气体浓度检测装置

技术领域

本申请涉及气体浓度检测技术领域，具体涉及一种气体浓度检测装置。

背景技术

人体呼气的成分主要来由空气、腔道气以及内源性气体组成，内源性气体中各种气体的浓度信息与人体的疾病和生理状态息息相关。比如，内源性气体中的一氧化碳与人体的红细胞寿命有关。

目前，临床上内源性气体中目标气体的浓度通常是采用呼气中目标气体的浓度减去环境大气中目标气体的浓度的方式得到。虽然降低了空气对内源性气体中目标气体浓度检测的干扰，但是检测结果仍然不够理想。

发明内容

本申请实施例提供了一种气体浓度检测装置，可以提高气体浓度检测的准确性。

本申请实施例提供了一种气体浓度检测装置，包括第一检测单元、集气单元、第一三通阀、第二检测单元、第一气泵、第一通口、第二通口和第三通口；

所述第一检测单元连接于所述第一通口和所述集气单元之间；

所述第一三通阀分别与所述集气单元、所述第二检测单元、所述第三通口连接；

所述第一气泵连接于所述第二通口和所述第二检测单元之间。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述集气单元包括第一集气子单元、第二集气子单元、第一子三通阀和第二子三通阀；

所述第一子三通阀包括分别与所述第一检测单元、所述第一子集气单元、所述第二子三通阀连接；

所述第二子三通阀分别与所述第一子三通阀、所述第二子集气单元、所述第一三通阀连接。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述集气单元包括四通阀、第一子集气单元和第二子集气单元；

所述四通阀分别与所述第一子集气单元、所述第二子集气单元、所述第一检测单元、所述第一三通阀连接。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述气体浓度检测装置还包括第二气泵；

所述第二气泵连接于所述第一三通阀与所述第三通口之间。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述气体浓度检测装置还包括第二气泵、第四通口和第二三通阀；

所述第二气泵连接于所述第四通口和所述第二三通阀之间；

所述第二三通阀连接于所述第一通口和所述第一检测单元之间。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述气体浓度检测装置还包括第二气泵和第四通口；

所述第二气泵连接于所述集气单元和所述第四通口之间。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述第二气泵包括第一子气泵和第二子气泵；

所述第四通口包括第一子通口和第二子通口；

所述第一子气泵连接于所述第一子集气单元和所述第一子通口之间；

所述第二子气泵连接于所述第二子集气单元和所述第二子通口之间。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述第二检测单元包括控温子单元和传感子单元，所述传感子单元设置于所述控温子单元之内。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，所述气体浓度检测装置还包括控制单元；

所述控制单元分别与所述第一检测单元、所述集气单元、所述第一三通阀、所述第二检测单元和所述第一气泵电连接。

在本申请实施例提供的气体浓度检测装置中，基于所述气体浓度装置所实现的气体浓度检测方法包括第一阶段、第二阶段和第三阶段；

当所述第一阶段开始时，待检测气体通过所述第一通口输入至所述集气单元，所述控制单元控制所述第一三通阀阻断所述集气单元和所述第一三通阀之间的连接，并控制所述第一检测单元对所述待检测气体的当前类型进行检测，然后控制所述集气单元根据所述待检测气体的当前类型对所述待检测气体分别进行存储，直到所述集气单元中的第一类型的待检测气体和/或第二类型的待检测气体存满时，停止输入所述待检测气体，从而结束所述第一阶段；

当所述第二阶段开始时，所述控制单元控制所述第一三通阀连通所述第二检测单元和所述第三通口，阻断所述集气单元和所述第一三通阀之间的连接，并控制所述第一气泵通过所述第三通口将空气吸入所述第二检测单元，然后控制所述第二检测单元对所述空气中目标气体的浓度进行检测，得到第一浓度，从而结束所述第二阶段；

当所述第三阶段开始时，所述控制单元控制所述第一三通阀门连通所述集气单元和所述第二检测单元，阻断所述第一三通阀与所述第三通口之间的连接，并控制所述第一气泵通过所述第一三通阀将所述集气单元中的所述第一类型的待检测气体或所述第二类型的待检测气体吸入所述第二检测单元，所述控制单元控制所述第二检测单元检测所述第一类型的待检测气体或所述第二类型的待检测气体中目标气体的浓度，得到第二浓度，之后所述控制单元根据所述第一浓度和所述第二浓度得到第三浓度。

