保温室4；
94.所述反应模块1包括第一进气管路101、第二进气管路102、出气管路103、预混室104、反应室105和滤光片106；所述第一进气管路101的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入反应气，另一端与臭氧气路6连通；所述第二进气管路102的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入待测气体，另一端与进气通路7连通；所述出气管路103的一端与反应室105连通，用于排出反应室105中的气体，另一端与出气通路8连通；所述反应室
105一端与预混室104连通，另一端敞口；所述滤光片106设置于反应室105的敞口端，用于滤除发光反应后的杂光。
95.所述预混室104的体积为2～10立方厘米。本方案中对于预混室的形状无特殊要求，例如可以为圆柱状，也可以为棱柱状、棱锥状、锥体状等。经发明人研究发现，预混室的形状设计对提高检测准确度、精度影响不大，影响因素主要为预混室的体积大小，体积过大，两股气体无法有效接触，影响反应效率，体积过小，气体停留时间短，便会通过出气通路排出，混合不充分。
96.所述隔热室2包括隔热箱体201和固定于隔热箱体201内部的光电倍增管202；所述光电倍增管202设置于滤光片106远离反应室105的一侧，用于接收被滤波后的光子；所述隔热箱体201用于降低反应模块1热量向光电倍增管202的传递。
97.所述散热模块3用于光电倍增管202的散热。
98.所述反应模块1和隔热室2位于保温室4内，用于维持反应模块1和隔热室2内温度的稳定。
99.本发明通过反应腔结构设计(预混室+反应室)，能够使得反应更加充分，进而提高检测准确性、精度。反应腔结构设计还可进一步与温控结构(隔热室、散热模块及保温室)设计协同配合，使得反应模块的高温度以及pmt的低温度得以精确控制，一方面能够进一步提高反应模块中反应效果，另一方面使得pmt在最佳工况下运行，提高对光信号的收集转化效率。
100.在一些优选的实施方式中，所述出气管路103与反应室105连通的位置远离第一进气管路101、第二进气管路102与预混室的连通位置。
101.将出气管路接通位置远离进气位置，以免进气还未充分反应便通过出气管路排出，影响检测结果。
102.在一些优选的实施方式中，所述预混室104的体积小于反应室105。
103.在一些优选的实施方式中，所述反应室105内表面镀金。
104.通过镀金层设计，增加对光信号的收集效率，以及反应室耐腐蚀性，进而也延长了检测单元有效使用寿命。
105.在一些优选的实施方式中，所述反应模块1还包括滤光片安装座107；
106.所述滤光片安装座107设置于所述反应室105的敞口端，并设有安装孔，用于固定滤光片106。
107.在一些优选的实施方式中，所述反应模块1还包括第一密封件108、第二密封件109和第三密封件110。
108.所述第一密封件108设置于反应室105与滤光片106之间，用于确保气密性，防止气体从反应模块1与滤光片106间隙逸散影响检测准确性。
109.所述第二密封件109设置于反应室105和滤光片安装座107之间；所述第三密封件110设置于隔热室2和滤光片安装座107之间。第二密封件109和第三密封件110用于确保光密性，避免反应室105与滤光片106之间漏光、滤光片106与光电倍增管202之间漏光，保证光电倍增管202不受环境干扰，漏光也会影响检测准确性及精度。
110.通过密封结构设计，确保气密性和光密性，避免了环境对检测模块的干扰，提高检测准确性、精度。
111.在一些优选的实施方式中，所述反应模块1还包括加热装置111，用于反应模块1的加热。
112.通过加热，以维持反应模块的温度为50℃。
113.在一些优选的实施方式中，所述隔热室2还包括光电倍增管固定座203；
114.所述光电倍增管202安装在光电倍增管固定座203中。
115.在一些优选的实施方式中，所述散热模块3包括帕尔贴301、导热块302、散热片303、导流罩304和风扇305；
116.所述隔热箱体201设置开口，开口处安装帕尔贴301，帕尔贴301的一面贴附于光电倍增管固定座203的外侧，帕尔贴301的另一面、导热块302和散热片303依次连接；
117.所述散热片303外侧安装导流罩304，导流罩304一端设有风扇305，用于散热片303的散热。
118.在一些优选的实施方式中，所述隔热箱体由导热系数较低的材料(例如pom(聚甲醛))制成。
