CN205620352U - 一种燃料电池型氨气检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池型氨气检测装置；该装置包括人呼出气进气口、氧气进气口、燃料电池***及出气口；燃料电池***包括分解催化剂、质子交换膜、催化阴极和催化阳极；催化阴极和催化阳极分别设置在质子交换膜两侧；分解催化剂靠近催化阳极设置；人呼出气进气口设置在燃料电池***的催化阳极外侧一端；出气口设置在燃料电池***的催化阳极外侧另一端，氧气进气口设置在燃料电池***的催化阴极外侧。通过该装置能快速、准确检测人呼出气中的氨气含量，从而实现灵敏、快速、特异性检测幽门螺杆菌感染程度，与现有诊断方法相比，极大地降低了毒副作用、使用局限性和检测时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃料电池型氨气检测装置，具体涉及一种利用以燃料电池为原理设计的氨气检测装置，基于人体服用尿素试剂后，幽门螺旋杆菌产生的尿素酶标志物会将尿素催化分解产生氨气，通过该装置对人体呼出的氨气含量进行检测，实现对幽门螺旋杆菌感染程度的预测；属于医疗器械技术领域。
背景技术
幽门螺旋杆菌(简称Hp)是一些疾病如胃炎、消化道溃疡、淋巴增生性胃淋巴瘤、萎缩性胃炎等的慢性化因素，而这些疾病正是导致胃癌的最主要因素，有研究表明，幽门螺旋杆菌感染使患胃癌的危险增加了2.7～12倍。幽门螺旋杆菌是唯一一种感染全球半数人口的慢性传染病，在中国，幽门螺旋杆菌的感染率已高达60％，且每年还有千万例新增感染人群。
因此定期对人体内Hp含量进行检测和监控是非常必要且有意义的。现阶段我国检测幽门螺旋杆菌的方法主要有胃镜活检法、快速尿素酶试验、尿素呼气试验、尿氨排出试验、血清学试验以及多聚酶链反应等。但以上方法均有其副作用或局限性，如胃镜活检可给病人带来巨大的不适感受，尿素呼气法对人体有放射性危害，快速尿素酶法不适用于复查等。
因此开发一种新的无副作用、适用范围广、操作简单、结果准确的Hp检测方法是刻不容缓的。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是在于提供一种利用燃料电池原理，设计出一种能快速、准确检测人呼出气中氨气含量的装置，通过对人呼出气中氨气进行定量检测，实现准确、快速诊断人体幽门螺旋杆菌感染程度。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种燃料电池型氨气检测装置，该装置包括人呼出气进气口、氧气进气口、燃料电池***及出气口；所述的燃料电池***包括分解催化剂、质子交换膜、催化阴极和催化阳极；所述的催化阴极和催化阳极分别设置在质子交换膜两侧；所述的分解催化剂靠近催化阳极设置；所述的人呼出气进气口设置在燃料电池***的催化阳极外侧一端；所述的出气口设置在燃料电池***的催化阳极外侧另一端，所述的氧气进气口设置在燃料电池***的催化阴极外侧。
优选的方案，装置包括一个吹嘴。
较优选的方案，吹嘴通过进气管与人呼出气进气口连接。
优选的方案，燃料电池***包括外电路***，所述的外电路***与催化阴极和催化阳极相连。
优选的方案，催化阴极由氧化镍-氧化银复合物、碳膏、银膏、铂膏、多孔铂中至少一种材料构成。
优选的方案，催化阳极由雷尼镍、镍-氧化镍、铂膏和多孔铂中至少一种材料构成。
优选的方案，分解催化剂由Cr、Mn、Co、Ni、Fe中的一种或几种金属组成的合金构成。
优选的方案，质子交换膜为复合质子交换膜、高温质子交换膜、陶瓷质子交换膜或磺酸膜。
优选的方案，装置包括一个用于显示测试结果的读取器。
优选的方案，吹嘴主要用于人体鼻孔、口腔呼气。吹嘴由环保材料制成，且为一次性使用。
本实用新型提供的燃料电池型氨气检测装置可以用于诊断人体幽门螺旋杆菌感染，其主要原理为：人体服用尿素试剂后，幽门螺旋杆菌产生的尿素酶标志物会将尿素催化分解产生氨气，人呼出气通过吹嘴及进气管导至燃料电池***，人呼气中的氨气经分解催化剂分解为H2后，又经催化阳极解离为H+和电子，电子和H+分别扩散至外电路和催化阴极，随后H+在阴极与空气中的氧气发生氧化还原反应生成H2O，这个氧化还原反应过程产生了电流，电流的强度与人呼气中的氨气的浓度有关，通过电流强度可计算出氨气的浓度，从而可实现诊断人体幽门螺旋杆菌感染程度的目的。
与现有技术比较，本实用新型的技术方案带来的有益效果如下：
