可更换载体的呼吸气挥发性有机物检测装置及其检测方法与流程

[技术领域]

本发明涉及呼吸气成分检测装置技术领域，具体是一种可更换载体的呼吸气挥发性有机物检测装置及其检测方法。

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背景技术：
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近些年，我国癌症的发病数成井喷式增长。在癌症的中晚期，除了乳腺癌等少数癌症，其余癌症很难被治愈，所以癌症的早期检查成为了防治癌症的重点。在我国各地发现的早期癌症不足癌症总数的十分之一，主要是没有合适的检查手段，只有针对某些具体癌症的专门检查。尤其是在自体无症状时，传统的b超、ct、核磁共振和活检等手段，由于其自身的不足导致难以普及，急需一种准确、有效的方法。

众所周知，过氧化脂质(lpo)是氧自由基与多聚不饱和脂肪酸反应的产物。在正常情况下，lpo的含量极低，但在病理情况下，脂质过氧化反应增强可导致lpo升高。lpo生产的挥发性有机物(vocs)改变了人体呼吸气的vocs组成，不同的癌症具有不同的vocs组成，但其浓度甚至低于纳摩尔级，很难分析出特异性的组成。利用基于光成像原理的传感器阵列技术，根据多个传感器对样本响应的特性图谱进行识别分析，可以进行癌症诊断。

然而目前基于呼吸气挥发性有机物检测的系统及方法，多数应用电子鼻结合有机物质谱仪的形式。以上系统及方法具有自动化程度低、检测时间长，导致操作复杂、不宜大量使用、数据重复性差等问题。使得检测难以应用、普及。

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技术实现要素：
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本发明的目的就是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种结构新颖、安全可靠、检测精准的可更换载体的呼吸气挥发性有机物检测装置，包括用于存储呼吸气样本的样本袋，其特征在于还包括：

气源，作为载气的供给；

注射器，用于输出样本袋内的呼吸气样本；

等离子发生器，接收气源和由注射器输出的气体并产生等离子气体；

流道腔，内设有若干流道和载体式传感器，每一流道分别通过对应的进气管连接等离子发生器，所述的载体式传感器为具有若干种催化物质涂层的气体传感器；

气阀，设置在进气管上控制气体进入不同的流道；

直线步进模组，直线步进模组上设有光子采集单元，直线步进模组通过移动光子采集单元，将产生的光信号逐一进行收集，光子采集单元收集气体传感器发出的光信号，并将其转化为数据信号。

数据信号通过ttl转rs232通讯接口或其他方式传输至电脑。

所述的等离子发生器出口连接总进气管，流道腔内的每一流道分别对应连接一分流进气管，每根分流进气管上均设有一气阀控制，若干分流进气管分别与总进气管连接。

所述的流道腔上设有可透射光信号的视窗。

所述的直线步进模组包括直线模组、设置在直线模组上的步进电机、以及光子采集单元，所述的光子采集单元通过螺钉夹持在直线模组上。

所述的载体式传感器具有若干催化剂槽，催化剂槽的数量与催化物质涂层的数量相等，催化物质涂层涂设在对应的催化剂槽内。

所述的气体传感器上的催化物质涂层为16种，包括：cu²⁺/tio2，mn²⁺/zro2，cu²⁺/al2o3，cu²⁺/mgo，zn²⁺/sio2，zn²⁺/tio2，cu²⁺/zro2，cu²⁺/zno，mn²⁺/zro2，zn²⁺/zro2，ni²⁺/zno，ni²⁺/tio2，上述斜杠“/”表示两种物质的混合，混合比例根据实际情况选择，且不局限于所列出的物质。

所述的载体式传感器中设有温度传感器、恒温控制器和电加热器。电加热器加速化学反应速率，达到增强信号的效果，温度传感器采集温度信号，恒温控制器控制电加热器的加热功率，控制反应温度，保证测试数据的重复性。

该检测装置的检测方法为：气源将载气输入，同时注射器控制样本袋内呼吸气样本的进样，此时载气与样本混合，形成混合气，再由等离子发生器离子化混合气，气阀控制离子化的混合气进入流道腔的不同流道内，直线步进模组移动光子采集单元到不同的流道，光子采集单元将不同反应产生的光信号转换为数据信号，不同的催化物质涂层针对混合气中的各种成分产生不同的催化效果。

