專利名稱：肺癌患者呼出氣體vocs富集除雜系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)肺癌呼出氣體檢測(cè)前的預(yù)處理儀及其預(yù)處理方法，尤其涉及一種肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
肺癌是目前世界上最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。近三十年以來(lái)，盡管人們對(duì)肺癌的診斷及治療有了很大的提高，但肺癌仍是嚴(yán)重威脅人們健康和生命的疾病。在對(duì)肺癌呼出的氣體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，往往需要對(duì)肺癌患者呼出的VOCS氣體進(jìn)行熱解析以達(dá)到濃縮和除雜的目的。現(xiàn)有的熱解吸儀主要存在如下不足①濃縮效率低(該儀器需要使用大量的氮?dú)庾鳛檩d氣，最后總體積比較大，濃縮的濃度較低)；②價(jià)格昂貴(一般 智能熱解吸儀上萬(wàn)元)操作步驟繁瑣(準(zhǔn)備工作就有五大步驟，操作步驟也有很多；④使用單一(熱解析儀，其后基本都是接氣象色譜儀或GC/MS聯(lián)用；⑤可同時(shí)活化吸附管數(shù)量最多為6支；⑥體積龐大(根據(jù)網(wǎng)上收索的一款儀器外形尺寸170X 390X400mm，重量約8Kg，可能根據(jù)儀器的復(fù)雜性，熱解吸儀的重量，有的可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于8Kg。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種能更有效地濃縮和除雜的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種利用該系統(tǒng)進(jìn)行肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜的方法，該方法對(duì)肺癌患者VOCS進(jìn)行濃縮和除雜的效果更佳。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)，包括保溫殼、冷卻裝置、氣泵和支管；所述保溫殼的兩端分別具有一端蓋，兩個(gè)端蓋之間設(shè)有可拆卸的多支吸附管和多支燈管，其中一端蓋的外側(cè)設(shè)置進(jìn)氣管，另一端蓋的外側(cè)設(shè)置出氣管，所有的吸附管的兩端分別與進(jìn)氣管和出氣管連通；所述進(jìn)氣管上設(shè)有閥SI和閥S2，所述支管的一端設(shè)有閥S3，支管的一端與閥SI和閥S2之間的管道連通；在出氣管上設(shè)有閥S4和閥S5，所述支管的另一端設(shè)有閥S6，支管的另一端與閥S4和閥S5之間的管道連通；所述冷卻裝置和氣泵安裝在出氣管上并位于端蓋與閥S4之間，冷卻裝置靠近端蓋。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所有的吸附管均安裝在兩個(gè)端蓋I中部，所有的燈管設(shè)置在吸附管的外側(cè)。肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜方法，在該方法中采用了上述的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)，該方法包括如下步驟
I)活化首先打開閥SI、閥S2、閥S4和閥S5，關(guān)閉閥S3和閥S6 ;然后向進(jìn)氣管內(nèi)通入氮?dú)?，并開啟保溫殼內(nèi)的燈管，燈管對(duì)保溫殼內(nèi)加熱，加熱溫度在280°C 330°C，使所有的吸附管在受熱狀態(tài)下進(jìn)行活化，活化時(shí)間在8 12min;最后通過(guò)吸附管后的氣體經(jīng)冷卻裝置冷卻，再通過(guò)氣泵由出氣管排出；2)吸附將保溫殼冷卻至室溫；向進(jìn)氣管內(nèi)通入待檢測(cè)的肺癌患者呼出的含有VOCS的呼出氣，使流過(guò)每支吸附管內(nèi)的氣體流量控制在90 400ml/min ；