119.为了提高发光效率，达到反应的最佳效果，反应室105需要保持在50℃的恒温条件下，同时为了降低光电倍增管202的暗基数，光电倍增管202需要保持在5℃的恒温条件下，由于反应室105和光电倍增管202距离很近(距离增加会降低光信号的收集)，很容易发生热传递，难以保证两部分结构的恒温，因此设计了保温结构。低导热系数材料制成的隔热室2在装配时直接与反应模块1接触，同时设置散热模块，可以大大降低反应室105处的高温传递，同时为了避免环境温度的影响，外侧通过保温室4隔热保温，能够有效维持两部分温度稳定在期望值。
120.在一些优选的实施方式中，保温室4包括保温箱体401和保温箱体盖402。
121.在一些优选的实施方式中，所述保温室4由nbr保温棉制备得到。
122.在一些优选的实施方式中，还包括基座501和基座盖502；
123.所述保温室4位于基座501内。
124.第二方面，本发明提供了一种呼出气检测方法，基于上述呼出气检测单元，包括以下步骤：
125.呼出气输入：在泵801的驱动下，采集到的呼出气进入进气通路7，以恒定流量进入检测模块9的反应模块1中；
126.臭氧输入：在泵801的驱动下，空气进入臭氧气路6，经空气过滤器603过滤后进入渗透式干燥器601的内管进行干燥，经过渗透式干燥器601后的干燥空气，一路进入臭氧制备装置602，将干燥空气中的o2被转化为o3，然后通过第三限流器605后进入检测模块9的反应模块1中；
127.回流吹扫：经过渗透式干燥器601后的干燥空气，还有一路在泵801的驱动下通过第一气路10回流至渗透式干燥器601外管中；
128.干燥吹扫：经过渗透式干燥器601后的干燥空气，还有一路在泵801的驱动下通过第二气路11传输至光电倍增管202进行吹扫；
129.排气：反应模块1反应后的废气在泵801的驱动下通过反应模块1的出气口排出进入出气通路8，经过废气处理器802处理后，经过泵801，最终从出气口排出；回流吹扫的气体在泵801的驱动下从渗透式干燥器601外管的出气口排出进入出气通路8，经过泵801，最终
从出气口排出；干燥吹扫的气体在泵801的驱动下从光电倍增管202的出气口排出，然后经过排气通路13进入出气通路8，经过泵801，最终从出气口排出。
130.本发明提供的检测方法工艺简单，准确度高。
131.下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
132.实施例1
133.一种呼出气检测单元，如图1和图2所示，包括：臭氧气路6、进气通路7、出气通路8、检测模块9、第一气路10、第二气路11、校准气路12和排气通路13；
134.沿进气方向，臭氧气路6上依次设置有：空气过滤器603、渗透式干燥器601、第一流量计604、臭氧制备装置602和第三限流器605；其中，渗透式干燥器601包括内管和外管，内管与臭氧气路6连通；第三限流器605与反应模块1的第一进气管路101连通，允许气体通过的流量为70～100ml/min；
135.沿进气方向，进气通路7上依次设置有第二流量计701和第四限流器702；第四限流器702与反应模块1的第二进气管路102连通；
136.沿排气方向，出气通路8上依次设置有废气处理器802和泵801；废气处理器802与反应模块1的出气管路103连通；
137.第一气路10的进气口设置于渗透式干燥器601和臭氧制备装置602之间的臭氧气路6上，第一气路10的出气口与渗透式干燥器601的外管的进气口连通；渗透式干燥器601的外管的出气口连通于泵801上游的出气通路8上；第一气路10上设置有第一限流器1001，允许气体通过的流量为50～300ml/min；
138.第二气路11的进气口设置于渗透式干燥器601和臭氧制备装置602之间的臭氧气路6上，第二气路11的出气口连通于检测模块9的光电倍增管202，用于光电倍增管202的散热和冷凝水的处理；第二气路11上设置有第二限流器1101，允许气体通过的流量为50～300ml/min；
139.沿进气方向，校准气路12上依次设置有标气进气口1201、减压阀1202、第一电磁阀1203和第五限流器1204；第五限流器1204与第二流量计701上游的进气通路7连通；第五限流器1204下游的校准气路12上开设标气排气口1205；
140.排气通路13的进气口与光电倍增管202连通，排气通路13的出气口连通于所述泵801上游的出气通路8上；
