CN117740922A - 呼吸气体分析*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种呼吸气体分析***，包括呼气采样***、质谱进样***和四极杆质谱仪。在进行呼吸气体分析时，首先使气体捕集装置与吹气装置以及大气连通，被检测者通过吹气装置向***内吹气，部分气体被气体捕集装置捕集，多余的气体排向大气。然后使气体捕集装置与载气供给装置以及膜渗透装置连通，载气携带气体捕集装置捕集的气体进入膜渗透装置。气体样品中的VOCs成分穿过膜渗透装置渗透进入四极杆质谱仪内进行分析，气体样品中的水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等干扰气体无法穿过膜渗透装置进入四极杆质谱仪，如此，便排除了水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等干扰因素对质谱分析的影响。

Description

呼吸气体分析***

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，尤其涉及一种呼吸气体分析***。

背景技术

人类的呼吸***会释放大量不同来源的挥发性有机化合物(VOCs)，在某些情况下，呼气的分析与血液分析在疾病检测时一样可靠。

目前，呼气分析的重要手段之一就是质谱法。四极杆质谱仪因为体积小、结构简单、技术相对成熟、成本相对低廉而成为应用最广泛的一种质谱仪之一。四极杆质谱仪通常由进样***、离子源、四极杆质量分析器、检测器、真空***和数据处理等***组成。进样***作为连接被测物与质谱离子源之间的桥梁和管道，具有十分重要的作用。

对于呼吸气体分析质谱***，其分析对象为人体呼出的气体，但是呼出的气体中含有大量对分析产生影响的干扰因素。例如，呼吸中存在有饱和水蒸气，水蒸气会对质谱的真空环境造成不利影响，质谱仪的涡轮分子泵对于水蒸气的抽速很慢，影响实验效率，再者呼气中的主要成分为氮气、氧气、二氧化碳，之后才是微量挥发性有机气体，而这些微量物质才是检测的关键。

因此，如何在质谱分析时排除水蒸气、氮气、氧气、二氧化碳等干扰因素的影响成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种用于呼吸气体分析***，用以解决现有技术中呼吸气体中的水蒸气、氮气、氧气和二氧化碳等干扰因素影响质谱分析的缺陷，实现在质谱分析时排除水蒸气、氮气、氧气和二氧化碳等干扰因素对质谱分析的影响的效果。

本发明提供一种呼吸气体分析***，包括：

呼气采样***，包括吹气装置、载气供给装置和气体捕集装置，所述吹气装置和所述载气供给装置均与所述气体捕集装置的进气端连接，且所述气体捕集装置可选择的与所述吹气装置或所述载气供给装置连通；

质谱进样***，所述质谱进样***包括膜渗透装置，所述膜渗透装置的进气端与所述气体捕集装置的出气端连接，所述膜渗透装置的出气端与大气连通，所述气体捕集装置的出气端可选择的与所述膜渗透装置或大气连通；

四极杆质谱仪，所述膜渗透装置设置在所述四极杆质谱仪的进气端。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述气体捕集装置包括捕集管和设置在所述捕集管上的加热装置和散热装置，所述捕集管的进气端可选择的与所述吹气装置或所述载气供给装置连通，所述捕集管的出气端可选择的与所述膜渗透装置或大气连通。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述捕集管、所述吹气装置和所述载气供给装置之间通过第一换向阀连通，所述第一换向阀可选择的使所述捕集管与所述吹气装置或所述载气供给装置连通。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述捕集管和所述膜渗透装置之间设置有第二换向阀，所述第二换向阀可选择的使所述捕集管与所述膜渗透装置或大气连通。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述吹气装置包括一次性吹气管和快插接头，所述第一换向阀的其中一端通过管路与所述快插接头连接，所述一次性吹气管与所述快插接头可拆卸连接。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述载气供给装置包括载气瓶、阀门和流量控制器，所述载气瓶通过所述阀门和所述流量控制器与所述第一换向阀的其中一个进气端连通。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述气体捕集装置还包括温度控制器。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述质谱进样***包括进样法兰、进样管和出样管，所述膜渗透装置为PDMS膜渗透管，所述进样法兰上设置有两个贯穿所述进样法兰的管接头，所述进样管的一端与所述第二换向阀的一端连通，所述进样管的另一端与其中一个所述管接头连通，所述出样管的一端与另一个所述管接头连通，且所述进样管与所述出样管位于所述进样法兰的同侧，所述PDMS膜渗透管设置在所述进样法兰的另一端，且所述PDMS膜渗透管的两端分别与两个所述管接头连通。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述四极杆质谱仪包括真空腔和设置在真空腔内的离子源、四极杆质量分析器和检测器。