3)熱解析將吸附VOCS氣體后的吸附管調(diào)換方向后安裝在保溫殼內(nèi)，并使吸附管的兩端分別與進(jìn)氣管和出氣管連通；首先打開閥SI、閥S2、閥S3、閥S4、閥S5和閥S6，向進(jìn)氣管內(nèi)通入氮?dú)?；然后關(guān)閉閥S5和閥SI，開啟保溫殼內(nèi)的燈管，燈管對(duì)保溫殼內(nèi)加熱，加熱溫度在250 305°C，使吸附VOCS氣體后的吸附管在受熱狀態(tài)下進(jìn)行熱解析，在加熱的過(guò)程中開啟冷卻裝置和氣泵，使氮?dú)庠跓崾已b置中進(jìn)行循環(huán)，氮?dú)庾鳛檩d氣將吸附管內(nèi)熱解析出的VOCS帶出，熱解析時(shí)間控制在3 5min ;最后開啟閥S5，關(guān)閉閥S6，從出氣管的出口收集濃縮和除雜后的VOCS氣體。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在步驟I)中，通入氮?dú)獾牧髁靠刂圃?8 32ml/min0作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，在步驟3)中，通入氮?dú)獾牧髁靠刂圃?0 50ml/
mirio與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)及其方法具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明首先對(duì)吸附管進(jìn)行活化，以除去吸附管內(nèi)的雜質(zhì)和對(duì)待檢測(cè)的氣體有害的成分，然后再通過(guò)該吸附管吸附待檢測(cè)的肺癌患者呼出的氣體，最后將吸附管在循環(huán)中熱解析，熱解析后的肺癌患者呼出的VOCS氣體的濃縮度更高，除雜效果更佳。2、本發(fā)明的溫度和閥均可采用智能控制，測(cè)量好溫度值之后即可不用再更改，閥采用定時(shí)程序控制開閉時(shí)間，操作更方便、簡(jiǎn)單。3、本發(fā)明解析出來(lái)的VOCS收集后以備其他檢測(cè)法，如雙信號(hào)肺癌呼出氣體檢測(cè)系統(tǒng)使用。4、本發(fā)明使用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。


圖I為肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2為肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)的主視 圖3為保溫殼的結(jié)構(gòu)示意 圖4為端蓋的立體結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖5為端蓋的立體結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖6為吸附質(zhì)量一解析效率曲線 圖7為解析溫度一解析效率曲線 圖8為解析時(shí)間一解析效率曲線圖。附圖中I一保溫殼；2—冷卻裝置；3—?dú)獗茫?一支管；5—端蓋；6—進(jìn)氣管；7—出氣管；8—燈管；9一鐵質(zhì)外層；10—不銹鋼內(nèi)層；11 一插管；12—燈管安裝孔；13—氮?dú)馄俊?br> 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
如圖I和圖2所示，肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)，包括保溫殼I、冷卻裝置2、氣泵3和支管4 (本實(shí)施例中，支管4采用硅膠管)。保溫殼I的結(jié)構(gòu)如圖3所示，保溫殼I由鐵質(zhì)外層9和不銹鋼內(nèi)層10組成，鐵質(zhì)外層9套在不銹鋼內(nèi)層10外，鐵質(zhì)外層9與不銹鋼內(nèi)層10之間填充保溫棉，該保溫殼I具有良好的保溫效果。保溫殼I的兩端分別具有一端蓋5，端蓋5的結(jié)構(gòu)如圖4和圖5所示，兩個(gè)端蓋5的內(nèi)側(cè)中部設(shè)有多個(gè)垂直于端蓋5的插管11，吸附管的端部可插入該插管11內(nèi)，在端蓋5上且位于插管11外的圓周上均勻分布設(shè)置有多個(gè)燈管安裝孔12，本實(shí)施例中，每個(gè)端蓋5上設(shè)有十四個(gè)插管11和十二個(gè) 燈管安裝孔12。兩個(gè)端蓋5以可拆卸的方式設(shè)置在保溫殼I的兩端，在保溫殼I內(nèi)安裝有十四支吸附管，吸附管的一端插入左側(cè)端蓋5上的插管11內(nèi)，吸附管另一端插入右側(cè)端蓋5上相對(duì)應(yīng)的插管11內(nèi)。