yy.vip易游-多传感色谱检测仪及其检测方法与流程

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　　在通过呼吸性气体快速检测诊断疾病、管道泄漏快速诊断、工业废气排放监测以及突发性爆炸事故现场毒气检测等领域，都需要大量的高灵敏度、广谱检测器来实现现场监测。但在众多现有的检测技术中，大多采用多传感器集成的检测仪或者各种色谱检测仪，例如光离子化色谱检测仪(gc-pid)、氢火焰离子化色谱检测仪(gc-fid)、离子迁移谱色谱法(gc-ims)等。

　　采用多传感器集成的检测仪，虽然能实现某些成分的检测，但成分之间的干扰很大，如在检测h2s时so2、no2会干扰检测结果；检测c2h6时ch4会干扰检测结果；检测丙酮时苯及苯系物会干扰检测结果(呼出气体中，丙酮超标是糖尿病的早期症状)；检测氨气(nh3)时h2s、no2会干扰检测结果(肾脏病人一般呼出气体中nh3浓度很高)。因此，当检测的混合气体中含有这些相互干扰的气体成分时，就很难确定某成分的具体含量。

　　采用色谱检测仪，由于外围气路系统及温控系统体积大，使得检测仪的体积很大，虽然能解决组分相互干扰的问题，但其存在体积大、功耗高、分析时间长、操作复杂以及高成本等问题，这极大限制了色谱检测仪的广泛应用，使得色谱检测仪很难推广普及。

　　基于以上问题，本发明的主要目的在于提出一种多传感色谱检测仪及其检测方法，用于解决以上技术问题中的至少之一。

　　为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提出一种多传感色谱检测仪，包括依次连接的电磁阀、检测支路和传感阵列，检测支路至少为一条，每一条检测支路包括色谱柱，其中：

　　电磁阀，用于控制气体样品进入色谱柱；并用于控制经色谱柱分离得到的分离的待检测气体，逐一地传输至传感阵列；

　　在本发明的一些实施例中，上述检测支路有多条，且不同检测支路中的色谱柱填充有不同的固定相。

　　信号采集及数据处理单元，与传感阵列连接，用于采集、处理、并显示传感阵列的检测结果，逐一得到气体样品中分离的待检测气体的含量。

　　与检测支路并行的参考支路，通过控制电磁阀，选择控制气体样品只通过该参考支路传输至传感阵列，检测得到待检测气体的总量。

　　在本发明的一些实施例中，上述多传感色谱检测仪还包括位于电磁阀之前的气体管路中的气体入口和气泵，其中：

　　富集器，位于电磁阀之前的气体管路中，用于提高进入检测支路的气体样品的浓度；

　　在本发明的一些实施例中，上述传感阵列包括单个气体传感器、单个检测器和/或几种气体传感器组成的分立/集成结构；其中，气体传感器包括金属氧化物传感器、半导体型传感器、电化学传感器、催化燃烧式传感器、光离子化检测器、氢火焰离子化检测器、氦离子化检测器、热导式传感器或红外线传感器。

　　为了实现上述目的，作为本发明的另一个方面，本发明提出一种多传感色谱检测方法，采用上述的多传感色谱检测仪，包括以下步骤：

　　步骤1、开启并控制电磁阀，使气体样品进入至少一条检测支路中；待0.5～3秒后，关闭电磁阀；

　　步骤2、再次开启电磁阀，引入驱动气体，该驱动气体驱使经由色谱柱分离气体样品而得到的分离的待检测气体逐一传输至传感阵列；

　　步骤3、传感阵列检测分离的待检测气体，得到气体样品中分离的待检测气体的含量。

　　1、本发明通过控制电磁阀，可将气体样品推入至色谱柱中，气体样品在色谱柱中实现成分分离，再将分离的成分逐一传输至传感阵列中，从而避免了待检测气体中除检测成分外的其他成分的干扰，精准确定检测成分的具体含量，且检测分析时间不超过5分钟，因此可实现复杂混合气体的无干扰快速高灵敏度检测；

　　2、本发明去掉了传统色谱仪所需要的载气系统，只需要通过控制电磁阀，即可引入驱动气体(纯净空气或污染轻的空气)作为载气，使得检测仪的整体重量不超过2kg，具有结构简单、成本低及体积微小的特点，提高了系统的集成度与便捷性，可以实现便携式/手持式，易于在多领域广泛使用；

