呼出气体检测装置

技术领域

本发明涉及酒精仪器检测技术领域，具体公开了呼出气体检测装置。

背景技术

呼出气体酒精含量检测仪（以下简称酒检仪）是公安交通部门用于现场快速检测车辆驾驶人员呼吸酒精含量的主要执法工具，全国许多大中城市都使用呼出气体酒精含量探测器进行交通执法。由于酒精标准气体的特殊性，呼出气体酒精含量探测器采集样品的独特要求，我们依照GB/T21254-2017《呼出气体酒精含量检测仪》对呼出气体酒精含量探测器进行检测。

但是在现有的呼出气体酒精含量探测器的采气方式是通过人体呼气方式进行的，各种呼出气体酒精含量探测器均配有仪器吹嘴，吹气压力只有达到某个特定值(GA307-2001规定为240Pa)时呼出气体酒精含量探测器的采气装置才开始工作这样做的目的是保证呼出气体酒精含量探测器所采气体为人体肺部深处的气体即血液中酒精气体。如果人体呼气达不到规定压力,呼出气体酒精含量探测器会以某种方式提示(音响或文字)被检者拒测。因此呼出气体酒精含量探测器的吹嘴在设计上有一个压力闽值不同的仪器压力闯值不同检测时通常通过操控装置调节供给酒精标准气体的流量来达到仪器的压力值。

并且现在所使用的呼出气体酒精含量探测器的测定、在检测的时候，会使用不同浓度的酒精含量气体对探测器进行检测，但是、在高浓度酒精含量气体检测后、再检测低浓度酒精气体含量时，会因为前者依附在内壁的高浓度气体、导致低浓度气体的酒精气体含量升高，导致测试结果存在误差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供呼出气体检测装置，以解决上述的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

呼出气体检测装置，包括动态配气系统、肺部呼吸气体模拟系统和检测系统，所述动态配气系统与肺部呼吸气体模拟系统通过气管连接，肺部呼吸气体模拟系统与检测系统通过气管连接，所述配气系统连接有气瓶，所述配气系统内设有浓度动态转换系统。

作为优选方案的，所述动态配气系统包括进气口、质量流量控制器、电磁阀和混气腔，所述进气口设有多个，多个所述进气口与气瓶通过气管连接，所述电磁阀与质量流量控制器通过气管连接，所述质量流量控制器和电磁阀设有多个，每个所述进气口、质量流量控制器和电磁阀连接组成一条进气气路。

作为优选方案的，所述气路中还设有混气腔、湿度控制气路和温控箱，所述进气气路连接至混气腔，所述混气腔后连接湿度控制气路，所述湿度控制气路后连接温控箱。

作为优选方案的，所述湿度控制气路由湿气气路和干气气路组成，所述湿气气路中的反应器为液体发生器，所述干气气路中的反应器为空气干燥剂。

作为优选方案的，所述动态配气系统中还设有控制板、阀岛、高精度模拟量输入模块、导轨开关电源、温控表、注射泵、晶闸管、端子排，所述阀岛、导轨开关电源、注射泵、晶闸管和高精度模拟量输入模块均连接至控制板上，所述温控表连接至阀岛上，所述温控表与控制板和温控箱连接。

作为优选方案的，所述肺部呼吸气体模拟系统包括活塞和电机，所述活塞包括活塞头、活塞杆和活塞缸，所述活塞头与活塞杆活动连接，所述活塞杆与电机连接，所述活塞头缸的下侧设有单向阀。

作为优选方案的，所述活塞头中间设有反向器，所述反向器与活塞杆活动连接，所述反向器与的外侧连接轴承。

作为优选方案的，所述活塞头的顶部出气口和进气口，所述出气口和进气口内均设有单向阀。

本方案的工作原理及有益效果在于：

本发明通过动态配气系统实现标准酒精气体的配置，并且还能够通过系统内设置的湿度控制系统和温度控制系统来调控标准究竟气体的湿度和温度，用于模拟人呼出气体时，呼出气体的湿度和温度，保证检测结果的准确性；

并且在本文中的动态配气系统还设置多条进气气路，使得该系统的可用性增加；

并且在本发明中还设置肺部呼吸气体模拟系统，通过肺部呼吸气体模拟系统，模拟人在呼出气体时的气体速率和体积，使得检测装置能够在最接近人呼出气体的场景模拟，保证检测结果的准确性。

附图说明

图1为本发明呼出气体检测装置实施例的立体结构示意图；

图2为本发明呼出气体检测装置实施例中动态配气系统的结构示意图；

图3为本发明呼出气体检测装置实施例中肺部呼吸气体模拟系统的结构示意图；

图4为图3A-A的剖视图；

图5为本发明呼出气体检测装置实施例中肺部呼吸气体模拟系统的拆解图；

图6为本发明呼出气体检测装置实施例的气路示意图；

附图中标记如下：动态配气系统1、标准酒精气合成子系统101、进气口1011、原料气瓶1012、质量流量控制器1013、电磁阀1014、湿度控制子系统102、温度控制子系统103、混气腔104、干燥气路1051、加湿气路1052、空气干燥剂1053、液体发生器1054、控制板108、阀岛109、高精度模拟量输入模块110、导轨开关电源111、温控表112、注射泵113、晶闸管114、端子排115；

肺部呼吸气体模拟系统2、活塞201、出气口202、进气口203、活塞头204、活塞杆205、活塞缸206、电机207、反向器208、轴承209。

实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1-6所示,呼出气体检测装置是由动态配气系统1、肺部呼吸气体模拟系统2和检测系统组成，其中三个系统均通过计算机控制，检测系统为出气管，在出气管的出气口处设有控制阀；