在保溫殼I內(nèi)安裝有十二支燈管8，燈管8采用遠(yuǎn)紅外加熱石英燈管，燈管8的一端安裝在左側(cè)端蓋5的燈管安裝孔12內(nèi)，燈管8的另一端安裝在右側(cè)端蓋5相對(duì)應(yīng)的燈管安裝孔12內(nèi)。左側(cè)的端蓋5的外側(cè)設(shè)置進(jìn)氣管6，右側(cè)的端蓋5的外側(cè)設(shè)置出氣管7，所有的吸附管的左端與進(jìn)氣管6連通，進(jìn)氣管6內(nèi)的氣體可均勻的進(jìn)入各支吸附管內(nèi)，所有的吸附管的右端與出氣管7連通，使各支吸附管內(nèi)的氣體都能輸出到出氣管7內(nèi)。進(jìn)氣管6上設(shè)有閥SI和閥S2，支管4的一端設(shè)有閥S3，支管4的一端(即左端)與閥SI和閥S2之間的管道連通。在出氣管7上設(shè)有閥S4和閥S5，支管4的另一端(即右端)設(shè)有閥S6，支管4的另一端與閥S4和閥S5之間的管道連通。冷卻裝置2和氣泵3安裝在出氣管7上并位于端蓋5與閥S4之間,冷卻裝置2靠近端蓋5。利用上述的系統(tǒng)進(jìn)行肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜的方法，該方法包括如下步驟
I)活化首先打開閥SI、閥S2、閥S4和閥S5，關(guān)閉閥S3和閥S6 ;然后向進(jìn)氣管6內(nèi)通入氮?dú)?只需將進(jìn)氣管6與氮?dú)馄?3連接)，并開啟保溫殼I內(nèi)的燈管8，燈管8對(duì)保溫殼I內(nèi)加熱，加熱溫度在280°C 330°C，使所有的吸附管在受熱狀態(tài)下進(jìn)行活化，活化時(shí)間在8 12min;最后通過(guò)吸附管后的氣體經(jīng)冷卻裝置2冷卻，再通過(guò)氣泵3由出氣管7排出。上述向進(jìn)氣管6內(nèi)通入氮?dú)獾牧髁靠刂圃?8 32ml/min，若流量太快，會(huì)造成氮?dú)獾睦速M(fèi)，因?yàn)榈獨(dú)庵皇亲鳛檩d氣將雜質(zhì)帶出即可，流量太慢，可能會(huì)造成氣體無(wú)法流通，因?yàn)槲焦軆?nèi)填充滿了吸附劑，流量過(guò)低無(wú)法通過(guò)。本實(shí)施例中采用了十四支吸附管，吸附管的具體數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行增減。2)吸附將保溫殼I冷卻至室溫；向進(jìn)氣管6內(nèi)通入待檢測(cè)的肺癌患者呼出的含有VOCS的呼出氣(將進(jìn)氣管6與收集有待檢測(cè)的肺癌患者呼出的氣體的氣袋連接)，使流過(guò)每支吸附管內(nèi)的氣體流量控制在90 400ml/min。3)熱解析將吸附VOCS氣體后的吸附管調(diào)換方向后安裝在保溫殼I內(nèi)，并使吸附管的兩端分別與進(jìn)氣管6和出氣管7連通(即將吸附管在步驟2)中的進(jìn)氣端與出氣管7連接，將吸附管在步驟2)中的出氣端與進(jìn)氣管6連接)，將吸附管調(diào)換方向后可實(shí)現(xiàn)所謂的反吹作用。首先打開閥SI、閥S2、閥S3、閥S4、閥S5和閥S6，向進(jìn)氣管6內(nèi)通入氮?dú)猓ㄈ氲獨(dú)獾牧髁靠刂圃?0 50ml/min ;然后關(guān)閉閥S5和閥SI，開啟保溫殼I內(nèi)的燈管8，燈管8對(duì)保溫殼I內(nèi)加熱，加熱溫度控制在250 305°C，使吸附VOCS氣體后的吸附管在受熱狀態(tài)下進(jìn)行熱解析，在加熱的過(guò)程中開啟冷卻裝置2和氣泵3，使氮?dú)庠跓崾已b置中進(jìn)行循環(huán)，氮?dú)庾鳛檩d氣將吸附管內(nèi)熱解析出的目標(biāo)物質(zhì)(即V0CS)帶出，熱解析時(shí)間控制在3 5min ；最后開啟閥S5，關(guān)閉閥S6，從出氣管7的出口收集濃縮和除雜后的VOCS氣體。下面以一個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)該方法進(jìn)行說(shuō)明，選用內(nèi)徑5mm、長(zhǎng)為150mm的吸附管，選用Tenax-TA作為吸附劑。首先確定吸附管的數(shù)量根據(jù)相關(guān)資料顯示，采樣管本底總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)含量不大于O. 