根据本发明提供的呼吸气体分析***，所述离子源包括电离室、透镜组和电子光子发射装置，所述电离室设置有电子光子入射孔、离子出射孔、样品气进气孔和反应气进气孔，所述电子光子发射装置通过所述电子光子入射孔向所述电离室内供给电子或光子，所述真空腔内设置有样品气渗透腔，所述样品气渗透腔通过所述样品气进气孔与所述电离室连通，所述PDMS膜渗透管设置在所述样品气渗透腔内，所述离子出射孔与所述透镜组的内部连通。

本发明提供的一种呼吸气体分析***，包括呼气采样***、质谱进样***和四极杆质谱仪。呼气采样***包括吹气装置、载气供给装置和气体捕集装置。吹气装置和载气供给装置均与气体捕集装置的进气端连接，且气体捕集装置可选择的与吹气装置或载气供给装置连通。质谱进样***包括膜渗透装置，膜渗透装置的进气端与气体捕集装置的出气端连接，膜渗透装置的出气端与大气连通，气体捕集装置的出气端可选择的与膜渗透装置或大气连通。膜渗透装置设置在四极杆质谱仪的进气端。在进行呼吸气体分析时，首先使气体捕集装置的进气端与吹气装置连通，且使气体捕集装置的出气端与大气连通，被检测者通过吹气装置向***内吹气，部分气体被气体捕集装置捕集，多余的气体排向大气。然后使气体捕集装置的进气端与载气供给装置连通，使气体捕集装置的出气端与膜渗透装置连通，载气供给装置向***内提供载气，在经过气体捕集装置时，携带气体捕集装置捕集的气体进入膜渗透装置。四极杆质谱仪的进气端为真空环境，此时膜渗透装置的内外两侧存在压差，在压差的驱动下，气体样品中的VOCs成分穿过膜渗透装置渗透进入四极杆质谱仪内进行分析，气体样品中的水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等干扰气体无法穿过膜渗透装置进入四极杆质谱仪，如此，便排除了水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等干扰因素对质谱分析的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的呼气采样***和质谱进样***的结构示意图；

图2是本发明提供的质谱进样***与第一种离子源的连接结构示意图；

图3是本发明提供的质谱进样***与第二种离子源的连接结构示意图；

图4是本发明提供的质谱进样***、第二种离子源和四极杆质谱仪的连接结构示意图。

附图标记：

110、一次性吹气管；120、快插接头；130、第一换向阀；141、捕集管；142、加热装置；143、散热装置；150、载气瓶；160、截止阀；170、流量控制器；180、第二换向阀；191、进样管；192、出样管；193、PDMS膜渗透管；194、进样法兰；195、管接头；210、真空腔；220、电离室；221、第一电子入射孔；222、第一离子出射孔；223、第一样品气进气孔；224、第一反应气进气孔；230、样品气渗透腔；240、灯丝；250、第一推斥极；261、第一拉出透镜；262、第一聚焦透镜；263、第一推出透镜；270、第一透镜绝缘支架；280、第一离子源支撑杆；311、紫外灯光子孔；312、第二样品气进气孔；313、第二离子出射孔；321、第二拉出透镜；322、第二聚焦透镜；323、第二推出透镜；330、第二前预四极杆；340、第二透镜绝缘支架；350、主四极杆；360、后预四极杆；370、第二离子源支撑杆；380、真空紫外灯；390、打拿极；3100、电子倍增器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图4描述本发明的呼吸气体分析***。