141.检测模块9，如图8-图10所示，包括反应模块1、隔热室2、散热模块3、保温室4、基座501和基座盖502；
142.反应模块1为铝合金材质，包括第一进气管路101、第二进气管路102、出气管路103、预混室104、反应室105、滤光片106和滤光片安装座107，其中，第一进气管路101的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入待测气体；第二进气管路102的一端与预混室104连通，用于向预混室104中通入臭氧；出气管路103的一端与反应室105连通，用于排出反应室105中的气体；出气管路103与反应室105连通的位置远离第一进气管路101、第二进气管路102与预混室的连通位置；反应室105一端与预混室104连通，另一端敞口；滤光片106波长范围为700～2600nm；滤光片安装座107设置于反应室105的敞口端，并设有安装孔，滤光片106固定于安装孔内；所述预混室104形状呈圆柱状，直径3mm，高3.5mm，其体积小于反应
室105；反应室105形状呈半球状，镀金层平均厚度约为0.5μm，表面光滑。
143.反应模块1还包括第一密封件108、第二密封件109、第三密封件110和加热装置111；第一密封件108设置于反应室105与滤光片106之间；第二密封件109设置于反应室105和滤光片安装座107之间；第三密封件110设置于隔热室2和滤光片安装座107之间；加热装置用于反应模块1的加热。
144.隔热室2包括隔热箱体201、光电倍增管202和光电倍增管固定座203；光电倍增管202采用日本滨松h10682系列(其波长范围是230nm～870nm)，设置于滤光片106远离反应室105的一侧，用于接收被滤波后的光子；光电倍增管固定座203采用6061-t6型铝合金制备得到，将光电倍增管202固定于隔热箱体201内；隔热箱体201采用聚甲醛塑料制备得到。
145.反应模块1和隔热室2中分别设置有温度计112，分别用于反应室105和光电倍增管202温度的测量。
146.散热模块3包括帕尔贴301、导热块302、散热片303、导流罩304和风扇305；隔热箱体201设置开口，开口处安装帕尔贴301，帕尔贴301的一面贴附于光电倍增管固定座203的外侧，帕尔贴301的另一面、导热块302和散热片303依次连接；散热片303外侧安装导流罩304，导流罩304一端设有风扇305，用于散热片303的散热。
147.保温室4由nbr保温棉制备得到，包括保温箱体401和保温箱体盖402；反应模块1和隔热室2位于保温室4内，用于维持反应模块1和隔热室2内温度的稳定。
148.保温室4位于基座501内。
149.检测模块9的检测原理如下：呼出气和臭氧分别通过第一进气管路101、第二进气管路102进入反应模块1的预混室104，在预混室104发生混合，然后在反应室105中发生发光反应，然后气体会通过出气管路103排出；反应产生的光被滤光片106滤除杂波后由光电倍增管202捕捉，根据光电倍增管202捕捉到的光子数即可进行呼出气中no浓度的检测。
150.该呼出气检测单元，各通路在泵的作用下的气体流向如图3-图7所示，运行时：
151.呼出气输入：在泵801的驱动下，采集到的呼出气进入进气通路7，以恒定流量进入检测模块9的反应模块1中；本实施例的第四限流器允许气体通过的流量为330ml/min。
152.臭氧输入：在泵801的驱动下，空气进入臭氧气路6，空气经空气过滤器603将5μm以上的颗粒物过滤后进入渗透式干燥器601内管中，在内外管压差作用下，水蒸气从内管壁渗透到外管，经过渗透式干燥器601后的干燥空气，一路进入臭氧制备装置602，进入臭氧制备装置602的干燥空气中的o2被转化为o3，通过第三限流器605后进入检测模块9的反应模块1中，第三限流器605允许气体通过的流量为90ml/min。
153.回流吹扫：经过渗透式干燥器601后的干燥空气，还有一路在泵801的驱动下通过第一气路10回流至渗透式干燥器601外管中，第一气路10的第一限流器1001允许气体通过的流量为70ml/min。
154.干燥吹扫：经过渗透式干燥器601后的干燥空气，还有一路在泵801的驱动下通过第二气路11传输至光电倍增管202进行吹扫，第二气路11的第二限流器1101允许气体通过的流量为70ml/min。
155.排气：反应模块1反应后的废气在泵801的驱动下通过反应模块1的出气口排出，经过废气处理器802处理后，经过泵801，最终从出气口排出；