5 μ g，單組分VOCs含量不大于O. 05 μ g，即每支吸附管吸收的每種vocs的含量不要超過(guò)O. 05yg才能保證吸附完全(不單純是指哪一種，是每一種物質(zhì)最好都不要超過(guò)0.05 μ g)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)顯示，肺癌患者呼出氣體的VOCS含量在10_9 10_12級(jí)別，普遍在10,數(shù)量級(jí)，因此選用最普遍的含量為例，即10_1/πι1，采用的是5L的氣袋收集的氣體進(jìn)行試驗(yàn)，那么總含量即為
最后除以14支管，即每支管分得的單組份 vocs 含量為35.7ng< 50ng
即小于O. 05 μ g，
104°g/ml*5xl03ml紛
b 35/7ng/每支管
14
滿足上面相關(guān)資料的要求。以甲苯為例，對(duì)吸附管的吸附質(zhì)量一解析效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖6所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，最后確認(rèn)選用14支管，以確保能夠?qū)?L氣體中的VOCS全部吸收。同時(shí)對(duì)解析溫度一解析效率也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，如圖7所示的解析溫度一解析效率曲線圖；以及對(duì)解析時(shí)間一解析效率也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，如圖8所示的解析時(shí)間一解析效率曲線圖。以支管的水平長(zhǎng)度Ll=500mm，支管高度180mm，進(jìn)氣管6、出氣管7和支管內(nèi)徑6mm為例。首先按照步驟I)的方法對(duì)吸附管進(jìn)行活化，開啟閥SI、閥S2、閥S4和閥S5，關(guān)閉閥S3和閥S6，通入氮?dú)?流量為30ml/min)，加熱溫度為320°C，活化時(shí)間為IOmin ;再按照步驟2)的方法對(duì)活化后的吸附管進(jìn)行吸附，將進(jìn)氣管II 10與收集有5L的待檢測(cè)的肺癌患者呼出的VOCS氣體的氣袋連接，使流過(guò)每支吸附管內(nèi)的氣體流量為lOOml/min ;最后將吸附后的吸附管改換方向后安裝在保溫殼I內(nèi)，按照步驟3)的方法對(duì)吸附管內(nèi)的氣體進(jìn)行熱解析，通入氮?dú)獾牧髁靠刂圃?0ml/min,加熱溫度為300°C,解析時(shí)間為3min。則系統(tǒng)中管道的總周長(zhǎng)尺寸L=500*2+180*2=1360mm 管道的橫截面積 SI= 31 R2=3. 14*3*3=28. 26mm2
吸附管的橫截面積 S2= 31 R2=3. 14*2. 5*2. 5=19. 625mm2總體積 V=L*Sl+n*l*S2=86. 90735mL ^ 90mL氣袋內(nèi)的VOCS氣體質(zhì)量m=0. I μ g/L*5L=0. 5 μ g (數(shù)量級(jí))
m 0.5/ig*90%
U 一一 .................. ................................ — J LiMILj
V 90mL w
解析率按照90%計(jì)算，因此分子上面乘以了 90%。保守估計(jì)濃縮約50倍，最終到達(dá)目標(biāo)物質(zhì)定性和定量的濃縮和提純。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范 圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)，其特征在于，包括保溫殼(I)、冷卻裝置(2)、氣泵(3)和支管(4);所述保溫殼(I)的兩端分別具有一端蓋(5)，兩個(gè)端蓋(5)之間設(shè)有可拆卸的多支吸附管和多支燈管(8)，其中一端蓋(5)的外側(cè)設(shè)置進(jìn)氣管(6)，另一端蓋(5)的外側(cè)設(shè)置出氣管(7)，所有的吸附管的兩端分別與進(jìn)氣管(6)和出氣管(7)連通；所述進(jìn)氣管(6)上設(shè)有閥SI和閥S2，所述支管(4)的一端設(shè)有閥S3，支管(4)的一端與閥SI和閥S2之間的管道連通；在出氣管(7)上設(shè)有閥S4和閥S5，所述支管(4)的另一端設(shè)有閥S6，支管(4)的另一端與閥S4和閥S5之間的管道連通；所述冷卻裝置(2)和氣泵(3)安裝在出氣管(7)上并位于端蓋(5)與閥S4之間，冷卻裝置(2)靠近端蓋(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)，其特征在于所有的吸附管均安裝在兩個(gè)端蓋(5)中部，所有的燈管(8)設(shè)置在吸附管的外側(cè)。