本发明同现有技术相比，其优点在于：本发明通过将呼吸气挥发性有机物检测进行自动化实现，降低了操作复杂度，提高了检测精度，保证了数据重复性，使得该装置可应用于对呼吸气成分的快速分析，达到帮助诊断的目的。同时，本发明还采用便于更换催化剂载体的结构设计，使设备体积更小，后期维护成本更低，可拓展性及便携性大大增强。

[附图说明]

图1是本发明实施例中可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置的主要结构示意图；

图2是本发明实施例中可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置的载体式传感器主要结构示意图；

如图所示，图中：1.气源2.等离子发生器3.光子采集单元4.样本袋5.注射器6.气阀7.流道腔8.直线步进模组9.载体式传感器91.电加热器92.催化器槽93.温度传感器94.恒温控制器。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为一种可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置，以便作为一种快速、准确、便携、低成本的呼吸气挥发性有机物检测仪器进行普及，为癌症及其他疾病的早期诊断提供一种手段。如图1所示，本发明装置主要包括用于载气的供给的气源；用于提高气体传感器的识别性能的等离子发生器；收集气体传感器发出的并通过直线步进模组传递的光信号的光子采集单元，并将光信号转化为数据信号；用于呼吸气样本收集的样本袋；用于样本的输入的注射器；控制气体进入不同的流道的气阀；保持气体流动在设定的流道的流道腔，流道腔上含有可透射光信号的视窗；用于移动光子采集单元的直线步进模组，从而将产生的光信号逐一进行收集；具有不同的16种(不局限于16种)催化物质涂层的气体传感器的载体式传感器，对呼吸气产生不同的特征响应。首先，气源1将载气输入，载气为空气，注射器5控制样本袋4内呼吸气样本的进样，载气与样本混合，形成混合气。等离子发生器2离子化混合气，气阀6控制离子化的混合气进入流道腔7的不同流道内。直线步进模组8通过螺钉夹持方式固定光子采集单元3，并移动光子采集单元3到不同的流道，光子采集单元3将不同反应产生的光信号转换为数据信号。数据信号通过ttl转rs232通讯接口或其他方式传输至电脑。

如图2所示，电加热器91加速化学反应速率，达到增强信号的效果。催化剂槽92内有未标示的不同催化剂涂层，针对混合气中的各种成分产生不同的催化效果。温度传感器93采集温度信号，恒温控制器94控制电加热器91的加热功率，控制反应温度，保证测试数据的重复性。

实施例1

连接220v/50hz市电，启动可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置。将装有被测者呼吸气样本的样本袋4，连接到可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置上，然后开启自动检测程序。开启后由气源1输入载气，样本袋4内的呼吸气样本经由注射器5输出，载气与呼吸气样本混合注入等离子发生器2，产生等离子体。直线步进模组8驱动光子采集单元3对准流道腔内开启的流道；打开相应通路的气阀6，离子化的混合气流入流道腔7的流道内。参考图2，由载气式传感器9内部的温度控制器94控制电加热器91恒温，温度传感器93将温度信息反馈给恒温控制器94，达到闭环控制；电加热器91具有催化剂槽92，内有催化物质，与混合气作用产生不同的光信号；光子采集单元3将光信号转化为数据信号。

16个催化剂槽92内，依次涂有如下催化剂，包括：cu²⁺/tio2，mn²⁺/zro2，cu²⁺/al2o3，cu²⁺/mgo，zn²⁺/sio2，zn²⁺/tio2，cu²⁺/zro2，cu²⁺/zno，mn²⁺/zro2，zn²⁺/zro2，ni²⁺/zno，ni²⁺/tio2。

实施例2

如图1、图2所示，本实施方式的可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置的基本构造与第1实施方式相同。

首先，连接220v/50hz市电，对可更换载体式呼吸气挥发性有机物检测装置的图中未示例的电源开关进行操作，如果电源接通，则进行用于呼吸气检测的步骤。然后进行呼吸气检测功能的启动，在上述启动中，连接装有呼吸气样本的样本袋4；载体式传感器9中的恒温控制器9-4控制电加热器9-1加热并恒温至检测温度；开启气源1，开启等离子发生器2。接着执行呼吸气检测。上述检测中，在图1的可检测状态下，气阀6打开流道腔7的某一流道，直线步进模组8驱动光子采集单元3对准该流道；气源1输入的载气，与注射器5输入样本混合，形成混合气，经等离子发生器2离子化后，进入开启的流道；载体式传感器中16个催化剂流道，逐一感测被测者的呼吸气，并转化为光信号，经光子采集单元3转换为数据信号。