本申请实施例提供的气体浓度检测装置包括第一检测单元、集气单元、第一三通阀、第二检测单元、第一气泵、第一通口、第二通口和第三通口；所述第一检测单元连接于所述第一通口和所述集气单元之间；所述第一三通阀分别与所述集气单元、所述第二检测单元、所述第三通口连接；所述第一气泵连接于所述第二通口和所述第二检测单元之间。本方案通过利用第二检测单元分别对第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体中目标气体的浓度和空气中目标气体的浓度进行检测，得到第一浓度和第二浓度，然后基于该第一浓度和第二浓度得到第三浓度，从而可以降低空气对第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体中目标气体浓度检测造成的干扰，有效提高气体浓度检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

图1是本申请实施例提供的气体浓度检测装置的第一结构示意图。

图2是本申请实施例提供的第一三通阀的结构示意图。

图3a是本申请实施例提供的集气单元的结构示意图。

图3b是本申请实施例提供的第一子三通阀的结构示意图。

图3c是本申请实施例提供的第二子三通阀的结构示意图。

图4a是本申请实施例提供的集气单元的另一结构示意图。

图4b是本申请实施例提供的四通阀的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的第二检测单元的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的气体浓度检测装置的第二结构示意图。

图7是本申请实施例提供的气体浓度检测装置的第三结构示意图。

图8a是本申请实施例提供的气体浓度检测装置的第四结构示意图。

图8b是本申请实施例提供的第二气泵和第四通口的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，上面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请实施例提供了一种气体浓度检测装置，以下将进行详细说明。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的气体浓度检测装置的结构示意图。该气体浓度检测装置100可以包括第一检测单元10、集气单元20、第一三通阀30、第二检测单元40、第一气泵50、第一通口A、第二通口B和第三通口C。

其中，该第一检测单元10连接于第一通口A和集气单元20之间。该第一三通阀30分别与集气单元20、第二检测单元40、第三通口C连接。该第一气泵50连接于第二通口B和第二检测单元40之间。

其中，该第一检测单元10可以是压力计、流量计、压力传感器、流量传感器和气体传感器中的一种或多种的集成器件等。

在本申请实施例中，该气体浓度检测装置100还可以包括控制单元60。该控制单元60可以分别与第一检测单元10、集气单元20、第一三通阀30、第二检测单元40和第一气泵50电连接。

如图2所示，第一三通阀30可以包括第一阀门31、第二阀门32和第三阀门33。具体的，该第一三通阀30可以通过第一阀门31与集气单元20连接。该第一三通阀30可以通过第二阀门32与第二检测单元40连接。该第一三通阀30可以通过第三阀门33与第三通口C连接。

需要说明的是，基于该气体浓度检测装置100所实现的气体浓度检测方法可以包括第一阶段、第二阶段和第三阶段。

当第一阶段开始时，待检测气体通过第一通口A输入至集气单元20，控制单元60控制第一三通阀30阻断集气单元20和第一三通阀30之间的连接，并控制第一检测单元10对待检测气体的当前类型进行检测，然后控制集气单元20根据该待检测气体的当前类型对待检测气体分别进行存储，直到集气单元20中的第一类型的待检测气体和/或第二类型的待检测气体存满时，停止输入该待检测气体，从而结束第一阶段。

具体的，当第一阶段开始时，待检测气体通过第一通口A输入至集气单元20，控制单元60控制第一阀门31关闭，以阻断集气单元20和第一三通阀30之间的连接。然后控制第一检测单元10对待检测气体的当前类型进行检测，然后控制集气单元20根据该待检测气体的当前类型对待检测气体分别进行存储，直到集气单元20中的第一类型的待检测气体和/或第二类型的待检测气体存满时，停止输入该待检测气体，从而结束第一阶段。

当第二阶段开始时，控制单元60第一三通阀30连通第二检测单元40和第三通口C，阻断集气单元20和第一三通阀30之间的连接，并控制第一气泵50通过第三通口C将空气吸入第二检测单元40，然后控制第二检测单元40对空气中目标气体的浓度进行检测，得到第一浓度，从而结束第二阶段。