本发明的实施例提供一种呼吸气体分析***，包括呼气采样***、质谱进样***和四极杆质谱仪。

呼气采样***包括吹气装置、载气供给装置和气体捕集装置。吹气装置和载气供给装置均与气体捕集装置的进气端连接，且气体捕集装置可选择的与吹气装置或载气供给装置连通。

具体的，吹气装置的出气端、载气供给装置的出气端和气体捕集装置的进气端之间通过第一换向阀130连接，第一换向阀130可以为两位三通换向阀。该两位三通换向阀可选择性的导通吹气装置与气体捕集装置，或者可选择性的导通载气供给装置与气体捕集装置。

质谱进样***包括膜渗透装置，膜渗透装置的进气端与气体捕集装置的出气端连接，膜渗透装置的出气端与大气连通，气体捕集装置的出气端可选择的与膜渗透装置或大气连通。

具体的，气体捕集装置的出气端与膜渗透装置之间设置有第二换向阀180，第二换向阀180也可以为两位三通换向阀。该两位三通换向阀可选择性的导通气体捕集装置的出气端与膜渗透装置，或选择性的导通气体捕集装置的出气端与大气。

此外，在第二换向阀180与大气连通的一端可以设置气袋等装置，在吹气过程中，多余气体被气袋收集，当气袋吹满时即可停止吹气，如此可以保证每次采集气体的体积的一致性。

膜渗透装置设置在四极杆质谱仪的进气端，四极杆质谱仪的进气端为真空环境。

此外，该呼吸气体分析***可以设置控制器，第一换向阀130和第二换向阀180均与控制器电连接，控制器可控制第一换向阀130和第二换向阀180的导通方向。

在进行呼吸气体采集时，控制器切换到采气模式，此时控制器控制第一换向阀130导通吹气装置与气体捕集装置的进气端，切断载气供给装置与气体捕集装置的进气端的连通。同时控制器控制第二换向阀180导通气体捕集装置的出气端与大气，切断气体捕集装置的出气端与膜渗透装置的进气端。

被检测人通过吹气装置吹气，气体经过气体捕集装置时，部分呼吸气体被气体捕集装置捕集，多余气体排向大气。在经过气体捕集装置的过程中，呼吸气体内的VOCs、水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等被气体捕集装置捕集。

然后将控制器切换到分析模式，此时控制器控制第一换向阀130导通载气供给装置与气体捕集装置的进气端，切断吹气装置与气体捕集装置的进气端的连通。同时，控制器控制第二换向阀180导通气体捕集装置的出气端与膜渗透装置，切断气体捕集装置与大气的连通。

开启载气供给装置，开始向气体捕集装置供给载气，载气经过气体捕集装置时，携带气体捕集装置捕集的VOCs、水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等气体进入膜渗透装置。

由于膜渗透装置位于四极杆质谱仪的进气端，且四极杆质谱仪的进气端为真空环境，导致膜渗透装置的内外两侧存在压差，在压差的作用下，气体中的VOCs穿过膜渗透装置渗透进入四极杆质谱仪内进行质谱分析，而水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等气体无法穿过膜渗透装置，使水蒸气、氧气、氮气和二氧化碳等干扰气体无法对质谱分析过程形成影响。

在本发明的一些实施例中，气体捕集装置包括捕集管141和设置在捕集管141上的加热装置142和散热装置143。捕集管141的进气端通过第一换向阀130与吹气装置以及载气供给装置连接，第一换向阀130可选择的导通捕集管141与吹气装置，或可选择的导通捕集管141与载气供给装置。

捕集管141内可以设置捕集材料，例如可以为多孔有机聚合物(如Tenax TA或DVB)、石墨化碳黑Carbonpack X、碳分子筛(如Carboxen1000或Carboxen1016)等，捕集材料可以为上述材料的一种，也可以两种或多种的组合。