如图3-5所示，肺部呼吸气体模拟系统2是由活塞201组成，在活塞的下半部分设有出气口202和进气口203，并且在进气口202和出气口203设有与之相对应的单向阀，活塞由活塞头204、活塞杆205和活塞缸206组成，其中活塞杆为丝杆，并且丝杆的连接有电机207，并且活塞头的中间设有反向器208，反向器208的中轴线与活塞头204的中轴线重合，并且反向器208与活塞头204固定连接，在反向器208外侧设有轴承209，反向器208与活塞杆205通过螺纹连接，通过电机转动带动丝杆转动，而活塞头在反向器的作用下产生位移，电机的转速越快、活塞头的位移速度越快，反之亦然，并且电机连接有变频器，通过变频器调整电机的转速，进而控制活塞的移动速度；

如图4所示，通过活塞的移动速度，来改变活塞的出气速率以及出气量，通过出气量来模拟人的呼出气体的速率和出气量，其中体积时间的计算公式为：v (t) = FVC【l-exp（-t/T）】，其中 v (t)等于 以升为单位的瞬时体积，FVC等于以升为单位的强制肺活量，T等于以秒为单位的时间，T等于以秒为单位的时间常数，（FVC、T）等于（6.0.0.8）、（5.0、0.4）、（3.5、2.4）、（1.5、0.4）。

如图6所示，动态配气系统1由三个子系统组成，三个子系统分别为标准酒精气合成子系统101、湿度控制子系统102和温度控制子系统103，其中标准酒精气合成子系统101内设有四条气路，其中三条气路直接通入混气腔104配置标准酒精气再通入湿度控制子系统，另一条气路直接连接乙醇气瓶，直接将酒精气体通入湿度控制子系统，通过多条气路得设置，使得本装置不光能自我配气完成检测，还可以通过直接使用酒精气体的方式完成检测，增加装置的功能多样性。

在配气气路中，有三条气路构成，每条气路中均设有进气口1011、原料气瓶1012、质量流量控制器1013、电磁阀1014，在三条气路最后连接至混气腔104，三条气路的气体在混气腔完成配置，形成标准浓度的酒精气体，其中质量流量控制器和电磁阀组成闭环系统，用于控制气体的流量质量，并记录流量质量信息，便于后期的数据比对以及实际检测结果与预估记过的偏差。

在配气气路后还设有湿度控制气路和温度控制气路，其中湿度控制气路内设有两条气路，一条为干燥气路1051，另一条为加湿气路1052，在两条气路中都设有相对应的反应器，干燥气炉的反应器为空气干燥剂1053，加湿器路的反应器为液体发生器1054，通过两条气路对酒精气体进行湿度调控，在干燥气路和加湿气路的反应器前也设有质量流量控制器和电磁阀，其作用是控制酒精气体通入两条气路的量；

在湿度控制气路后连接有温控箱103，温控箱用于控制标准酒精气体的温度，使得标准酒精气体的温度与人呼出的气体温度一致。

通过配气系统、湿度控制系统和温度控制系统来使得设备排出的标准酒精气体与人呼出的气体基本一致，并且如图2所示，配气系统中还设有控制板108、阀岛109、高精度模拟量输入模块110、导轨开关电源111、温控表112、注射泵113、晶闸管114、端子排115，其中阀岛、导轨开关电源、晶闸管和高精度模拟量输入模块都是用于标准酒精气体的温度控制，并且控制气路中的气体质量流量。

实施例二

如图6所示，在动态配气系统中设置四条出气气路，四条出气气路均连接混气腔，并且在出气气路中也设有质量流量控制器和电磁阀用于控制和记录出气量，基于气体性质，四条出气气路也可以作为进气气路使用，使得动态配气系统可以用于多种气体的配置，增加配气系统的实用性。

检测系统由气管和出气口连接，在气管中间设有流量监测器、气体湿度检测器和温度传感器，用于检测出气口的流量和呼出气体的湿度以及呼出气体的温度，并且流量监测器、气体湿度检测器和温度传感器连接数据粗储存器，便于后期的数据对比，并且可以根据气体从配气系统中经过肺部呼吸气体模拟系统由出气口排出时，气体温度的差距，还可以用于检测肺部呼吸气体模拟系统的准确性，进行二次验证。

实施例二相较于实施例一的优点在于：

实施例二相对于实施例一，动态配气系统的实用性增加，使得动态配气系统不光可以用于标准酒精气体的配置，还可以将动态配气系统用于其他的气体配置，并且相对于实施例一，实施例二的动态配气系统可以将多出的四条气路用于进气和排气气路，作为排气气路时，使得动态配气系统可以手机配气。

并且实施例二在检测系统内的气管中间设置流量监测器、气体湿度检测器和温度传感器，用于监测出气口的流量、气体湿度和气体温度，并收集数据，进行数据对比，方便装置的调试，保证监测结果的准确性。

上述的呼出气体检测装置的使用方法，包括以下步骤：

将配气原料气瓶连接至动态配气系统中，打开质量流量控制器1013和电磁阀1014，使得原料气瓶中的气体，通过质量流量控制器1013和电磁阀1014进入混气腔104，在混气腔104中混合成标准浓度酒精气体，酒精气体再从混气腔104中排出，通过湿度控制子系统102和温度控制子系统103对气体进行控湿和控温，再从配气系统中排出，进入肺部呼吸气体模拟系统2，通过计算机控制电机的转速，进而控制活塞头204的移动速度，控制酒精气体的排出速度，用于模拟人体呼出气体的速率，最后通过出气口使标准酒精气体进入被测物中，进行检测。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。