[發明專利]一種呼氣納米傳感陣列檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201810732407.1
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108572252B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 范書瑞;王新;花中秋;郝東霞;李紫蕊
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N33/497
• 分類號: G01N33/497;G01N27/04;G01N27/12;G08C17/02
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為一種呼氣納米傳感陣列檢測裝置及檢測方法，該裝置包括低阻抗傳感模塊、高阻抗傳感模塊、嵌入式處理器和無線通信模塊；嵌入式處理器通過低阻抗傳感模塊、高阻抗傳感模塊分別連接低阻抗呼氣納米傳感陣列、高阻抗呼氣納米傳感陣列，嵌入式處理器連接無線通信模塊。利用氣體的吸附作用，通過特殊表面區域和多孔納米結構來產生電阻變化，結合智能硬件作為傳感器數據的處理、傳送終端，能夠分析人體呼出氣體，通過無線接口與便攜設備互連，提供實時持續監測。

技術領域

本發明涉及納米合金傳感器呼出氣健康檢測和疾病診斷相關領域，尤其涉及一種呼氣納米傳感陣列檢測裝置及實現方法，用于檢測人體呼出氣體在納米合金傳感器陣列的響應，可用于判斷某些疾病風險，進行早期警示。

背景技術

每人呼出的化合物是獨一無二的，能夠反映機體代謝和病理狀況，已有成果表明，可以根據這些化合物來診斷疾病。呼出氣體檢測具有無損傷、非侵入式、取樣方便等優勢，有望成為高通量的疾病篩查工具，可用于臨床大數據樣本分析。而且成本低、高通量、大樣本數據的積累有利于發現新的疾病生物標志物。呼吸氣體的分析檢測作為一種新型臨床輔助診斷手段，在醫療診斷領域具有廣闊應用前景。

公開號CN102326078B公開了一種包括含有涂覆的導電納米顆粒的傳感器陣列的通過呼氣檢測癌癥，使用傳感器陣列來區分健康個體和癌癥患者的揮發性有機化合物的方法，使用橢偏光譜法對傳感器網絡光學性質變化檢測。公開號CN102749415B公開了一種呼氣分析裝置和方法，測量呼氣和化學傳感器陣列相互作用，該裝置中設置信號傳輸單元、呼氣單元，信號傳輸單元包括濾波器、信號放大器、A/D轉換器；呼氣單元設置呼氣采集裝置，要求檢測時，氣體富集，同時需要自帶控溫加熱裝置，以維持化學傳感陣列性能。以上專利皆不利于室溫下采用電子測量技術進行氣體傳感陣列特性檢測，影響了呼氣檢測應用范圍。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的是，提供一種呼氣納米傳感陣列檢測裝置及檢測方法。利用氣體的吸附作用，通過特殊表面區域和多孔納米結構來產生電阻變化，結合智能硬件作為傳感器數據的處理、傳送終端，能夠分析人體呼出氣體，通過無線接口與便攜設備互連，提供實時持續監測。

本發明采用的技術方案是：

一種呼氣納米傳感陣列檢測裝置，其特征在于該裝置包括低阻抗傳感模塊、高阻抗傳感模塊、嵌入式處理器和無線通信模塊；嵌入式處理器通過低阻抗傳感模塊、高阻抗傳感模塊分別連接低阻抗呼氣納米傳感陣列、高阻抗呼氣納米傳感陣列，嵌入式處理器連接無線通信模塊；

所述低阻抗傳感模塊包括穩壓電路一、低阻抗呼吸傳感器選擇電路、10M標準電阻和模數轉換電路一，穩壓電路一為串聯的10M標準電阻和低阻抗呼吸傳感器選擇電路提供相同電流，10M標準電阻的兩個輸出端均連接到模數轉換電路一的參考電壓端，低阻抗呼吸傳感器選擇電路的輸出端和公共電位均連接到模數轉換電路一的模擬采集輸入端；低阻抗呼吸傳感器選擇電路連接低阻抗呼氣納米傳感陣列；

所述高阻抗傳感模塊包括穩壓電路二、高阻抗呼吸傳感器選擇電路、1M標準電阻和模數轉換電路二，穩壓電路二為串聯的1M標準電阻和高阻抗呼吸傳感器選擇電路提供相同電流，1M標準電阻的兩個輸出端均連接到模數轉換電路二的模擬采集輸入端，高阻抗呼吸傳感器選擇電路的輸出端和公共電位均分別連接到模數轉換電路二的參考電壓端；高阻抗呼吸傳感器選擇電路連接高阻抗呼氣納米傳感陣列。

一種呼吸氣納米傳感陣列檢測方法，該方法采用上述的檢測裝置，嵌入式處理器通過不同的串行外設接口控制模數轉換電路一、模數轉換電路二，分別實現低阻抗呼吸傳感模塊和高阻抗呼吸傳感模塊獨立采集；低阻抗呼吸傳感模塊以10M標準電阻為基準，測量10M以內傳感器阻值；高阻抗呼吸傳感模塊以1M標準電阻為基準，測量高阻抗傳感器阻值；

所述嵌入式處理器工作流程是：

步驟1：系統初始化，設定WiFi模塊工作模式，設定模數轉換電路工作模式；