捕集管141可以为石英玻璃管，也可以使用不钢管，外径可以为1/4英寸。

加热装置142可以是加热丝直接缠绕在捕集管141的外侧，也可以为加热块，以热传导方式给捕集管141加热以脱附被吸附的气体。散热装置143可以为散热风扇，用于给捕集管141降温，以便于下一个周期的分析。

在收集呼吸气，即第一换向阀130导通吹气装置与捕集管141时，加热装置142和散热装置143均处于关闭状态。在进行呼吸气体分析时，控制器切换到分析模式，此时第一换向阀130导通载气供给装置与捕集管141，同时启动加热装置142，加热装置142对捕集管141进行加热可以快速的使捕集的气体从捕集管141内的捕集材料中脱附下来，随即被载气携带进入膜渗透装置内。

在本发明的一些实施例中，吹气装置可以包括一次性吹气管110和快插接头120。快插接头120可以通过气体管路与第一换向阀130的其中一端连通，一次性吹气管110与快插接头120可拆卸连接。

如此，便于对一次性吹气管110进行更换，可以避免交叉感染和干扰。

在本发明的一些实施例中，载气供给装置包括载气瓶150、阀门和流量控制器170。例如，阀门可以为截止阀160，截止阀160连接在载气瓶150的出气口与流量控制器170之间，流量控制器170远离截止阀160的一端通过气体管路与第一换向阀130的其中一端连通。

载气瓶150中可以装载氦气或氮气等惰性气体，防止与呼吸气体发生反应。在需要供给载气时，打开截止阀160，并调节流量控制阀，在流量控制阀的控制下，使载气以设定的流量吹入捕集管141内。

在本发明的一些实施例中，气体捕集装置还包括温度控制器。

在进行气体分析时，将控制器设定到分析模式，此时，控制器控制第一换向阀130切换到载气供给装置与捕集管141连通的状态，同时控制第二换向阀180切换到捕集管141与膜渗透装置连通的状态，并对流量控制器170的流量进行调控。

此时，载气供给装置以设定的流量将载气吹入捕集管141内。同时温度控制器在控制器的控制下，使加热装置142按预设升温速度对捕集管141进行加热，按预设程序升温可以使捕集的气体能够在脱附时间上略微呈现一定的差别，利用该差别可以起到一定的分离作用，对于后续的定性分析能够起到一定的辅助作用。

为了缩短分析周期，预设升温速度可以根据不同的情况进行设定，例如可以以100摄氏度～200摄氏度每分钟的速度升温，最高可以设置的升温速度为200摄氏度或300摄氏度。当到达设定温度后，开启散热装置143，给捕集管141快速降温，以为下一次分析做准备。如此，可以使整个分析过程控制在五分钟以内。

在本发明的一些实施例中，质谱进样***还包括进样法兰194、进样管191、出样管192和PDMS膜渗透管193。

进样法兰194可以为圆盘形法兰，在进样法兰194上设置有两个贯穿进样法兰194的安装孔，安装孔内设置有管接头195，管接头195的外周面与安装孔密封连接。

进样管191的一端与第二换向阀180的一端连通，进样管191的另一端与其中一个管接头195连通。出样管192的一端与另一个管接头195的一端连通，出样管192的另一端与大气连通。出样管192与进样管191连接在进样法兰194的相同一侧。

PDMS膜渗透管193可以为U形管，PDMS膜渗透管193连接在进样法兰194的另一侧，且PDMS膜渗透管193的两端分别与两个管接头195密封连接。

PDMS膜渗透管193的材质可以为聚二甲基硅氧烷，膜厚度根据需要可以选择50um，100um，甚至更厚。

在本发明的一些实施例中，四极杆质谱仪包括真空腔210和设置在真空腔210内的离子源、四极杆质量分析器和检测器。具体工作过程将在下文进行阐述。

在本发明的一些实施例中，离子源包括电离室220、透镜组和电子光子发射装置。在电离室220内设置有电子光子入射孔、离子出射孔、样品气进气孔和反应气进气孔。电子光子发射装置通过电子光子入射孔向电离室220内供给电子或光子，真空腔210内设置有样品气渗透腔，样品气渗透腔通过样品气进气孔与电离室220连通，PDMS膜渗透管193设置在样品气渗透腔内，离子出射孔与透镜组的内部连通。

