專利名稱：采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，特別涉及一種采用微氣室分時(shí)選擇盤，針對(duì)毛細(xì)管分離柱中不同時(shí)間分離出來(lái)的不同的目標(biāo)成分選擇相應(yīng)高靈敏度的傳感器，體積微小的微氣室使單一目標(biāo)氣體成分與傳感器充分接觸，可實(shí)現(xiàn)高靈敏度的定量檢測(cè)的氣體分析裝置。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)痕量氣味進(jìn)行識(shí)別通常采用氣體傳感器陣列組成的電子鼻或毛細(xì)管分離柱結(jié)合單一氣體傳感器等方法，這兩種方法都存在其自身的不足。鑒于，電子鼻檢測(cè)對(duì)象氣體越來(lái)越傾向于多種成分的組合，而現(xiàn)有的不同種類氣體傳感器又很難被靈活地組合選取成為檢測(cè)頭，從而很難適應(yīng)電子鼻系統(tǒng)對(duì)日益復(fù)雜檢測(cè)對(duì)象的測(cè)試。采用氣體傳感器陣列組成的電子鼻，由于要求陣列中的傳感器具有一定的交叉敏感性，所以在對(duì)痕量氣味進(jìn)行識(shí)別時(shí)，難以對(duì)樣本中的單一組分進(jìn)行定量分析測(cè)量。采用毛細(xì)管分離柱結(jié)合單一氣體傳感器的方法可以對(duì)氣體樣本中的單一組分進(jìn)行定量分析測(cè)量， 但單一氣體傳感器存在其局限性，難以對(duì)樣本中的所有類型物質(zhì)進(jìn)行高靈敏度的測(cè)量，如利用冷凝的方式吸附物質(zhì)的SAW氣體傳感器，難以對(duì)小分子量的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有國(guó)際上該研究方法和裝置的不足，提供一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置；
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，它包括微氣室分時(shí)選擇盤、氣室上蓋、毛細(xì)管分離柱、吸附管、載氣瓶、第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)；其中，微氣室分時(shí)選擇盤在氣室上蓋內(nèi)、微氣室分時(shí)選擇盤通過(guò)連接軸與第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連、氣室上蓋通過(guò)連接軸與第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連、氣室上蓋、毛細(xì)管分離柱、吸附管和載氣瓶依次通過(guò)管道相連、第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電路與單片機(jī)相連。進(jìn)一步地，所述微氣室分時(shí)選擇盤包括微氣室、氣體傳感器、氣體出口和微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸；其中，微氣室、氣體出口和微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸一體形成，微氣室位于微氣室分時(shí)選擇盤頂部，氣體傳感器置于微氣室中，氣體出口貫穿微氣室分時(shí)選擇盤， 微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于微氣室分時(shí)選擇盤底部。進(jìn)一步地，所述氣室上蓋包括毛細(xì)管分離柱入口、空氣入口、空氣出口、步進(jìn)電機(jī)連接孔和清洗腔等；其中，毛細(xì)管分離柱入口、空氣入口、空氣出口、步進(jìn)電機(jī)連接孔、清洗腔都與氣室上蓋一體形成，毛細(xì)管分離柱入口、空氣入口和空氣出口均與清洗腔相通；毛細(xì)管分離柱入口將毛細(xì)管分離柱連入氣室上蓋并與氣體傳感器對(duì)準(zhǔn)，空氣入口和空氣出口分別連接空氣瓶和氣泵，在氣體傳感器清洗時(shí)作為清洗載氣的入口及出口 ；步進(jìn)電機(jī)連接孔與第二步進(jìn)電機(jī)相連。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下技術(shù)效果本發(fā)明提供的一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，實(shí)現(xiàn)了氣體樣本中各種目標(biāo)成分的高靈敏度的定量檢測(cè)， 傳感器組合可選擇的多樣性實(shí)現(xiàn)了可測(cè)氣體成分的多樣性，包括大分子量與小分子量的有機(jī)物，微氣室分時(shí)選擇盤針對(duì)毛細(xì)管分離柱中分離出來(lái)的不同目標(biāo)成分選擇相應(yīng)高靈敏度的傳感器，由于進(jìn)入每個(gè)微氣室的氣體成分單一，微氣室體積微小，可使目標(biāo)氣體成分與傳感器充分接觸，氣體傳感器為針對(duì)目標(biāo)氣體成分選用的高靈敏度傳感器，所以可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體樣本中的多種目標(biāo)成分進(jìn)行高靈敏度的定量檢測(cè)。