3.肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜方法，其特征在于，在該方法中采用權(quán)利要求I所述的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng),該方法包括如下步驟 1)活化首先打開閥SI、閥S2、閥S4和閥S5，關(guān)閉閥S3和閥S6;然后向進(jìn)氣管(6 )內(nèi)通入氮?dú)?，并開啟保溫殼(I)內(nèi)的燈管(8)，燈管(8)對(duì)保溫殼(I)內(nèi)加熱，加熱溫度在280°C 330°C,使所有的吸附管在受熱狀態(tài)下進(jìn)行活化,活化時(shí)間在8 12min;最后通過(guò)吸附管后的氣體經(jīng)冷卻裝置(2)冷卻，再通過(guò)氣泵(3)由出氣管(7)排出； 2)吸附將保溫殼(I)冷卻至室溫；向進(jìn)氣管(6)內(nèi)通入待檢測(cè)的肺癌患者呼出的含有VOCS的呼出氣，使流過(guò)每支吸附管內(nèi)的氣體流量控制在90 400ml/min ； 3)熱解析將吸附VOCS氣體后的吸附管調(diào)換方向后安裝在保溫殼(I)內(nèi)，并使吸附管的兩端分別與進(jìn)氣管(6)和出氣管(7)連通；首先打開閥SI、閥S2、閥S3、閥S4、閥S5和閥S6，向進(jìn)氣管(6)內(nèi)通入氮?dú)?；然后關(guān)閉閥S5和閥SI，開啟保溫殼(I)內(nèi)的燈管(8)，燈管(8 )對(duì)保溫殼(I)內(nèi)加熱，加熱溫度在250 305 °C，使吸附VOCS氣體后的吸附管在受熱狀態(tài)下進(jìn)行熱解析，在加熱的過(guò)程中開啟冷卻裝置(2)和氣泵(3)，使氮?dú)庠跓崾已b置中進(jìn)行循環(huán)，氮?dú)庾鳛檩d氣將吸附管內(nèi)熱解析出的VOCS帶出，熱解析時(shí)間控制在3 5min ;最后開啟閥S5，關(guān)閉閥S6，從出氣管(7)的出口收集濃縮和除雜后的VOCS氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜方法，其特征在于在步驟O中，通入氮?dú)獾牧髁靠刂圃?8 32ml/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜方法，其特征在于在步驟3)中，通過(guò)氮?dú)獾牧髁靠刂圃?0 50ml/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種肺癌患者呼出氣體VOCS富集除雜系統(tǒng)，包括保溫殼、冷卻裝置、氣泵和支管；保溫殼的兩端分別具有一端蓋，兩個(gè)端蓋之間設(shè)有可拆卸的多支吸附管和多支燈管，其中一端蓋的外側(cè)設(shè)置進(jìn)氣管，另一端蓋的外側(cè)設(shè)置出氣管，所有的吸附管的兩端分別與進(jìn)氣管和出氣管連通；支管的一端與進(jìn)氣管連通，另一端與出氣管連通。本發(fā)明還公開了一種利用該系統(tǒng)進(jìn)行富集除雜的方法。本發(fā)明首先對(duì)吸附管進(jìn)行活化，以除去吸附管內(nèi)的雜質(zhì)和對(duì)待檢測(cè)的氣體有害的成分，然后再通過(guò)該吸附管吸附待檢測(cè)的肺癌患者呼出的含有VOCS的呼出氣，最后將吸附管在循環(huán)中熱解析，熱解析后的肺癌患者呼出的VOCS氣體的濃縮度更高，除雜效果更佳。
文檔編號(hào)G01N1/34GK102841008SQ20121034852
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者侯長(zhǎng)軍, 羅小剛, 聶娟娟, 霍丹群, 楊眉, 法煥寶 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)