将PDMS渗透管设置在样品气渗透腔内，可以使PDMS膜渗透管193渗透出的VOCs通过样品气渗透腔直接进入电离室220，防止VOCs进入真空腔210内，被真空腔210的抽真空设备直接抽走，从而降低灵敏度。

本发明可以用于对人体呼出的气体进行快速分析，尤其是对于人体中呼出的各种VOCs进行分析。

分析时，被测试的对象通过一次性吹气管110将肺内的气体吹入该***。为避免交叉感染和干扰，吹气管使用一次性吹气管110，通过快插接头120可以非常方便的进行更换。

在测试时，首先需要将控制器切换到采气模式，此时，控制器控制第一换向阀130连通吹气装置与捕集管141，控制第二换向阀180连通补气管与大气。此时，人体呼出的气体通过一次性吹气管110进入捕集管141，然后通过第二换向阀180多余的气体排向大气。

当样品采集足够后，开始进入分析阶段。此时将控制器切换到分析模式，控制器控制第一换向阀130连通载气供给装置与捕集管141，并控制第二换向阀180连通捕集管141与膜渗透装置，并打开截止阀160，同时按程序调控流量控制器170的流量。

载气瓶150中的载气通过截止阀160和流量控制器170，以设定的流量将载气吹入捕集管141。与此同时，加热装置142按照预设升温速度给捕集管141加热，使得捕集的气体能够快速的被热脱附下来，并被载气带入PDMS膜渗透管193内。

如图1所示，示例给出了一种管状膜结构，包括进样管191、出样管192和PDMS膜渗透管193，进样管191和出样管192通过管接头195固定在进样法兰194上。PDMS膜渗透管193为管状膜，其两端直接通过管接头195与进样管191和出样管192的真空侧连通，并且外侧面使用真空密封胶进行密封，以保证足够的气密性。

质谱进样***被进样法兰194分成了两部分，进样法兰194与四极杆质谱仪连接，使PMDS膜渗透管进入样品气渗透腔230。被热脱附下来的气体样品在载气的带动作用下，进入进样管191，然后在PDMS膜渗透管193处，由于真空腔210内部的真空与载气的正压之间所形成真空梯度，气体样品中的VOCs成分渗透进入样品气渗透腔230内，随即进入电离室220。而气体样品中的水蒸气、氮气、氧气和二氧化碳等人体呼出气体的主要成分则绝大部分无法通过PDMS膜渗透管193，这样就可以避免人体呼出气体中的主成分对分析造成干扰。

为了提升灵敏度，质谱进样***与离子源需要更紧密的结合，即经过PDMS膜渗透管193渗透出来的VOCs，通过样品气渗透腔230直接进入电离室220，防止经过PDMS膜渗透管193渗透出来的VOCs直接进入真空腔210内部，进而导致大部分VOCs气体分子被与分子泵连接口连接的高真空泵(如涡轮分子泵)给抽走，从而降低灵敏度。

由于人体呼出的气体中的成分非常复杂，如果不经过分离而直接检测，那么就会在一张质谱图上呈现出来所有的样品的离子。对于传统的EI源，因为其通常使用70eV电子能量，这属于一种硬电离模式，这样就会使得每一种被电离的样品分子除了分子离子峰，还有其它的碎片峰，而如果把所有的物质的分子离子峰和碎片峰全都排布在同一张质谱图上，这样就势必出现无数个质谱峰，这给定性带来了难度，而且不同物质之间还有可能出现质谱峰的重叠，这样定性就更加困难了。所以，直接气体进样的方式对于复杂的样品分析来是较为困难的。为了规避这一问题，该实施例使用了真空下的软电离方式。真空软电离包括了CI源、紫外光电离源，以及低电子能量的EI源等。本实施例只列出了呼气采样***与质谱进样***分别与CI源(图2)和紫外光电离源(图3、图4)相结合的两种实例。