156.回流吹扫的气体在泵801的驱动下从渗透式干燥器601外管的出气口排出，经过泵
801，最终从出气口排出；
157.干燥吹扫的气体在泵801的驱动下从光电倍增管202的出气口排出，经过排气通路13、废气处理器802、泵801，最终从出气口排出。
158.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种呼出气检测单元，其特征在于，包括：臭氧气路(6)、进气通路(7)、出气通路(8)、检测模块(9)、泵(801)和第一气路(10)；所述检测模块(9)包括反应模块(1)和光电倍增管(202)，反应模块(1)用于进行化学发光反应，光电倍增管(202)用于捕获反应模块(1)产生的光子；所述进气通路(7)用于向反应模块(1)通至少含人呼出气的气体；所述出气通路(8)用于将反应模块(1)的废气排出；所述泵(801)用于驱动所述呼出气检测单元各个气路中气体的流动；所述臭氧气路(6)用于向反应模块(1)通至少含臭氧的气体；臭氧气路(6)上设置有渗透式干燥器(601)和臭氧制备装置(602)，渗透式干燥器(601)位于臭氧制备装置(602)上游，渗透式干燥器(601)包括内管和外管，内管与臭氧气路(6)连通；所述第一气路(10)的进气口设置于渗透式干燥器(601)和臭氧制备装置(602)之间的臭氧气路(6)上，第一气路(10)的出气口与渗透式干燥器(601)的外管的进气口连通；所述渗透式干燥器(601)的外管的出气口与泵(801)连通。2.根据权利要求1所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述第一气路(10)上设置有第一限流器(1001)，用于限制通过第一气路(10)的干燥空气的流量。3.根据权利要求2所述的呼出气检测单元，其特征在于，还包括第二气路(11)，所述第二气路(11)的进气口连通于渗透式干燥器(601)和臭氧制备装置(602)之间的臭氧气路(6)上，第二气路(11)的出气口与检测模块(9)的光电倍增管(202)连通。4.根据权利要求3所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述臭氧气路(6)上还设置有空气过滤器(603)和第一流量计(604)，所述空气过滤器(603)位于所述渗透式干燥器(601)的上游，所述第一流量计(604)位于所述臭氧制备装置(602)的上游，用于监控进入臭氧制备装置(602)的气体流量。5.根据权利要求4所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述第二气路(11)上设置有第二限流器(1101)，用于限制通过第二气路(11)的干燥空气的流量；所述臭氧气路(6)上还设置有第三限流器(605)，用于限制进入反应模块(1)的含臭氧气体的流量。6.根据权利要求5所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述第一限流器(1001)允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；所述第二限流器(1101)允许气体通过的流量范围是50～300ml/min；所述第三限流器(605)允许气体通过的流量为50～100ml/min。7.根据权利要求6所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述出气通路(8)上还设置有废气处理器(802)。8.根据权利要求7所述的呼出气检测单元，其特征在于，还包括排气通路(13)；排气通路(13)的进气口与所述光电倍增管(202)连通，排气通路(13)的出气口与出气通路(8)连通。9.根据权利要求8所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述泵(801)设于出气通路(8)上；所述渗透式干燥器(601)外管的出气口连通于泵(801)上游的出气通路(8)上；
