一种便携式呼出气色谱仪的定量进样阀组防误触发连锁机构及进样状态机控制方法与流程

本发明涉及气相色谱呼出气检测，尤其涉及一种便携式呼出气色谱仪的定量进样阀组防误触发联锁机构及进样状态机控制方法。

背景技术：

1、便携式呼出气色谱仪通常集成呼气采样、定量进样阀组切换、色谱柱分离和检测分析等功能。与固定式实验室设备相比，便携式设备更容易受到搬动、倾斜、振动、跌落冲击、误触按键、触摸屏误操作、上位机重复指令、耗材未安装到位以及舱盖未闭合等因素影响。

2、在呼出气色谱检测过程中，定量进样阀组一旦被误触发，可能使压力尚未稳定的样气、便携状态异常下的样气、舱盖未到位状态下的气体或者耗材未到位状态下的气体进入色谱柱组件，造成进样体积不稳定、色谱峰异常、色谱柱入口污染、检测失败以及结果重复性下降。

3、现有设备通常通过软件按钮确认、简单按键防抖或者普通流程提示来降低误操作风险，但该类方式难以在硬件气路、阀组授权和泄放复位层面阻断误进样。尤其在定量进样阀组已经接收到触发信号，而阀位未到位、压力未稳定、设备处于搬动倾斜状态、舱盖未闭合或者耗材未到位时，仅依赖软件提示无法保证样气不会进入色谱柱组件。

4、因此，需要提供一种面向便携式呼出气色谱仪的定量进样阀组防误触发联锁机构，使进样触发必须经过阀位到位、压力稳定、便携状态、舱盖到位和耗材到位等多重状态确认，并在任一条件不满足时通过进样泄放复位支路使气体不进入色谱柱组件。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种便携式呼出气色谱仪的定量进样阀组防误触发联锁机构及进样状态机控制方法，用于解决便携式呼出气色谱仪在误触发、搬动振动、压力未稳定、阀位未到位、耗材未到位或者舱盖未闭合时仍可能触发定量进样阀组并造成错误进样的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种定量进样阀组防误触发联锁机构，包括便携主机外壳、呼气接口、样气采集支路、定量进样阀组、色谱柱组件、进样触发件、进样授权联锁单元、阀位反馈单元、压力稳定检测单元、便携状态检测单元、舱盖到位检测单元、耗材到位检测单元、进样泄放复位支路、报警与锁定单元、状态机控制单元以及电源与控制接口。

3、呼气接口经样气采集支路与定量进样阀组连通，定量进样阀组与色谱柱组件连通。进样泄放复位支路与定量进样阀组的泄放端或者进样前通道连通，用于在未授权进样、禁止进样或者复位状态下排出气体，使气体不进入色谱柱组件。

4、进样触发件、阀位反馈单元、压力稳定检测单元、便携状态检测单元、舱盖到位检测单元和耗材到位检测单元分别与进样授权联锁单元和/或状态机控制单元信号连接。进样授权联锁单元与定量进样阀组控制连接，状态机控制单元分别与进样授权联锁单元、进样泄放复位支路、报警与锁定单元以及电源与控制接口连接。

5、进样授权联锁单元仅在阀位到位、压力稳定、便携状态满足进样条件、舱盖到位、耗材到位且进样触发件的触发信号处于授权窗口均被确认时，允许定量进样阀组进入进样状态。在任一联锁条件不满足时，进样授权联锁单元禁止进样，并由状态机控制单元控制进样泄放复位支路执行泄放复位，使气体经泄放路径排出而不进入色谱柱组件。

6、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：第一，进样触发不再由单一按键、触摸指令或上位机命令直接驱动阀组，而是必须经过阀位、压力、便携状态、舱盖和耗材状态的联锁确认；第二，在未授权触发时通过进样泄放复位支路排放进样前气体，形成气路层面的硬性拦截；第三，通过便携状态检测单元抑制搬动、倾斜、振动和跌落冲击引起的误进样；第四，通过状态机控制单元使启动、联锁条件检测、允许进样、执行进样、禁止进样、泄放复位和维护锁定状态具有明确进入条件；第五，在异常重复达到预设上限时进入维护锁定状态并输出报警提示，提高便携式呼出气色谱检测的安全性和进样一致性。