图2中，由呼气采样***采集到的气体样品在PDMS膜渗透管193处将呼气采样***中的VOCs气体渗透到真空度更低的样品气渗透腔230中，样品气渗透腔230与电离室220相通，这样渗透到样品气渗透腔230中的VOCs气体分子就可以直接扩散到真空度更低的电离室220中。电离室220通常为圆柱形腔室，里面开有四个小孔，分别是第一电子入射孔221、第一离子出射孔222、第一样品气进气孔223和第一反应气进气孔224。其中第一电子入射孔221是为了让高能量电子束能够进入电离室220中，第一离子出射孔222是为了将电离后得到的离子拉出电离室220，第一样品气进气孔223是为了能够接收样品气渗透腔230中的VOCs气体分子，第一反应气进气孔224是为了连通用于进行化学反应的反应气。

为了保证电离室220中的压力，第一电子入射孔221和第一离子出射孔222都较小，通常在0.5mm-1mm之间，以保证电离室220的相对封闭。电子光子发射装置可以为灯丝240，来自灯丝240发射出来的高能电子束，其电子能量通常为200eV-500eV之间，这些高能电子束进入电离室220，首先与从第一反应气进气孔224进入的反应气，如甲烷，氨气等化学反应试剂气体进行反应，生成大量的离子，然后这些离子再与来自样品气渗透腔230中的少量VOCs气体分子之间发生反应，形成这些VOCs的分子离子或分子离子的加合物。然后在第一推斥极250、第一拉出透镜261、第一聚焦透镜262，以及第一推出透镜263的共同作用下，将离子拉出电离室220，然后送入下一级的四极杆质量分析器，如第一前预四极杆。第一拉出透镜261、第一聚焦透镜262，以及第一推出透镜263通过第一透镜绝缘支架270固定在电离室220上，然后电离室220再通过第一离子源支撑杆280固定在离子源法兰上，图2中是将进样法兰194和离子源法兰共用的一种形式。

图3是另外一种实例，是将质谱进样***与紫外光电离相结合的另外一种结构示意图。

由呼气采样***采集到的气体样品在PDMS膜渗透管193处将呼气采样***中的VOCs气体渗透到真空度更低的样品气渗透腔230内，样品气渗透腔230与电离室220相通，这样渗透到样品气渗透腔230中的VOCs气体分子就可以扩散到真空度更低的电离室220中。电离室220通常为圆柱形腔室，里面开有三个小孔，分别是作为电子光子入射孔的紫外灯光子孔311、第二样品气进气孔312和第二离子出射孔313。其中紫外灯光子孔311是为了让真空紫外灯380所产生的具有一定能量(如10.6eV)的光子能够进入电离室220中用于电离，第二离子出射孔313是为了将电离后得到的离子拉出电离室220，第二样品气进气孔312是为了能够接收来自样品气渗透腔230中的VOCs气体分子。

为了保证电离室220中的压力，第二离子出射孔313直径较小，通常在1mm左右，以保证电离室220的相对封闭。来自真空紫外灯380所产生的具有一定能量(如10.6eV)的光子在电离室220内将VOCs分子电离。然后在第二拉出透镜321、第二聚焦透镜322和第二推出透镜323的共同作用下，将离子拉出电离室220，然后送入下一级的四极杆质量分析器，如第二前预四极杆330。第二拉出透镜321、第二聚焦透镜322和第二推出透镜323通过第二透镜绝缘支架340固定在电离室220上，然后电离室220再通过第二离子源支撑杆370固定在离子源法兰上。

图4是本发明的四极杆质谱仪的一种结构示意图，图中给出了质谱进样***和一种四极杆质谱仪的结构示意图，该实施例是紫外光电离-四极杆质谱***的一种结构。

经过PDMS膜渗透管193渗透入样品气渗透腔230并进入电离室220的样品气体分子，被真空紫外灯380发出的光子电离，然后经过第二拉出透镜321、第二聚焦透镜322和第二推出透镜323后进入第二前预四极杆330，第二前预四极杆330上只有射频的交流成分，没有射频的直流成分。因此，进入到第二前预四极杆330的大小各种离子都可以顺利的通过并进入主四极杆350，主四极杆350上施加了射频的直流和交流成分，具有质量筛选的作用。因此，通过质量扫描，可以将大小质荷比的离子进行筛选过滤。经过筛选过滤的离子再进入后预四极杆360之后被打拿极390接收并转变成电子，然后在电场作用下进入电子倍增器3100，经过放大后完成检测。后预四极杆360与第二前预四极杆330一样，其上只有射频交流成分而无直流成分。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种呼吸气体分析***，其特征在于，包括：