具体的，当第二阶段开始时，控制单元60控制第一阀门31关闭，控制第二阀门32和第三阀门33开启，以连通第二检测单元40和第三通口C，阻断集气单元20和第一三通阀30之间的连接。然后控制第一气泵50通过第三通口C将空气吸入第二检测单元40，然后控制第二检测单元40对空气中目标气体的浓度进行检测，得到第一浓度，从而结束第二阶段。

当第三阶段开始时，控制单元60控制第一三通阀30连通集气单元20和第二检测单元40，阻断第一三通阀30和第三通口C之间的连接，并控制第一气泵50通过第一三通阀30将集气单元20中的第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体吸入第二检测单元40，控制单元60控制第二检测单元40检测第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体中目标气体的浓度，得到第二浓度，之后控制单元60根据第一浓度和第二浓度得到第三浓度。

具体的，当第三阶段开始时，控制单元60控制第一阀门31和第二阀门32开启，控制第三阀门33关闭，以连通集气单元20和第二检测单元40，阻断第一三通阀30和第三通口C之间的连接。然后控制第一气泵50通过第一三通阀30将集气单元20中的第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体吸入第二检测单元40，控制单元60控制第二检测单元40检测第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体中目标气体的浓度，得到第二浓度，之后控制单元60根据第一浓度和第二浓度得到第三浓度。

具体的，可以通过将第二浓度与第一浓度相减，从而得到第三浓度。

需要说明的是，第一阶段和第二阶段可以同时进行。第三阶段在第一阶段和第二阶段结束后开始。

在一些实施例中，第一阶段也可以预先进行，使得集气单元20提前采集第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体。当需要检测时，开始第二阶段和第三阶段。从而实现气体浓度的离线检测。

在本申请实施例中，待检测气体可以为人体呼气，第一类型的待检测气体为腔道气或内源性气体，第二类型的待检测气体为腔道气或内源性气体。

需要说明的是，第一类型的待检测气体与第二类型的待检测气体不同。比如，第一类型的待检测气体为腔道气，则第二类型的待检测气体为内源性气体。第一类型的待检测气体为内源性气体，则第二类型的待检测气体为腔道气。

在一些实施例中，该集气单元20可以如图3a所示，包括第一集气子单元21、第二集气子单元22、第一子三通阀23和第二子三通阀24。其中，第一子三通阀23分别与第一检测单元10、第一子集气单元21、第二子三通阀24连接。第二子三通阀24分别与第一子三通阀23、第二子集气单元22、第一三通阀30连接。

如图3b所示，第一子三通阀23可以包括第四阀门231、第五阀门232和第六阀门233。其中，第四阀门231与第一检测单元10连接。第五阀门232与第二子三通阀24连接。第六阀门233与第一子集气单元21连接。

如图3c所示，第二子三通阀24可以包括第七阀门241、第八阀门242和第九阀门243。其中，第七阀门241与第一子三通阀23连接。第八阀门242与第一三通阀30连接。第九阀门243与第二子集气单元244连接。

可以理解的是，第一集气子单元21可以用于存储第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体。第二集气子单元22可以用于存储第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体。

需要说明的是，第一集气子单元21与第二集气子单元22中存储的待检测气体的类型不同。比如，第一集气子单元21用于存储第一类型的待检测气体，则第二集气子单元22用于存储第二类型的待检测气体。第一集气子单元21用于存储第二类型的待检测气体，则第二集气子单元22用于存储第一类型的待检测气体。

可以理解的是，控制单元60还可以分别与第一子三通阀23、第二子三通阀24电连接。

在具体实施过程中，控制单元60可以分别对第一子三通阀23和第二子三通阀24进行控制，使得第四阀门231、第五阀门232、第六阀门233、第七阀门241、第八阀门242和第九阀门243可以根据实际情况开启或关闭，以实现对第一类型的待检测气体和第二类型的待检测气体的分别存储。