圖1是采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是微氣室分時(shí)選擇盤結(jié)構(gòu)圖3是氣室上蓋結(jié)構(gòu)圖； 圖4是氣室上蓋剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖5是傳感器清洗過(guò)程中的氣室結(jié)構(gòu)剖面圖； 圖6是傳感器檢測(cè)過(guò)程中的氣室結(jié)構(gòu)剖面圖中，微氣室分時(shí)選擇盤1、氣室上蓋2、毛細(xì)管分離柱3、吸附管4、載氣瓶5、第一步進(jìn)電機(jī)6、第二步進(jìn)電機(jī)7、微氣室8、氣體傳感器9、氣體出口 10、微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸 11、毛細(xì)管分離柱入口 12、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15、清洗腔16、單片機(jī) 17。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所示，本發(fā)明一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置包括微氣室分時(shí)選擇盤1、氣室上蓋2、毛細(xì)管分離柱3、吸附管4、載氣瓶5、第一步進(jìn)電機(jī)6、第二步進(jìn)電機(jī)7和單片機(jī)17。其中，微氣室分時(shí)選擇盤1在氣室上蓋2內(nèi)、微氣室分時(shí)選擇盤1 通過(guò)連接軸與第一步進(jìn)電機(jī)6的輸出軸相連、氣室上蓋2通過(guò)連接軸與第二步進(jìn)電機(jī)7的輸出軸相連、氣室上蓋2、毛細(xì)管分離柱3、吸附管4和載氣瓶5依次通過(guò)管道相連、第一步進(jìn)電機(jī)6和第二步進(jìn)電機(jī)7通過(guò)電路與單片機(jī)17相連。載氣瓶5中的載氣將吸附管4中富集的氣體樣本吹入毛細(xì)管分離柱3中進(jìn)行分離。從毛細(xì)管分離柱3中分離出來(lái)的氣體成分通過(guò)氣室上蓋2進(jìn)入微氣室分時(shí)選擇盤1，與其內(nèi)相應(yīng)的氣體傳感器9充分接觸從而產(chǎn)生響應(yīng)。第一步進(jìn)電機(jī)6控制微氣室分時(shí)選擇盤 1的旋轉(zhuǎn)從而當(dāng)目標(biāo)氣體成分從毛細(xì)管分離柱3中分離出來(lái)后選擇相應(yīng)的氣體傳感器9，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的定量檢測(cè)。第二步進(jìn)電機(jī)7控制氣室上蓋2的上下移動(dòng)，氣室上蓋2向上移動(dòng)則出現(xiàn)清洗腔16，可對(duì)氣體傳感器進(jìn)行清洗，氣室上蓋2向下移動(dòng)至與微氣室分時(shí)選擇盤1貼合，可對(duì)氣體樣本進(jìn)行檢測(cè)。單片機(jī)17可采用美國(guó)德州儀器公司的MSP430F149型號(hào)的芯片，但不限于此，單片機(jī)17控制第一步進(jìn)電機(jī)6與第二步進(jìn)電機(jī)7的轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制微氣室分時(shí)選擇盤1的轉(zhuǎn)動(dòng)以及氣室上蓋2的上下移動(dòng)。
如圖2所示，微氣室分時(shí)選擇盤1包括微氣室8、氣體傳感器9、氣體出口 10、微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11。其中，微氣室8、氣體出口 10、微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11 一體形成，微氣室8位于微氣室分時(shí)選擇盤1頂部，氣體傳感器9置于微氣室8中，氣體出口 10 貫穿微氣室分時(shí)選擇盤1，微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11位于微氣室分時(shí)選擇盤1底部。