[發明專利]一種呼氣分析裝置和方法

有效

• 申請號: 201110101083.X
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102749415A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 張大鵬;郭冬敏
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及醫學檢測領域，尤其涉及一種呼氣分析裝置和方法。

背景技術

近年來，呼氣分析在醫學和臨床病理學中的應用受到人們越來越多的關注。呼氣測量在疾病診斷和監控治療中均有巨大的潛力。與驗血及尿檢等其他傳統方法相比，呼氣分析是非侵入性的、實時的，并且對對象和采集樣品的人員的傷害最小。

已有報道指出，呼出的一氧化氮、氫氣、氨氣、一氧化碳、硫化物和如丙酮、戊烷等一些揮發性有機化合物與人們的健康狀態相關，并可以作為一些疾病的醫學生物特征。例如，一氧化氮主要在支氣管系統中產生，其可被測量以檢測哮喘或其他以呼吸道炎癥為特征的疾病；在囊性纖維化病急性呼吸加重期的患者呼氣中異戊二烯的含量要低于正常人呼氣中的含量；精神分裂癥患者呼氣中的戊烷和二硫化碳含量較高；糖尿病患者呼氣中的丙酮含量比正常人的高；腎病患者呼氣中的氨含量大大提高。

在過去幾十年中，許多常規裝置用于分析人呼氣的成份，例如氣相色譜(GC)儀和電子鼻(electronic?nose)。GC可以提供高精度的測量，但是成本高、耗時且不便于使用。與GC相比，電子鼻是更簡單的方法，具有成本低、快速和易于操作的優點。然而，當利用電子鼻采集氣味數據時，不同的研究者遵從不同的采樣標準，因此他們采集的數據在很多屬性上存在差異，例如數據的維數，通氣時間，和采樣頻率，從而各個研究者采集的數據不具有可比性，無法與他人共享。另外，電子鼻是一種通用的氣體分析裝置，其傳感器陣列在設計上滿足了廣泛的要求，例如用于咖啡，酒，醋等的檢測，而這種廣泛性，削弱了其在呼氣檢測中的優勢，導致其在呼氣檢測中的準確度不夠高。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中GC成本高及電子鼻準確度差的缺陷，在分析呼氣中的成份以及可以表征疾病的氣體成份的基礎上，專門選擇對這些成份敏感的化學傳感器，提供一種成本低且同時具有高準確度的呼氣分析裝置。

本發明進一步要解決的技術問題在于，還提供一種呼氣分析方法。

為達成上述目的，依據本發明，提供一種呼氣分析裝置，所述呼氣分析裝置包括呼氣單元、化學傳感器單元、信號傳輸單元和評價單元，

所述呼氣單元包括用于將呼氣排入所述化學傳感器單元中的呼氣進樣裝置；

所述化學傳感器單元包括設有由多個化學傳感器構成的化學傳感器陣列的化學傳感器室和用于測量呼氣和化學傳感器陣列之間的相互作用的傳感器測量裝置；

所述信號傳輸單元將所述傳感器測量裝置輸出的信號傳輸到所述評價單元；

所述評價單元從所述信號傳輸單元接收信號并作出評價。

本發明所述的呼氣分析裝置，其中，所述呼氣單元還包括呼氣采集裝置，所述呼氣采集裝置包括分別通過連接管相連通的氣體采樣袋、用于除去呼氣中的水蒸汽的干燥盒和吹嘴；或者，所述呼氣采集裝置包括分別通過連接管相連通的氣體采樣袋、抽氣泵和送氣口。

本發明所述的呼氣分析裝置，其中，所述呼氣進樣裝置包括底座、設置在底座上面的導軌、可滑動地設置在導軌上的活動擋板和固定地設置在導軌一端的固定擋板，所述擋板上設有連接管能夠穿過的開口。

本發明所述的呼氣分析裝置，其中，所述化學傳感器室的形狀為球形或橢圓形。

本發明所述的呼氣分析裝置，其中，所述化學傳感器單元還包括用于控制化學傳感器的工作溫度的溫度控制裝置。

本發明所述的呼氣分析裝置，其中，所述評價單元還包括用于預先存儲的呼氣數據的數據存儲部。

為達成上述目的，依據本發明，還提供一種呼氣分析方法，所述呼氣分析方法包括：

呼氣采集步驟，用于采集呼氣；

測量步驟，用于測量化學傳感器陣列和呼氣之間的動態響應并輸出信號；

評價步驟，用于接收信號并作出評價。

本發明所述的呼氣分析方法，優選地，所述評價步驟包括：

接收信號；

從接收的信號中提取特征；

將從接收的信號中提取的特征與從已知數據的信號中提取的特征作比較；

根據上一步驟給出評價。

本發明的呼氣分析裝置利用價格低廉的化學傳感器檢測呼氣中的成份，一方面，與氣相色譜相比顯著降低了成本，另一方面，由于本發明特別選擇用于呼氣分析的化學傳感器，與現有技術中的電鼻子系統相比，本發明的呼氣分析裝置對呼氣中的成份具有更好的響應，從而具有更高的準確度。