比如，待检测气体为人体呼气，第一子集气单元21用于存储腔道气，第二子集气单元22用于存储内源性气体，该气体浓度检测装置100需要检测内源性气体中目标气体的浓度。

此时，当第一阶段开始时，控制单元60控制第四阀门231和第六阀门233开启，控制第五阀门232关闭，使得腔道气通过第一子三通阀23输入至第一子集气单元21。同时，控制单元60控制第一检测单元10实时对呼气的当前类型进行检测，当检测到呼气的当前类型为内源性气体时，控制第五阀门232、第七阀门241和第九阀门243开启，控制第六阀门233和第八阀门242关闭，使得内源性气体通过第一子三通阀23和第二子三通阀24输入至第二子集气单元22。当第三阶段开始时，控制单元60控制第七阀门241关闭，控制第九阀门243开启，使得内源性气体通过第二子三通阀24输入至第一三通阀30。

在一些实施例中，该集气单元20可以如图4a所示，包括第一子集气单元21、第二子集气单元22和四通阀25。其中，该四通阀25分别与第一子集气单元21、第二子集气单元22、第一检测单元10、第一三通阀30连接。

如图4b所示，该四通阀25可以包括第十阀门251、第十一阀门252、第十二阀门253和第十三阀门254。其中，第十阀门251与第一检测单元10连接。第十一阀门252与第一三通阀30连接。第十二阀门253与第一子集气单元21连接。第十二阀门253与第二子集气单元254连接。

可以理解的是，控制单元60可以与四通阀25电连接。

在具体实施过程中，控制单元60对四通阀25进行控制，使得第十阀门251、第十一阀门252、第十二阀门253和第十三阀门254可以根据实际情况开启或关闭，以实现对第一类型的待检测气体和第二类型的待检测气体的分别存储。

比如，待检测气体为人体呼气，第一子集气单元21用于存储腔道气，第二子集气单元22用于存储内源性气体，该气体浓度检测装置100需要检测内源性气体中目标气体的浓度。其中，该目标气体可以为一氧化碳、一氧化氮等。

此时，当第一阶段开始时，控制单元60控制第十阀门251和第十二阀门253开启，控制第十一阀门252和第十三阀门254关闭，使得腔道气通过四通阀25输入至第一子集气单元21。同时，控制单元60控制第一检测单元10实时对呼气的当前类型进行检测，当检测到呼气的当前类型为内源性气体时，控制第十三阀门254开启，控制第十二阀门253关闭，使得内源性气体通过四通阀25输入至第二子集气单元22。当第三阶段开始时，控制单元60控制第十阀门251关闭，控制第第十三阀门254开启，使得内源性气体通过四通阀25输入至第一三通阀30。

需要说明的是，该集气单元20的具体结构包括但不限于以上实施方式，本申请实施例提供的集气单元20还可以包括其他实施方式。比如该集气单元20可以包括第一子集气单元21、第二子集气单元22和两个三通阀、一个二通阀。还比如，该集气单元20可以包括第一子集气单元21、第二子集气单元22和两个二通阀、两个三通阀。

在本申请实施例中，第一子集气单元21和第二子集气单元22的材料为软性材料，从而可以保证第一子集气单元21和第二子集气单元22中的气压与大气压相等，保证管路中气体流速的稳定性。其中，第一子集气单元21和第二子集气单元22的容积可以为300毫升。

在一些实施例中，如图5所示，第二检测单元40可以包括控温子单元41和传感子单元42。其中，该传感子单元42可以设置于控温子单元41内。该控温子单元41可以调控传感子单元42的温度，使得该传感子单元42的温度恒定，避免环境温度对传感子单元42造成影响，提高传感子单元42的气体浓度检测稳定性和准确性。

在本申请实施例中，传感子单元42在温度10摄氏度-25摄氏度之间时，传感子单元42的浓度检测稳定性和准确性较高。其中，传感子单元42在温度为20摄氏度时，传感子单元42的气体浓度检测稳定性和准确性最高。

在一些实施例中，为了保证气体浓度检测稳定性和准确性，可以在第二阶段开始之前，控制单元60可以预先控制控温子单元41对传感子单元42的温度进行调控，使得传感子单元42的气体浓度检测稳定性和准确性较高。

在具体实施过程中，集气单元20的第一子集气单元21和第二子集气单元22可能会含有上次检测的残余气体。因此，避免残余气体对第一类型的待检测气体和/或第二类型的待检测气体造成影响，在气体浓度检测开始之前，需要排除第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体。

