[实用新型]一种呼气氨气分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及呼气气体检测领域。 

背景技术

血液中氨气含量的变化与多种生理疾病（如肝脏、胃、肺功能障碍等）有关，而当血液中的氨气过高时，可以通过呼气排出，这意味着呼出气氨气可以作为多种疾病和代谢过程的生物标记物，为临床提供一种无创诊断手段。 

近年来，关于呼气氨气检测的研究很多，如D.J. Kearney于2002年在《Digestive Diseases and Sciences》上发表的关于呼出氨气测量用于幽门缠绕杆菌感染诊断的研究；P. Gouma于2010年在《Ieee Sensors Journal》上报道了采用基于金属氧化物的微型传感器进行呼出氨气检测研究可以达到ppb量级的检测灵敏度；Giovanni Neri于2012年在《Nephrology Dialysis Transplantation》发表了采用IMS和CRDS技术实时分析血液透析患者呼出氨气含量，研究了透析过程中呼出氨气浓度的变化情况以及BUN与Kt/V之间的关系。 

US 2004/0077965 A1中也公布了一种氨气传感器和一种通过用此氨气传感器来测量呼气氨气以诊断幽门螺杆菌感染的方法，该发明中的氨气传感器直接与口呼气连接，该氨气传感器的表面材料是聚四氟乙烯，是一个无水的酸碱传感器；该发明在使用时，记录受试者口呼气的基底氨气浓度水平和氨气水平的变化值，与阴性/阳性幽门螺杆菌感染者的数值进行比较确定该受试者的幽门螺杆菌的感染状态。 

但是上述研究中提到的口呼气氨气的基准值范围很宽，即使在控制实验（如禁食）的条件下测试值也有从0.1-3ppm不等，这不利于疾病的特异性诊断。造成这种现象的原因可能是： 

1）氨气极易溶于水，氨分子跟水分子通过氢键结合成一水合氨(NH₃H₂O)，一水合氨能小部分电离成铵离子（NH₄⁺）和氢氧根离子（OH^-），溶液中NH₃和NH₄⁺的相对量取决于溶液的pH，在酸性溶液中，H⁺可将全部NH₃转化成NH₄⁺，将溶液碱化，NH₄⁺失去H⁺又转化为NH₃，溶液pH=9.3时，NH₃和NH₄⁺的相对量对半。所以在呼气的整个过程中，氨气参与气道气体交换，氨气浓度在通过肺，气道和口腔的过程中会不断改变；

2）口呼气湿度将近100%，一旦呼出很快冷凝成饱和水气，大量氨气溶解于水中，造成结果的偏低；

3）氨气分子的化学性质很活泼，管路壁及分析仪器内部的表面很容易会为气相氨分子提供结合位点，造成吸附-脱附平衡：如果气相氨气浓度增大超过气壁平衡浓度，就会吸附，而如果气相浓度下降，氨分子就会脱附。极性分子水的存在，会与氨分子竞争相同的结合位点，从而导致氨气浓度变化的响应时间更加的长。表面材料、面积、流速、样品湿度及设备的使用情况，响应时间甚至能以小时计。

目前氨气检测的化学测定方法相对较成熟的主要有纳氏试剂比色法、靛酚蓝比色法等，其中纳氏试剂比色法因操作简便，显色快速，一般多被采用；靛酚蓝比色法灵敏度高，显色较稳定，干扰少，但操作条件要求严格，显色时间长是影响快速测定的主要原因，国标GB/T18204.25《公共场所空气中氨测定方法》规定以靛酚蓝比色法为测定空气中的氨气。采样方式为：吸收管内装10ml吸收液，以0.5ml/min流量，采气5L。这种方法显色时间较长，样品量较大，不适用于检测人体呼气。 

精确测量ppb浓度范围内的氨气浓度的方法和仪器仍是研究者探索的目标。目前市场上直接用于检测呼气氨气浓度的仪器很少，大多处于实验室研究阶段，传感器选择性很难满足要求，呼气中的许多组分，尤其是湿度对测量的干扰较大。如何提高测量的选择性是呼气氨测量的一项关键技术。目前美国Pranalytica公司的nephrolux型呼气氨气分析仪采用气体光声传感器，日产Oral Ammonia Analyzer为光学传感器，但是由于其仪器昂贵，且分析周期较长，使用麻烦，而不适于呼气检测领域使用。