[發(fā)明專利]基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110403550.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN113125509A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊柳靜;王平;袁群琛;姜楠;魏鑫偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/00
• 分類號(hào): G01N27/00;G01N33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過(guò)基于離體嗅覺組織的生物混合系統(tǒng)或基于腦機(jī)交互技術(shù)的生物混合系統(tǒng)記錄嗅上皮組織對(duì)氣味的電生理響應(yīng)信號(hào)；

(2)通過(guò)對(duì)電生理響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果分析：不同位點(diǎn)的嗅上皮組織電生理響應(yīng)信號(hào)由多個(gè)工作電極同步記錄，通過(guò)分析全部通道的局部場(chǎng)電位LFP頻率分布及某一頻段內(nèi)的平均能量，得到特定氣味的響應(yīng)向量；根據(jù)響應(yīng)向量值的差異建立其與氣味濃度的關(guān)系；根據(jù)不同氣味刺激物之間響應(yīng)向量的差異分析香水物質(zhì)存在時(shí)對(duì)臭味物質(zhì)的掩蔽效果，以此實(shí)現(xiàn)人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述基于離體嗅覺組織的生物混合系統(tǒng)，該系統(tǒng)以哺乳動(dòng)物嗅上皮組織作為氣味敏感元件，以微電極陣列芯片為二級(jí)換能器記錄嗅上皮組織對(duì)氣味的電生理響應(yīng)信號(hào)；完整的嗅上皮組織貼附于芯片傳感單元表面，與金電極接觸，氣味溶液加入至培養(yǎng)腔中，實(shí)時(shí)同步記錄嗅上皮組織中不同位點(diǎn)的細(xì)胞胞外電位變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，將嗅上皮組織轉(zhuǎn)移到微電極陣列芯片培養(yǎng)腔中，將組織壓環(huán)放置于組織正上方，培養(yǎng)腔中持續(xù)通入氧飽和的Ringer’s溶液使組織保持活性；信號(hào)記錄前，保證組織靜置至少20min；開始信號(hào)記錄時(shí)，用移液槍吸去Ringer’s溶液，加入50μL氣味溶液進(jìn)行刺激；完成刺激后，用氧飽和的Ringer’s溶液進(jìn)行清洗至少3次，去除殘余刺激物，恢復(fù)至少3min后加入新的氣味溶液；利用多通道信號(hào)采集器的溫度控制模塊維持芯片培養(yǎng)腔溫度在28℃；信號(hào)通過(guò)前置放大器放大1200倍，并進(jìn)行濾波，采樣頻率1kHz，存儲(chǔ)于電腦進(jìn)行離線分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述基于腦機(jī)交互技術(shù)的生物混合系統(tǒng)，該系統(tǒng)以哺乳動(dòng)物嗅上皮作為初級(jí)氣味感受器，氣味信息通過(guò)嗅球和嗅皮層修飾處理后，將植入式微電極陣列包埋于鼻腔中的嗅上皮記錄其電生理響應(yīng)信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，將大鼠頭部電極接口與多通道神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)的前置放大器相連，給氣實(shí)驗(yàn)在有機(jī)玻璃室腔中進(jìn)行，氣味刺激通過(guò)手動(dòng)給氣實(shí)現(xiàn)：在濾紙上滴加0.1mL氣味溶液，將濾紙放于玻璃皿中，通過(guò)機(jī)械臂將玻璃皿放于大鼠鼻腔前，停留5s，觀察大鼠行為，若大鼠無(wú)探嗅行為，則不分析此次信號(hào)；單次氣味刺激結(jié)束后，對(duì)室腔通風(fēng)，避免殘留氣味對(duì)下次刺激的影響，等待5–15min后重復(fù)上述操作；信號(hào)通過(guò)前置放大器放大，并進(jìn)行濾波，采樣頻率1kHz，存儲(chǔ)于電腦進(jìn)行離線分析。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于生物混合系統(tǒng)的人體臭味檢測(cè)與掩蔽效果評(píng)價(jià)方法，其特征在于，對(duì)嗅上皮進(jìn)行氣味刺激，刺激物包括二甲基二硫和異薄荷酮；氣味原液先用二甲亞砜稀釋到2M，再用Ringer’s溶液稀釋到不同濃度；將不同濃度的異薄荷酮稀釋液與特定濃度的二甲基二硫混合，用于分析不同濃度的香味對(duì)臭味的抑制效果；

加入10^-5M二甲基二硫進(jìn)行刺激，通過(guò)計(jì)算全部通道的delta波能量變化率作為氣味響應(yīng)特征，其中單個(gè)通道的delta波能量變化率計(jì)算公式為ΔP/P₀，P₀為氣味刺激前delta波能量，ΔP為氣味刺激后delta波能量與氣味刺激前delta波能量的差值，進(jìn)而得到氣味響應(yīng)向量；

通過(guò)計(jì)算加入異薄荷酮前后，二甲基二硫誘發(fā)的氣味響應(yīng)向量差值得到異薄荷酮對(duì)二甲基二硫的掩蔽系數(shù)MI，計(jì)算公式為：

其中a_i(二甲基二硫)和a_i(混合物)分別為第i個(gè)通道對(duì)二甲基二硫，二甲基二硫和異薄荷酮混合物的響應(yīng)向量值，N為對(duì)氣味產(chǎn)生響應(yīng)的通道總數(shù)；MI數(shù)值越大，掩蔽效果越好，當(dāng)MI達(dá)到1時(shí)，說(shuō)明二甲基二硫已被完全掩蔽。