檢測(cè)時(shí)可根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)成分的不同在微氣室8中放置不同的氣體傳感器9，并根據(jù)幾種目標(biāo)檢測(cè)成分出現(xiàn)的先后順序排列氣體傳感器9的順序，非目標(biāo)氣體檢測(cè)成分可通過(guò)氣體出口 10排除，微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11與第一步進(jìn)電機(jī)6連接控制微氣室分時(shí)選擇盤1的轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制檢測(cè)時(shí)序。如圖3和圖4所示，氣室上蓋2包括毛細(xì)管分離柱入口 12、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15、清洗腔16。其中，毛細(xì)管分離柱入口 12、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15、清洗腔16都與氣室上蓋2 —體形成，毛細(xì)管分離柱入口 12、空氣入口 13和空氣出口 14均與清洗腔16相通。毛細(xì)管分離柱入口 12將毛細(xì)管分離柱3連入氣室上蓋2并與氣體傳感器9對(duì)準(zhǔn)，空氣入口 13和空氣出口 14分別連接空氣瓶和氣泵在氣體傳感器9清洗時(shí)作為清洗載氣的入口及出口。步進(jìn)電機(jī)連接孔15與第二步進(jìn)電機(jī)7相連控制氣室上蓋2的上下移動(dòng)，從而控制裝置在清洗及檢測(cè)模式中的切換。在清洗過(guò)程中， 微氣室8可通過(guò)清洗腔16與空氣入口 13和空氣出口 14相連。圖5示出傳感器清洗過(guò)程中的氣室結(jié)構(gòu)剖面圖。本工作過(guò)程涉及到部件包括毛細(xì)管分離柱3、微氣室8、氣體傳感器9、氣體出口 10、微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11、毛細(xì)管分離柱入口 12、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15、清洗腔16。毛細(xì)管分離柱3 通過(guò)毛細(xì)管分離柱入口 12與氣體傳感器9對(duì)準(zhǔn)，氣體傳感器9置于微氣室8中，微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11位于微氣室分時(shí)選擇盤1正下方，氣體出口 10、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15與氣室上蓋2 —體形成，清洗腔16位于氣室上蓋2內(nèi)部上壁與微氣室分時(shí)選擇盤1之間。第二步進(jìn)電機(jī)7控制氣室上蓋2上移與微氣室分時(shí)選擇盤1之間形成清洗腔16， 從空氣入口 13通入潔凈空氣作為清洗氣，同時(shí)用氣泵從空氣出口 14向外抽清洗腔16內(nèi)的氣體，則可清除微氣室8內(nèi)殘留的氣體成分以及氣體傳感器9表面附著的氣體。圖6示出傳感器檢測(cè)過(guò)程中的氣室結(jié)構(gòu)剖面圖。本工作過(guò)程涉及到部件包括毛細(xì)管分離柱3、微氣室8、氣體傳感器9、氣體出口 10、微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11、毛細(xì)管分離柱入口 12、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15。毛細(xì)管分離柱3通過(guò)毛細(xì)管分離柱入口 12與氣體傳感器9對(duì)準(zhǔn)，氣體傳感器9置于微氣室8中，微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸11位于微氣室分時(shí)選擇盤1正下方，氣體出口 10、空氣入口 13、空氣出口 14、步進(jìn)電機(jī)連接孔15與氣室上蓋2 —體形成。第二步進(jìn)電機(jī)7控制氣室上蓋2下移與微氣室分時(shí)選擇盤1貼合，則每個(gè)微氣室 8成為封閉微小氣室且彼此獨(dú)立，當(dāng)一種目標(biāo)氣體成分從毛細(xì)管分離柱3中分離出來(lái)時(shí)，第一步進(jìn)電機(jī)6控制微氣室分時(shí)選擇盤1轉(zhuǎn)動(dòng)，使相應(yīng)的氣體傳感器9與毛細(xì)管分離柱3的出口對(duì)準(zhǔn)，則目標(biāo)氣體成分進(jìn)入封閉的微氣室8被相應(yīng)的氣體傳感器9檢測(cè)到。目標(biāo)檢測(cè)物全部進(jìn)入相應(yīng)的微氣室8后，第一步進(jìn)電機(jī)6控制微氣室分時(shí)選擇盤1轉(zhuǎn)動(dòng)使毛細(xì)管分離柱3對(duì)準(zhǔn)氣體出口 10，則非目標(biāo)氣體成分從氣體出口 10排除，待下一種目標(biāo)氣體成分從毛細(xì)管分離柱3中分離出來(lái)，第一步進(jìn)電機(jī)6再次控制微氣室分時(shí)選擇盤1轉(zhuǎn)動(dòng)使毛細(xì)管分離柱3出口對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的氣體傳感器9，進(jìn)行檢測(cè)，如此循環(huán)完成氣體樣本檢測(cè)。