[發明專利]一種基于電子鼻檢測呼吸氣體的糖尿病診斷系統

有效

• 申請號: 201610070655.5
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105738434B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 董瑛;張旭東
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種基于電子鼻檢測呼吸氣體的糖尿病診斷系統，其特征在于,包括呼吸氣體收集模塊、氣體信息采集模塊、特征提取和篩選模塊、模式識別模塊；

所述呼吸氣體收集模塊使用呼吸氣體交換裝置將呼吸氣體收集在氣袋中，收集好氣體之后再送至所述氣體信息采集模塊；

所述氣體信息采集模塊具有基于MEMS的微懸臂梁諧振式氣敏傳感器陣列，所述微懸臂梁諧振式氣敏傳感器陣列對所述氣袋送來的呼吸氣體中的敏感氣體發生反應，將所述敏感氣體的濃度信息轉換為對應的諧振頻率信號，并對諧振頻率信號進行采樣；

所述特征提取和篩選模塊對采樣的信號進行特征提取和特征篩選，將經特征提取與篩選后的信號傳遞給所述模式識別模塊；

所述模式識別模塊使用模式識別方法對所采集的數據進行訓練和識別；最終識別出所述敏感氣體的種類和濃度；

所述微懸臂梁諧振式氣敏傳感器陣列根據所述呼吸氣體中的若干VOCs成分的含量來檢測所述敏感氣體，檢測作為糖尿病的呼吸氣體標識物的VOCs成分包括甲苯、乙苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇，所述微懸臂梁諧振式氣敏傳感器陣列含有六個微懸臂梁諧振式氣敏傳感器，每個微懸臂梁諧振式氣敏傳感器上分別涂有以下不同材料形成的氣體敏感層，分別是環氧丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯—醋酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚醋酸乙烯酯。

2.如權利要求1所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,所述呼吸氣體交換裝置包括呼吸共用通道、吸入空氣通道和呼出氣體通道，所述呼吸共用通道連接供人使用的氣嘴，所述吸入空氣通道和所述呼出氣體通道與所述呼吸共用通道形成三通結構，所述吸入空氣通道連接大氣，所述呼出氣體通道連接氣袋，所述氣袋連接所述氣體信息采集模塊。

3.如權利要求1所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,所述微懸臂梁諧振式氣敏傳感器陣列的傳感器包括氣體敏感膜、熱激勵電阻、諧振元件和拾振電阻，所述諧振元件由設置在所述氣體敏感膜下方的所述熱激勵電阻驅動，所述拾振電阻進行振蕩信號檢測，拾振的信號經過多級放大、移相、整形、功放后反饋至熱激勵電阻，實現閉環諧振。

4.如權利要求3所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,各傳感器設置在同一硅基底上。

5.如權利要求1所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,所述氣體信息采集模塊包括頻率采集卡，所述頻率采集卡對諧振頻率信號進行采樣。

6.如權利要求1至5任一項所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,還包括信號預處理模塊，所述氣體信息采集模塊將采樣的諧振頻率信號傳給所述信號預處理模塊，所述信號預處理模塊對信號進行包括濾波、去噪、基線修正在內的預處理，再將經預處理后的信號傳送給所述特征提取與篩選模塊。

7.如權利要求1至5任一項所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,所述特征提取和篩選模塊使用主成分分析法對采樣的信號進行特征提取，使用獨立成分分析法分解出多通道信號中的獨立成分，進行特征篩選。

8.如權利要求1至5任一項所述的糖尿病診斷系統，其特征在于,所述模式識別方法采用人工神經網絡算法。