[發(fā)明專利]可辨識肺炎種類的呼吸器及其辨識芯片及其辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210067193.3
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN103245778A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭桂忠;施崇鴻;王立群;陳新;劉奕汶;徐爵民;楊家銘;饒達(dá)仁
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭桂忠
• 主分類號: G01N33/497
• 分類號: G01N33/497;G06K9/62
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;張妍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于氣體辨識的電子裝置，具體涉及一種具備能夠辨識混合氣體種類的微型化氣體辨識芯片，來早期檢測并辨識病人所感染的肺炎種類的呼吸器。

背景技術(shù)

重癥病患在進入加護病房后，經(jīng)常需要接受插管以及使用呼吸器，如此，病人的呼吸道就很容易受到感染，進而引發(fā)肺炎，發(fā)生這種情況的比率可能高達(dá)80％以上。這些細(xì)菌有很多已經(jīng)具有抗藥性，故治療上更加的困難。

當(dāng)病人出現(xiàn)肺炎的癥狀時，醫(yī)療人員則會幫病人照胸部X光、抽血、抽痰并進行分子生物學(xué)的細(xì)菌培養(yǎng)。然而，即使醫(yī)療人員已由抽血、抽痰及胸部X光確認(rèn)病人已經(jīng)感染肺炎，引發(fā)肺炎的菌種還是要等待細(xì)菌培養(yǎng)的結(jié)果才能確定，而細(xì)菌培養(yǎng)需要至少五天的時間，這對分秒必爭的重癥病患來說是一段很長的時間。由于現(xiàn)行的醫(yī)療技術(shù)中缺乏能夠?qū)崟r診斷病人感染的肺炎種類的儀器，醫(yī)師常需要在細(xì)菌培養(yǎng)的結(jié)果尚未出來前就必須要先對病人用藥。然而，引發(fā)肺炎的細(xì)菌至少有十余種(如綠膿桿菌、克雷式桿菌、AB菌及葡萄球菌等)，而不同的菌種所對應(yīng)的藥是不同的。因此，在細(xì)菌培養(yǎng)的結(jié)果尚未出來前，醫(yī)師僅能根據(jù)自己的經(jīng)驗法則來決定使用哪一種藥物，直到細(xì)菌培養(yǎng)的結(jié)果后，若是藥用得不對，再幫病人換藥。病人由于上述醫(yī)療上無可避免的拖延，導(dǎo)致病人在加護病房的時間延長，故增加病人院內(nèi)感染，甚至致死的機率。因此，如何提出一種電子裝置，能夠?qū)崟r地偵測并診斷出病人所感染的肺炎種類，即為本發(fā)明所要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可辨識肺炎種類的呼吸器及其辨識芯片及其辨識方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中醫(yī)療檢測系統(tǒng)無法實時檢測出病人感染的肺炎種類的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種氣體辨識芯片，其特點是，上述芯片包含：一傳感器陣列，其包含若干個傳感器及傳感薄膜，傳感薄膜吸附若干種待測氣體，使各個傳感器產(chǎn)生對應(yīng)于各個待測氣體的氣味信號；一傳感器接口電路，其讀取并分析各個待測氣體的氣味信號，以產(chǎn)生對應(yīng)于各個待測氣體的氣體圖案信號；一隨機類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，其放大各個氣體圖案信號之間的差異，并降低各個氣體圖案信號的維度，以協(xié)助產(chǎn)生分析結(jié)果；一內(nèi)存，其儲存訓(xùn)練數(shù)據(jù)；一微控制器，其接收分析結(jié)果，并根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行混合氣體辨識方法來辨識待測氣體的種類，且將不存在于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的未知氣體分類，再根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)產(chǎn)生辨識結(jié)果。

一種氣體辨識方法，其特點是，上述方法包含以下步驟：利用傳感器陣列的傳感薄膜吸附若干種待測氣體，使傳感器陣列的各個傳感器產(chǎn)生對應(yīng)于各個待測氣體的氣味信號；由傳感器接口電路讀取并分析各個待測氣體的氣味信號，以產(chǎn)生對應(yīng)于各個待測氣體的氣體圖案信號；透過隨機類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片放大各個氣體圖案信號之間的差異，并降低各個氣體圖案信號的維度，以產(chǎn)生分析結(jié)果；由內(nèi)存儲存氣體訓(xùn)練數(shù)據(jù)；以及經(jīng)由微控制器接收分析結(jié)果，并根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行混合氣體辨識方法來辨識待測氣體的種類，且將不存在于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的未知氣體分類，再根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)產(chǎn)生辨識結(jié)果。

優(yōu)選地，傳感薄膜可以利用納米孔洞碳材所構(gòu)成，并將具氣體吸附能力的高分子成長于納米孔洞碳材的孔洞中。

優(yōu)選地，當(dāng)微控制器偵測到未知氣體時，微控制器可將未知氣體的數(shù)據(jù)傳送到傳感器接口電路、隨機類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片及內(nèi)存，使氣體辨識芯片能夠有自我學(xué)習(xí)的能力。

優(yōu)選地，混合氣體辨識方法可包含K最鄰近法(K?Nearest?Neighbors，KNN)、線性回歸法(Linear?Least?Squares?Regression)及以中位數(shù)作為臨界值的K最鄰近法(Median-Threshold?KNN?Classification，MTKNN)，其中，以中位數(shù)作為臨界值的K最鄰近法是先求出氣體訓(xùn)練數(shù)據(jù)中各筆數(shù)據(jù)兩兩之間的距離，再找出這些距離的中位數(shù)，并利用中位數(shù)來判定待測氣體是否為未知氣體。

優(yōu)選地，傳感器陣列可由導(dǎo)電聚合物(Conducting?Polymer，CP)傳感器所構(gòu)成。

優(yōu)選地，導(dǎo)電聚合物傳感器接口電路可利用單程多晶硅懸浮柵(Floating?Gate)組件來儲存電荷，以減少漏電及降低電路功率。

優(yōu)選地，傳感器陣列可由表面聲波(surface?acoustic?wave，SAW)傳感器所構(gòu)成。

優(yōu)選地，傳感器接口電路可包含可調(diào)式震蕩電路，其可根據(jù)不同表面聲波傳感器來調(diào)整震蕩頻率，增加使用上的彈性。

一種運用上述的氣體辨識芯片的可早期偵測及辨識肺炎種類的呼吸器，其特點是，呼吸器包含吐氣端管路及氣體辨識裝置，氣體辨識裝置利用上述的氣體辨識芯片來分析病人由吐氣端管路中呼出的氣體以辨識肺炎的種類。