呼气采样***，包括吹气装置、载气供给装置和气体捕集装置，所述吹气装置和所述载气供给装置均与所述气体捕集装置的进气端连接，且所述气体捕集装置可选择的与所述吹气装置或所述载气供给装置连通；

质谱进样***，所述质谱进样***包括膜渗透装置，所述膜渗透装置的进气端与所述气体捕集装置的出气端连接，所述膜渗透装置的出气端与大气连通，所述气体捕集装置的出气端可选择的与所述膜渗透装置或大气连通；

四极杆质谱仪，所述膜渗透装置设置在所述四极杆质谱仪的进气端。

2.根据权利要求1所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述气体捕集装置包括捕集管(141)和设置在所述捕集管(141)上的加热装置(142)和散热装置(143)，所述捕集管(141)的进气端可选择的与所述吹气装置或所述载气供给装置连通，所述捕集管(141)的出气端可选择的与所述膜渗透装置或大气连通。

3.根据权利要求2所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述捕集管(141)、所述吹气装置和所述载气供给装置之间通过第一换向阀(130)连通，所述第一换向阀(130)可选择的使所述捕集管(141)与所述吹气装置或所述载气供给装置连通。

4.根据权利要求3所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述捕集管(141)和所述膜渗透装置之间设置有第二换向阀(180)，所述第二换向阀(180)可选择的使所述捕集管(141)与所述膜渗透装置或大气连通。

5.根据权利要求3所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述吹气装置包括一次性吹气管(110)和快插接头(120)，所述第一换向阀(130)的其中一端通过管路与所述快插接头(120)连接，所述一次性吹气管(110)与所述快插接头(120)可拆卸连接。

6.根据权利要求3所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述载气供给装置包括载气瓶(150)、阀门和流量控制器(170)，所述载气瓶(150)通过所述阀门和所述流量控制器(170)与所述第一换向阀(130)的其中一个进气端连通。

7.根据权利要求2所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述气体捕集装置还包括温度控制器。

8.根据权利要求4所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述质谱进样***包括进样法兰(194)、进样管(191)和出样管(192)，所述膜渗透装置为PDMS膜渗透管(193)，所述进样法兰(194)上设置有两个贯穿所述进样法兰(194)的管接头(195)，所述进样管(191)的一端与所述第二换向阀(180)的一端连通，所述进样管(191)的另一端与其中一个所述管接头(195)连通，所述出样管(192)的一端与另一个所述管接头(195)连通，且所述进样管(191)与所述出样管(192)位于所述进样法兰(194)的同侧，所述PDMS膜渗透管(193)设置在所述进样法兰(194)的另一端，且所述PDMS膜渗透管(193)的两端分别与两个所述管接头(195)连通。

9.根据权利要求8所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述四极杆质谱仪包括真空腔(210)和设置在真空腔(210)内的离子源、四极杆质量分析器和检测器。

10.根据权利要求9所述的呼吸气体分析***，其特征在于，所述离子源包括电离室(220)、透镜组和电子光子发射装置，所述电离室(220)设置有电子光子入射孔、离子出射孔、样品气进气孔和反应气进气孔，所述电子光子发射装置通过所述电子光子入射孔向所述电离室(220)内供给电子或光子，所述真空腔(210)内设置有样品气渗透腔(230)，所述样品气渗透腔(230)通过所述样品气进气孔与所述电离室(220)连通，所述PDMS膜渗透管(193)设置在所述样品气渗透腔(230)内，所述离子出射孔与所述透镜组的内部连通。