由于進(jìn)入每個(gè)微氣室8的氣體成分單一，微氣室8體積微小，氣體傳感器9為針對(duì)目標(biāo)氣體成分選用的高靈敏度傳感器，所以可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體樣本中的多種目標(biāo)成分進(jìn)行高靈敏度的定量檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，其特征在于，它包括微氣室分時(shí)選擇盤(1)、氣室上蓋(2)、毛細(xì)管分離柱(3)、吸附管(4)、載氣瓶(5)、第一步進(jìn)電機(jī) (6)、第二步進(jìn)電機(jī)(7)和單片機(jī)(17)等；其中，微氣室分時(shí)選擇盤(1)在氣室上蓋(2)內(nèi)、 微氣室分時(shí)選擇盤(1)通過(guò)連接軸與第一步進(jìn)電機(jī)(6)的輸出軸相連、氣室上蓋(2)通過(guò)連接軸與第二步進(jìn)電機(jī)(7)的輸出軸相連、氣室上蓋(2)、毛細(xì)管分離柱(3)、吸附管(4)和載氣瓶(5)依次通過(guò)管道相連、第一步進(jìn)電機(jī)(6)和第二步進(jìn)電機(jī)(7)通過(guò)電路與單片機(jī)(17) 相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，其特征在于， 所述微氣室分時(shí)選擇盤(1)包括微氣室(8)、氣體傳感器(9)、氣體出口(10)和微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)等；其中，微氣室(8)、氣體出口(10)和微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)一體形成，微氣室(8)位于微氣室分時(shí)選擇盤(1)頂部，氣體傳感器(9)置于微氣室(8)中，氣體出口( 10)貫穿微氣室分時(shí)選擇盤(1 )，微氣室分時(shí)選擇盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸(11)位于微氣室分時(shí)選擇盤(1)底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，其特征在于， 所述氣室上蓋(2)包括毛細(xì)管分離柱入口(12)、空氣入口(13)、空氣出口(14)、步進(jìn)電機(jī)連接孔(15)和清洗腔(16)等；其中，毛細(xì)管分離柱入口(12)、空氣入口(13)、空氣出口 (14)、步進(jìn)電機(jī)連接孔(15)、清洗腔(16)都與氣室上蓋(2) —體形成，毛細(xì)管分離柱入口 (12)、空氣入口( 13)和空氣出口( 14)均與清洗腔(16)相通；毛細(xì)管分離柱入口( 12)將毛細(xì)管分離柱(3)連入氣室上蓋(2)并與氣體傳感器(9)對(duì)準(zhǔn)，空氣入口( 13)和空氣出口(14) 分別連接空氣瓶和氣泵，在氣體傳感器(9)清洗時(shí)作為清洗載氣的入口及出口 ；步進(jìn)電機(jī)連接孔(15)與第二步進(jìn)電機(jī)(7)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用微氣室陣列分時(shí)聯(lián)用技術(shù)的氣體分析裝置，它包括微氣室分時(shí)選擇盤、氣室上蓋、毛細(xì)管分離柱、吸附管、載氣瓶、第一步進(jìn)電機(jī)、第二步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)；所述微氣室分時(shí)選擇盤在氣室上蓋內(nèi)、微氣室分時(shí)選擇盤通過(guò)連接軸與第一步進(jìn)電機(jī)相連、氣室上蓋通過(guò)連接軸與第二步進(jìn)電機(jī)相連、氣室上蓋通過(guò)管路與毛細(xì)管分離柱相連、毛細(xì)管分離柱通過(guò)管路與吸附管相連、吸附管通過(guò)管路與載氣瓶相連、第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電路與單片機(jī)相連；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氣體樣本中各種目標(biāo)成分的高靈敏度檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102226801SQ20111008958
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者余凱, 於錦, 王樂(lè), 王平, 王怡珊, 王林, 王鏑, 趙聰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)