[发明专利]一种用于经皮气体分析用的气体传感器及检测设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析人体血液或皮肤产生的气体传感器和设备，具体是一种用于经皮气体分析用的气体传感器及检测设备。

背景技术

经皮氧分压（transcutaneousoxygen,TcpO2）、经皮二氧化碳分压（（transcutaneousoxygen,TcpCO2）作为一种无创监护手段最初用于治疗新生儿而开发的，它是一种无损伤性的连续血气测定技术,其优点为可以连续的监测血气的动态变化,减少取血次数及其引起的血源感染机会,使诊断和监护变得更为简便，现已成功用于诸多不同领域，如麻醉术中及ICU危重病人、严重呼吸病患者、人工通气治疗的患者及休克病人的监护、肢体血管疾病的诊断、治疗和预后估价等。

随着临床医学的发展，人们发现血液及组织中存在的气体与多种病理情形相关，通常血液气体的分析需要通过各种方式提取血液并用专门的仪器进行分析，其缺点是显而易见的，为了克服该缺陷，采用经皮气体测量技术已成为发展方向之一。而目前广泛应用的电流型气体传感器（H2S、NH3、CO、H2、甲醛、丙酮等）由于响应时间慢、分辨率较低及分析所需气体样品量较大等方面的缺陷很难用于经皮气体测量。

这是因为在进行经皮气体测量时，如将传感器直接贴在皮肤表面对皮下组织的气体进行测量，皮下组织的气体必须经过皮肤到达传感器表面，由于电流型传感器测量时消耗气体，会在气体扩散通道内（皮肤及传感器气体扩散层）形成浓度梯度，由于气体在皮肤角质层中的扩散阻力与气相扩散阻力相差近万倍，皮肤内会建立较大的浓度梯度，而皮肤表面的气体浓度接近于零，因而利用商品化的电流型气体传感器无法实现所述测量。

解决问题的一个方法是利用微电极，只要电极足够小，测量所消耗的气体量远小于从角质层扩散过来的量，则气体扩散层不会扩展到皮肤角质层内，可以获得较为准确的结果。但微电极存在信号小，对放大电路设计要求高，易中毒，稳定性及抗干扰能力较弱等缺点。

解决问题的另一个方法是现将皮肤表面扩散出来的气体先收集起来后进行测量，由于皮下组织气体通过皮肤弥散到气室的量少且速度慢,短时间内很难收集到满足常规电流型气体传感器分析要求的足够量的气体,因而只能用高灵敏度且样品需求量小的色谱、质谱分析及微电极技术进行分析测量。

为此，专利200880009793.6设计了一个钟型气室对皮肤气体进行采集，然后利用一微型氨气传感器对钟型气室中所采集的气体中的氨气进行测量，由于所述微电极具有响应速度快、分析所需气量较少等优点，在测量分析时不需要为增强其对皮下组织气体的渗透性而对患者皮肤进行加热，消除了皮肤烧伤的危险，但所述传感器设计非常精巧，质量控制较困难，而且微电极技术存在的各项缺点并没有解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于经皮气体分析用的气体传感器及检测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于经皮气体分析用的气体传感器，包括气体入口、出口、气体通道、工作电极、电解液、对电极、参比电极和多孔PTFE膜，所述工作电极为气体扩散电极，涂覆在气体通道外壁上，所述气体通道连接气体入口与出口，允许待测气体从中流过。

作为本发明进一步的方案：所述气体通道为多孔PTFE管，所述多孔PTFE管中填充多孔材料延长气体在其中停留时间，多孔PTFE管的直径为1～5mm,长度为10～80mm。

作为本发明再进一步的方案：所述气体通道为薄层气室，所述工作电极由至少一片平面气体扩散电极组成，薄层气室上下均由工作电极组成，所述薄层气室的厚度≤5mm，薄层气室内填充惰性材料延长气体在气室内的停留时间。

作为本发明再进一步的方案：所述薄层气室的厚度为1～2mm。

一种经皮气体分析用的检测设备，所述设备的气路包括气室、泵、过滤器、三通阀及气体传感器，所述气室置于皮肤上，气室与皮肤接触面设有开口，用于皮下组织气体的经皮采集，所述气体传感器位于气室的下游，所述泵驱动空气经过过滤器，泵经三通阀分两路连接到气体传感器，一路连通传感器，一路通过气室连接到气体传感器。

作为本发明再进一步的方案：所述气室为一扁平的薄层结构。

作为本发明再进一步的方案：还包括第二三通阀、第三三通阀、第二泵和第三泵，泵、气体传感器、三通阀、第二三通阀、第三三通阀与气室构成循环气路，测量时泵驱动气室中的气体在循环气路中循环流动，第二泵位于气室下游，清空时驱动空气经过滤器清空气室中的气体，第二泵和第三泵分别连接第二三通阀、第三三通阀。