如图6所示，在一些实施例中，该气体浓度检测装置100还可以包括第二气泵70。该第二气泵70与控制单元60电连接。该第二气泵70可以连接于第一三通阀30和第三通口C之间。

此时，当需要排除第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体时，控制单元60可以控制第一三通阀30的第一阀门31和第三阀门33开启，控制第二阀门32关闭。然后，该控制单元60控制第二气泵70开始工作，使得第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体可以通过第一三通阀30和第三通口C排到外界，直到第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体排除干净后，控制单元60控制第二气泵70停止工作。

可以理解的是，在排除第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体时，控制单元60可以根据实际情况对第一子三通阀23和第二子三通阀24的各阀门，或四通阀25的各阀门进行控制。只要使得第一子集气单元22和第二子集气单元22可以通过第一三通阀30与第三通口C连通即可，具体不再一一赘述。

如图7所示，在一些实施例中，该气体浓度检测装置100还可以包括第二气泵70、第四通口D和第二三通阀80。其中，该第二气泵70和第二三通阀80可以分别与控制单元80电连接。该第二气泵70连接于第二三通阀80和第四通口D之间。第二三通阀80连接于第一通口A和第一检测单元10之间。

此时，当需要排除第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体时，控制单元60可以根据实际情况对第二三通阀80的各阀门进行控制，使得第一子集气单元21和第二子集气单元22可以通过第二三通阀80与第四通口D导通即可。然后，该控制单元60控制第二气泵70开始工作，使得第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体可以通过第二三通阀80和第四通口D排到外界，直到第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体排除干净后，控制单元60控制第二气泵70停止工作。

如图8a所示，在一些实施例中，该气体浓度检测装置100还可以包括第二气泵70和第四通口D。其中，第二气泵70与控制单元60电连接。该第二气泵70连接于集气单元20和第四通口D之间。

此时，该第二气泵70可以如图8b所示，包括第一子气泵71和第二子气泵72。其中，第一子气泵71与第一子集气单元21连接。第二子气泵72与第二子集气单元22连接。需要说明的是，第一子气泵71也可以与第二子集气单元22连接。第二子气泵72也可以与第一子集气单元21连接。控制单元60可以分别与第一子气泵71、第二子气泵72电连接。

第四通口D可以包括第一子通口d1和第二子通口d2。其中，第一子通口d1与第一子气泵71连接。第二子通口d2与第二子气泵72连接。需要说明的是，第一子通口d1也可以与第二子气泵72连接。第二子通口d2也可以与第一子气泵72连接。

此时，当需要排除第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体时，控制单元60可以第一子气泵71和第二子气泵72开始工作，使得第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体可以通过第一子通口d1和第二子通口d2排到外界，直到第一子集气单元21和第二子集气单元22中的残余气体排除干净后，控制单元60控制第一子气泵71和第二子气泵72停止工作。

需要说明的是，第二气泵70的工作时间可以根据实际情况设定。比如，根据第二气泵70的功率以及第一子集气单元21和第二子集气单元22的容积得到排除第一子集气单元21和第二子集气单元22中残余气体所需的工作时间。

可以理解的是，本申请实施例中的各器件是通过电路或气管连接的。本申请实施例中的气管的外径为4-6毫米，内径为2.5-4毫米。

综上，本申请实施例提供的气体浓度检测装置100包括第一检测单元10、集气单元20、第一三通阀30、第二检测单元40、第一气泵50、第一通口A、第二通口B和第三通口C。其中，该第一检测单元10连接于第一通口A和集气单元20之间。该第一三通阀30分别与集气单元20、第二检测单元40、第三通口C连接。该第一气泵50连接于第二通口B和第二检测单元40之间。本方案通过利用第二检测单元40分别对第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体中目标气体的浓度和空气中目标气体的浓度进行检测，得到第一浓度和第二浓度，然后基于该第一浓度和第二浓度得到第三浓度，从而可以降低空气对第一类型的待检测气体或第二类型的待检测气体中目标气体浓度检测造成的干扰，有效提高气体浓度检测的准确性。

以上对本申请实施例所提供的一种气体浓度检测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。