　　3、本发明可设置多条检测支路，通过电磁阀切换不同的支路，且不同支路中的色谱柱特异性不一样，从而可实现不同的易干扰气体的分离，实现复杂混合气的高分辨率检测。

　　为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

　　为了解决呼吸性气体的检测、管道泄漏检测及突发性爆炸事故现场检测等领域，对高灵敏、无干扰、微型化快速检测的迫切需求，本发明设计了一种多传感色谱检测仪，在结构上具有以下改进：1、去掉了传统色谱仪所需要的载气系统，大幅减小了系统的体积与重量；2、在传感器之前集成快速分离色谱柱，利用色谱的强大分离能力来解决气体之间的相互干扰问题；3、利用海量的传感器，可以实现宽范围有毒有害气体的高灵敏检测。经上述设计后的多气体检测色谱仪，其重量不超过2kg，一次分析时间不超过5分钟，可以实现复杂混合气体无干扰快速高灵敏检测。

　　本发明公开了一种多传感色谱检测仪，包括依次连接的电磁阀、检测支路和传感阵列，检测支路至少为一条，每一条检测支路包括色谱柱，其中：

　　电磁阀，用于控制气体样品进入色谱柱；并用于控制经色谱柱分离得到的分离的待检测气体，逐一地传输至传感阵列；

　　因此，本发明通过控制电磁阀，可将气体样品推入至色谱柱中，气体样品在色谱柱中实现成分分离，从而将分离的成分逐一传输至传感阵列中，从而避免了待检测气体中除检测成分外的其他成分的干扰，精准确定检测成分的具体含量，且检测分析时间不超过5分钟，因此可实现复杂混合气体的无干扰快速高灵敏度检测。

　　信号采集及数据处理单元，与传感阵列连接，用于采集、处理、并显示传感阵列的检测结果，逐一得到气体样品中分离的待检测气体的含量。从而可用于作为环境情况判断或疾病诊断等的依据。

　　在本发明的一些实施例中，上述多传感色谱检测仪，还包括与检测支路并行的参考支路，通过控制电磁阀，选择控制气体样品只通过该参考支路传输至传感阵列，检测得到待检测气体的总量，以作为分析得到气体样品中待检测气体含量的参考值。

　　在本发明的一些实施例中，每一条所述检测支路还包括：位于所述色谱柱和传感阵列之间的单向阀；从而可防止参考支路导通时，待检测气体回流至检测支路中，从而避免了分析的失效。

　　干燥净化装置，位于电磁阀之前的气体管路中，用于干燥和净化气体样品；主要是滤掉细颗粒物。

　　在本发明的一些实施例中，上述多传感色谱检测仪还包括位于电磁阀之前的气体管路中的气体入口和气泵，其中：

　　其中，富集器可以是传统富集器，也可以是微型富集器，富集器内填充的吸附剂材料与气体样品中待检测气体相匹配，例如可以为用于富集有机气体(vocs)、硫化物、氮化物等气体的2，6-二苯呋喃多孔聚合物树脂(tenax-ta)、活性炭carbopackx、碳纳米管等。

　　在本发明的一些实施例中，上述传感阵列包括单个气体传感器、单个检测器和/或几种气体传感器组成的分立/集成结构；其中，气体传感器包括金属氧化物传感器、半导体型传感器、电化学传感器、催化燃烧式传感器、光离子化检测器、氢火焰离子化检测器、氦离子化检测器、热导式传感器或红外线传感器。通过设置海量的传感器，可以实现宽范围有毒有害气体的高灵敏检测。

　　在本发明的一些实施例中，所述检测支路具有多条，通过控制电磁阀，切换不同的支路，不同检测支路中的色谱柱填充有不同的固定相，从而可实现不同的易干扰气体的分离，实现干扰混合气的高分辨率检测。

　　本发明还公开了一种多传感色谱检测方法，采用上述的多传感色谱检测仪，包括以下步骤：

　　步骤1、开启并控制电磁阀，使气体样品进入至少一条检测支路中；待0.5～3秒后，关闭电磁阀；

　　步骤2、再次开启电磁阀，引入驱动气体，该驱动气体驱使经由色谱柱分离气体样品而得到的分离的待检测气体逐一传输至传感阵列；

　　步骤3、传感阵列检测分离的待检测气体，得到气体样品中分离的待检测气体的含量。

　　因此，本发明提出的多传感色谱检测方法，只需要将气体入口接入驱动气体(纯净空气源或污染轻的空气源)，并控制电磁阀，即可引入纯净空气或污染轻的空气作为载气，使得检测仪的整体重量不超过2kg，具有结构简单、成本低及体积微小的特点，提高了系统的集成度与便捷性，可以实现便携式/手持式，易于在多领域广泛使用；

　　以下通过具体实施例，对本发明提出的多传感色谱检测仪及检测方法进行详细描述。

　　如图1所示，本实施例提出一种多传感色谱检测仪，其主要结构有：气体入口1、空气干燥净化装置2、气泵3、电磁阀4、一条检测支路5、一条参考支路6、传感阵列7、信号采集及数据处理系统8；其中检测支路5中设置有色谱柱9和单向阀10，各组成部件均通过气体管路连接。