1.一种便携式呼出气色谱仪的定量进样阀组防误触发联锁机构，包括设置于便携主机外壳内或者与便携主机外壳连接的呼气接口、样气采集支路、定量进样阀组、色谱柱组件、进样触发件、进样授权联锁单元、阀位反馈单元、压力稳定检测单元、便携状态检测单元、舱盖到位检测单元、耗材到位检测单元、进样泄放复位支路、报警与锁定单元、状态机控制单元以及电源与控制接口，其特征在于，所述呼气接口经所述样气采集支路与所述定量进样阀组连通，所述定量进样阀组与所述色谱柱组件连通，所述进样泄放复位支路与所述定量进样阀组的泄放端或者进样前通道连通；所述进样触发件、阀位反馈单元、压力稳定检测单元、便携状态检测单元、舱盖到位检测单元和耗材到位检测单元分别与所述进样授权联锁单元和/或状态机控制单元信号连接，所述进样授权联锁单元与所述定量进样阀组控制连接，所述状态机控制单元分别与所述进样授权联锁单元、进样泄放复位支路、报警与锁定单元以及电源与控制接口连接；所述进样授权联锁单元被配置为仅在阀位到位、压力稳定、便携状态满足进样条件、舱盖到位、耗材到位且进样触发件的触发信号处于授权窗口均被确认时，允许所述定量进样阀组进入进样状态，并在任一联锁条件不满足时禁止进样，控制所述进样泄放复位支路执行泄放复位，使气体不进入所述色谱柱组件。

2.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述进样触发件包括实体按键、触摸触发件、上位机触发接口中的至少一种，或者包括用于形成触发确认信号的扫码确认接口，所述进样授权联锁单元对所述进样触发件的触发信号进行触发持续时间确认、重复触发抑制和授权窗口比对。

3.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述阀位反馈单元用于检测所述定量进样阀组处于采样阀位、进样阀位、泄放复位阀位、隔离阀位或者锁定阀位，并将对应的阀位到位信号发送至所述进样授权联锁单元或者状态机控制单元。

4.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述压力稳定检测单元用于检测所述样气采集支路、定量进样阀组入口侧、定量进样阀组出口侧或者色谱柱组件前侧通道中的至少一处压力状态，并在压力差、压力波动幅度或者压力恢复时间满足预设稳定条件时生成压力稳定信号。

5.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述便携状态检测单元包括加速度检测单元、倾角检测单元、振动检测单元或者跌落冲击检测单元中的至少一种，当检测到搬动、倾斜、跌落、冲击或者振动超过预设便携状态阈值时，所述进样授权联锁单元禁止输出进样授权信号。

6.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述舱盖到位检测单元用于检测阀组防护盖、维护舱盖或者耗材舱盖的闭合状态，所述耗材到位检测单元用于检测一次性吹嘴、呼气过滤件或者采样管路的安装到位状态，当舱盖未到位或者耗材未到位时，所述状态机控制单元保持禁止进样状态。

7.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述进样泄放复位支路包括泄放阀、排气端以及设置于所述泄放阀与排气端之间的限流件，所述泄放阀在禁止进样状态、压力未稳定状态、便携状态异常状态、舱盖未到位状态或者耗材未到位状态下打开，使所述样气采集支路或者定量进样阀组中的气体经所述进样泄放复位支路排出而不进入所述色谱柱组件。

8.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述报警与锁定单元与所述状态机控制单元连接，用于在联锁条件不满足、异常重复次数达到预设上限或者泄放复位后仍无法满足进样条件时输出报警提示，并使所述进样授权联锁单元进入维护锁定状态。

9.根据权利要求1所述的定量进样阀组防误触发联锁机构，其特征在于，所述状态机控制单元包括启动状态、联锁条件检测状态、允许进样状态、执行进样状态、禁止进样状态、泄放复位状态、维护锁定状态和结束状态，其中，进入允许进样状态或者执行进样状态至少以阀位到位信号作为基础进入条件，并结合压力稳定信号、便携状态信号、舱盖到位信号、耗材到位信号和触发信号中的一种或多种作为状态切换条件。

10.一种利用权利要求1至9任一项所述定量进样阀组防误触发联锁机构进行便携式呼出气色谱仪进样状态机控制的方法，其特征在于，包括：启动后执行联锁条件检测，检测阀位状态、压力稳定状态、便携状态、舱盖到位状态、耗材到位状态和进样触发状态；当检测结果满足允许进样条件时进入允许进样状态并执行进样，进样完成后进入结束状态；当检测结果不满足允许进样条件时进入禁止进样状态并开启进样泄放复位支路；当异常重复未达到预设上限时返回联锁条件检测，当异常重复达到预设上限时进入维护锁定状态并输出报警提示。