(1)本实用新型提供的燃料电池型氨气检测装置能够直接、快速且准确地测定人呼出气中氨气的含量，从而实现了对幽门螺杆菌感染程度的简单化、快速化和经济化的诊断。
(2)本实用新型提供的燃料电池型氨气检测装置通过燃料电池***的电化学方法对氨气进行检测，检测速度更快，检测灵敏度更高。
(3)本实用新型提供的燃料电池型氨气检测装置通过直接将人呼出气引导至燃料电池***，通过氨气在燃料电池***中的氧化还原反应产生的电流能够快速准确地确定呼出气中氨的含量，进而实现灵敏、快速、特异性检测幽门螺杆菌感染程度，与现有诊断方法相比，极大地降低了毒副作用、使用局限性和检测时间。
附图说明
【图1】为燃料电池型氨气检测装置的结构示意图；其中，1为吹嘴，2为人呼出气入口，3为分解催化剂，4为燃料电池***，5为催化阳极，6为气体出口，7氧气入口，8为质子交换膜，9为催化阴极，10为外电路。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本实用新型内容，而不是对本实用新型权利要求的保护范围的限制。
本实用新型的燃料电池型氨气检测装置如图1所示。燃料电池型氨气检测装置主体包括人呼出气进气口2和氧气进气口7、出气口6以及燃料电池***4。燃料电池***4包括分解催化剂3、质子交换膜8、催化阴极9、催化阳极5及外电路10。催化阴极9和催化阳极5分别设置在质子交换膜8两侧；分解催化剂3靠近催化阳极5设置；人呼出气进气口2设置在燃料电池***4的催化阳极5外侧一端；氧气进气口7设置在燃料电池***4的催化阴极9外侧；出气口6设置在燃料电池***4催化阳极5外侧另一端，外电路10与催化阴极9和催化阳极5相连。分解催化剂3用于催化人呼出气中的氨气分解；质子交换膜8用于给质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从催化阳极到达催化阴极9，与外电路***10的电子转移构成回路，向外界提供电流。催化阴极9和催化阳极5提供氧化还原场所。燃料电池型氨气检测装置还包括吹嘴1及进气管。吹嘴1为一次性使用材料，其形状可为喇叭状、圆柱体等形状，材质为纸质、塑料等。吹嘴1通过进气管与人呼气进气口2紧密相连。
本实用新型提供的燃料电池型氨气检测装置用于检测人呼出气中氨气含量的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将人呼出气(包括人体鼻腔呼气和/或口腔呼气)通过吹嘴及进气管从人呼出气进气口引入燃料电池***的分解催化剂区域，人呼出气中的氨气与分解催化剂接触被催化分解生成N2和H2；所述H2在催化阳极解离为H+和电子；所述电子流向外电路，所述H+扩散至催化阴极，所述N2通过出气口排出燃料电池***；
(2)将空气从氧气进气口引入燃料电池***的催化阴极区域，氧气在催化阴极与H+发生氧化还原反应生成H2O；
(3)检测所述氧化还原反应生成的电流，计算人呼气中的氨气含量。
Claims (5)
1.一种燃料电池型氨气检测装置，其特征在于：包括人呼出气进气口(2)、氧气进气口(7)、燃料电池***(4)及出气口(6)；所述的燃料电池***(4)包括分解催化剂(3)、质子交换膜(8)、催化阴极(9)和催化阳极(5)；所述的催化阴极(9)和催化阳极(5)分别设置在质子交换膜(8)两侧；所述的分解催化剂(3)靠近催化阳极(5)设置；所述的人呼出气进气口(2)设置在燃料电池***(4)的催化阳极(5)外侧一端；所述的出气口(6)设置在燃料电池***(4)的催化阳极(5)外侧另一端，所述的氧气进气口(7)设置在燃料电池***(4)的催化阴极(9)外侧。
2.根据权利要求1所述的燃料电池型氨气检测装置，其特征在于：所述的装置包括一个吹嘴(1)。
3.根据权利要求2所述的燃料电池型氨气检测装置，其特征在于：所述的吹嘴(1)通过进气管与人呼出气进气口(2)连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的燃料电池型氨气检测装置，其特征在于：所述的燃料电池***(4)包括外电路***，所述的外电路***与催化阴极(9)和催化阳极(5)相连。
5.根据权利要求1所述的燃料电池型氨气检测装置，其特征在于：所述的装置包括一个用于显示测试结果的读取器。
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2016
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