　　步骤1、开启并控制电磁阀4，使气体样品进入检测支路5中；待1秒后，关闭电磁阀，将气体样品封闭在检测支路的电磁阀4和色谱柱9之间的气体管路中；具体的包括以下步骤：

　　步骤1-1、首先打开气泵3，经由气体入口1从待测点(污染源)取样品，经空气干燥净化装置2后，样品燥和净化(主要是滤掉细颗粒物)，控制电磁阀4切换至参考支路6，则样品经电磁阀4(两位三通)及参考支路6后被输送到传感阵列7，传感阵列7可以测出样品中某些成分的含量，而对于一些相互干扰较大的组分，此时只能测出它们的总量；

　　步骤1-2、再次打开电磁阀4，从污染源取一定量的样品进入电磁阀4与检测支路5中色谱柱9之间的气体管路中，立即关闭电磁阀4(电磁阀工作的时间1秒)，此时所采集的样品被封闭在电磁阀4与检测支路5中色谱柱9之间的气体管路中；

　　步骤2、再次开启电磁阀4，引入纯净空气或污染轻的空气，将气体样品推入至色谱柱9中，色谱柱9对气体样品进行成分分离得到分离的待检测气体，并将分离的待检测气体逐一传输至传感阵列7；

　　具体的，将气体入口1移开污染源气体，选择吸入没有污染或污染较轻(可以通过传感阵列可以判断)的空气，再打开电磁阀4，纯净的空气推动之前被封闭在电磁阀4与检测支路5中色谱柱9之间的气体管路中的样品(污染气体)进入色谱柱9，被色谱柱9分离，被分离的成分再逐一进入传感器阵列7，被一一无干扰检测；这种无干扰检测技术，在于结构巧妙且简单，仪器体积小，携带非常方便，比较传统的色谱检测仪，具有非常大的体积及成本优势；

　　步骤3、传感阵列7逐一检测分离的待检测气体，逐一得到气体样品中分离的待检测气体的含量。

　　之后，信号采集及数据处理系统8采集、处理并显示传感阵列7检测得到的结果，逐一得出样品(污染气体)中分离的待检测气体的含量，从而用于疾病诊断或环境情况分析等。

　　如图2所示，本实施例提出一种多传感色谱检测仪，与实施例1中的多传感色谱检测仪相比，区别仅在于去掉了参考支路6。

　　其具体工作过程：打开电磁阀4，从污染源取一定量的样品进入电磁阀4与检测支路5中色谱柱9之间的气体管路中后，立即关闭电磁阀4，样品不再从色谱柱9所在的检测支路进入；这时将气体入口1移开污染源气体，选择吸入没有污染或污染较轻(可以通过传感阵列可以判断)的空气，再打开电磁阀4，纯净的空气推动之前被封闭在电磁阀4与检测支路5中色谱柱9之间的气体管路中的样品(污染气体)进入色谱柱9，样品(污染气体)被色谱柱9分离，被分离的成分再逐一进入传感器阵列7，被一一无干扰检测，信号采集及数据处理系统8根据传感阵列7检测得到的结果，分析得出样品(污染气体)中分离的待检测成分的含量。

　　如图3所示，本实施例提出一种多传感色谱检测仪，其与实施例1中的多传感色谱检测仪相比，区别仅在于本实施例中的检测支路5为三条，且每条检测支路5中均具有一色谱柱9和单向阀10，且不同支路中的色谱柱填充有不同的固定相。

　　通过电磁阀4切换不同的支路，由于不同检测支路中的色谱柱特异性不一样(即填充有不同的固定相)，因此可以实现不同易干扰气体的分离(如h2s和so2、ch4和c2h6、甲醛和苯系物等)，从而实现对复杂污染源无干扰快速检测。

　　如图4所示，本实施例提出一种多传感色谱检测仪，其与实施例1中的多传感色谱检测仪相比，区别仅在于本实施例中的多传感色谱检测仪在空气干燥净化装置2和气泵3之间添加了富集器11。

　　因此如果本实施例提出的多传感色谱检测仪用于对呼吸性气体进行检测，则由于待测气体的浓度较低，通过富集器11的富集来提高待测气体的浓度。

　　1、可以不通过色谱柱直接检测某些成分，也可通过色谱柱检测含有易干扰的有毒有害气体；

　　3、检测仪的结构简单、功耗低、成本低，可以实现便携式/手持式，易于在多领域广泛使用；

　　4、利用电磁阀的切换，采用空气做载气，极大减小了系统体积，提高了系统集成度与便捷性。

　　需要说明的是，以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。