所述废气处理器(802)设于泵(801)上游的出气通路(8)上；所述排气通路(13)的出气口连通于泵(801)上游的出气通路(8)上。10.根据权利要求1～9所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述进气通路(7)上还设置有第二流量计(701)和第四限流器(702)，所述第二流量计(701)用于监控进入反应模块(1)的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器(702)用于限制进入反应模块(1)的含人呼出气气体的流量，所述第四限流器(702)允许气体通过的流量为250～400ml/min。11.根据权利要求1～9所述的呼出气检测单元，其特征在于，还包括校准气路(12)，用于定期对监测模块进行校准；校准气路(12)与所述进气通路(7)连通；校准气路(12)上依次设置有标气进气口(1201)、减压阀(1202)、第一电磁阀(1203)和第五限流器(1204)，所述第五限流器(1204)下游的校准气路(12)上开设标气排气口(1205)，用于排出多余的标气。12.根据权利要求1所述的呼出气检测单元，其特征在于，所述检测模块(9)还包括隔热室(2)、散热模块(3)和保温室(4)；所述反应模块(1)包括第一进气管路(101)、第二进气管路(102)、出气管路(103)、预混室(104)、反应室(105)和滤光片(106)；所述第一进气管路(101)的一端与预混室(104)连通，用于向预混室(104)中通入反应气，另一端与臭氧气路(6)连通；所述第二进气管路(102)的一端与预混室(104)连通，用于向预混室(104)中通入待测气体，另一端与进气通路(7)连通；所述出气管路(103)的一端与反应室(105)连通，用于排出反应室(105)中的气体，另一端与出气通路(8)连通；所述反应室(105)一端与预混室(104)连通，另一端敞口；所述滤光片(106)设置于反应室(105)的敞口端；所述预混室(104)的体积为2～10立方厘米；所述隔热室(2)包括隔热箱体(201)和固定于隔热箱体(201)内部的光电倍增管(202)；所述光电倍增管(202)设置于滤光片(106)远离反应室(105)的一侧，用于接收被滤波后的光子；所述隔热箱体(201)用于降低反应模块(1)热量向光电倍增管(202)的传递；所述散热模块(3)用于光电倍增管(202)的散热；所述反应模块(1)和隔热室(2)位于保温室(4)内，用于维持反应模块(1)和隔热室(2)内温度的稳定。13.一种呼出气的检测方法，其特征在于，基于权利要求1～12任一项所述的呼出气检测单元，包括以下步骤：呼出气输入：在泵(801)的驱动下，采集到的呼出气进入进气通路(7)，以恒定流量进入检测模块(9)的反应模块(1)中；臭氧输入：在泵(801)的驱动下，空气进入臭氧气路(6)，经空气过滤器(603)过滤后进入渗透式干燥器(601)的内管进行干燥，经过渗透式干燥器(601)后的干燥空气，一路进入臭氧制备装置(602)，将干燥空气中的o2被转化为o3，然后通过第三限流器(605)后进入检测模块(9)的反应模块(1)中；回流吹扫：经过渗透式干燥器(601)后的干燥空气，还有一路在泵(801)的驱动下通过第一气路(10)回流至渗透式干燥器(601)外管中；干燥吹扫：经过渗透式干燥器(601)后的干燥空气，还有一路在泵(801)的驱动下通过第二气路(11)传输至光电倍增管(202)进行吹扫；排气：反应模块(1)反应后的废气在泵(801)的驱动下通过反应模块(1)的出气口排出
进入出气通路(8)，经过废气处理器(802)处理后，经过泵(801)，最终从出气口排出；回流吹扫的气体在泵(801)的驱动下从渗透式干燥器(601)外管的出气口排出进入出气通路(8)，经过泵(801)，最终从出气口排出；干燥吹扫的气体在泵(801)的驱动下从光电倍增管(202)的出气口排出，然后经过排气通路(13)进入出气通路(8)，经过泵(801)，最终从出气口排出。

技术总结
本发明提供了一种呼出气检测单元和检测方法，涉及气体浓度检测技术领域。本发明提供的呼出气检测单元通过第一气路的设置，能够提高臭氧制备装置制备臭氧的效果，确保制备臭氧的浓度，同时也有效降低了进入反应端的含臭氧气体的水分，避免了对化学发光反应的影响，提高了检测准确性；通过泵的位置及管路设计，仅通过一个泵即可控制检测单元各气体通路功能的有效执行；通过第二气路的设置，对PMT端形成吹扫，避免冷凝水损坏PMT，延长设备有效使用寿命。命。命。


技术研发人员：胡佳乐 胡思哲 陈涛 卢苗苗
受保护的技术使用者：南京诺令生物科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/6