一种耳道耵聍采集检测装置及方法

本发明涉及挥发物采集与检测领域，尤其涉及一种耳道耵聍采集检测装置及方法。

背景技术：

1、在过去二十多年中，通过分析挥发性有机化合物(voc)来进行临床疾病诊断引起了广泛的关注。耵聍被认为是是特殊的汗腺分泌物和皮脂腺脂肪物质的混合物，与汗液的成分有很大的相似性。在正常耵聍中主要的挥发性有机化合物(voc)包括酮、醇、二甲基二硫化物、烷基呋喃、吡咯、脂肪酸、矿物质、类固醇、吡嗪以及一些直链和支链烃等。遗传性代谢紊乱或感染导致体内稳态的任何改变都会导致皮肤分泌的挥发性有机化合物(voc)或汗液中的挥发性有机化合物(voc)成分和数量的变化，因此分析耳道耵聍中挥发性有机化合物(voc)的可以用来判断个人的健康状况。但是目前还未有针对耳道耵聍的采集、存储、冷链运输和检测的一体化且高效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明提出了一种耳道耵聍采集检测装置及方法，提供了一种针对耳道耵聍的采集、存储、冷链运输和检测的一体化方案，为相关疾病如糖尿病、帕金森等临床疾病诊断提供了一种非侵入式、标准化的采集检测方案。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、根据本说明书的第一方面，提供一种耳道耵聍采集检测装置，包括耵聍采集装置、进气装置和后级检测系统；

4、所述耵聍采集装置包括勺状前端、传感器、杆、套管、压板、弹簧、管帽、温控片、微型电池和采集控制电路；所述传感器为qcm质量敏感传感器，内置于勺状前端，用于得到采集耵聍的质量；所述套管为空心管，勺状前端和杆连接在一起，采集耵聍时从套管中推出，采集完成后推入套管内；所述压板和弹簧为套管前端内部结构，弹簧上端与套管连接，下端与压板连接，所述压板在受到弹簧弹力或外力作用下能够沿着滑槽结构上下移动；所述勺状前端和杆推入套管过程中，在弹簧弹力作用下，所述压板会逐渐推平和压实勺状前端上的耵聍；所述采集控制电路通过采用pid算法控制设置在套管前端内部的温控片，使得套管内部保持恒定温度，所述微型电池为采集控制电路供电；

5、所述进气装置包括进气管道和过滤网；所述进气管道外部有刻度标记；所述过滤网用于隔离颗粒状或块状耵聍进入气路中，避免沉积到后级检测系统中；所述进气装置与后级检测系统的进样口连接；

6、所述后级检测系统为基于气相色谱-声表面波传感器联用的系统，包括进样口、吸附管、集束毛细管柱、声表面波传感器、六通阀、载气瓶、真空泵、流量计和检测控制电路；所述六通阀的1口连接进样口，2口和5口分别接吸附管的两个端口，3口接载气瓶，4口接集束毛细管柱的入口，6口接真空泵，并在与真空泵连接的管路上设置流量计；所述吸附管分层填充能够浓缩吸附、脱附小分子和大分子的吸附剂；所述集束毛细管柱采用微纳加工工艺，制备孔径在百微米级的多孔石英柱，在柱体的孔柱内通过动态成膜技术修饰可用于分离气体成分的涂敷相，制成集束毛细管柱；在石英柱的外围包裹金属层，通过在金属两端施加pwm占空比可调的恒定电压，并检测恒定电压下的电流变化，用于集束毛细管柱的加热以及温度检测，进而实现可控程序升温；

7、所述后级检测系统包括两种状态：采样状态和分析状态，通过六通阀实现采样状态与分析状态之间的切换；

8、在检测过程中，设置进样口温度80℃，六通阀温度160℃，集束毛细管柱温度40℃，声表面波传感器温度30℃，载气气流3ml/min；预热完毕后，所述六通阀切换至采样模式；

9、在采样模式下，控制六通阀的1口和2口相连，3口和4口相连，5口和6口相连，通过真空泵抽气，挥发性气体通过进样口进入吸附管中进行富集，真空泵抽气30s后切换到分析模式；

10、在分析模式下，控制六通阀转向，此时2口和3口相连，4口和5口相连，1口和6口相连，将吸附管瞬时加热至250℃，毛细管柱程序升温，以10℃/s的速度升温至180℃；在采样模式下吸附的成分，在惰性气体作为载气的输送下，在毛细管柱内部进行分离；在程序温度控制下，混合物各组分因移动速度不同逐渐分离后依次从毛细管柱末端流出并在声表面波传感器表面沉积，产生频率信号响应；在毛细管柱开始升温的同时，记录声表面波传感器的频率信号，持续20s；

11、在上述分析过程完毕后，将声表面波传感器加热至120℃并保持15s，使被测物与传感器充分分离；通过对声表面波传感器的频率信号进行差分分析，得到色谱图。

12、进一步地，所述耵聍采集装置和进气管道均采用无挥发性有机化合物且耐高温材料。

13、进一步地，所述传感器为qcm质量敏感传感器，石英晶片和电极组成，当一定质量的外来微量物附着在石英晶体的电极表面时，等效于电极质量的增加，利用石英晶体的压电效应，电极质量的增加将会引起相应频率的变化，且质量的变化量与频率的变化量成正比，公式如下：

14、

15、其中n为厚度方向的泛音次数，f0为石英晶片的基频，s为石英表面电极的面积，ρq为石英晶片的密度，为石英晶片的压电强化剪切模量，当传感器选定后，这5个参数均为常量；进而采集控制电路通过采样模块得到传感器的频率值，根据公式换算得到采集耵聍的质量，进而通过蓝牙模块与上位机通信。

16、进一步地，所述进气装置中，所述进气管道外部有刻度标记，所述过滤网采用大于等于60目的铜网。

17、根据本说明书的第二方面，提供一种基于第一方面所述装置的耳道耵聍采集检测方法，该方法包括以下步骤：

18、耵聍采集和存储：勺状前端与杆从套管中推出，套管作为手柄，将勺状前端伸入被采集者外耳道10-15mm处，收集分泌的耵聍；采集完成后，将勺状前端和杆移入套管中，套上管帽，此时套管作为存储容器；开启采集控制电路，使得套管内部保持在恒定温度下；

19、进样检测，包括：

20、连接进气装置和后级检测系统，设置后级检测系统的进样口温度80℃，六通阀温度160℃，毛细管柱温度40℃，声表面波传感器温度30℃，载气气流3ml/min，预热完毕后，六通阀切换至采样模式；

21、从套管中移出勺状前端，将勺状前端放入进气管道；放置5-10秒使得耵聍中的voc物质挥发，然后进行30秒真空泵抽气，使得挥发性物质进入吸附管中富集；六通阀切换至分析模式；

22、将吸附管瞬时加热至250℃，使得吸附的物质同时脱附；毛细管柱程序升温，以10℃/s的速度升温至180℃；脱附出来的物质在惰性气体作为载气的输送下，在毛细管柱内部进行分离，并在声表面波传感器表面沉积，产生频率信号响应；在毛细管柱开始升温的同时，记录声表面波传感器的频率信号，持续20s；

23、在上述分析过程完毕后，将声表面波传感器加热至120℃并保持15s，使被测物与传感器充分分离；通过对声表面波传感器的频率信号进行差分分析，得到色谱图。

24、本发明的有益效果是：本发明提供了一种针对耳道耵聍的采集、存储、冷链运输和检测的一体化装置及方法，为相关临床疾病提供了一种非侵入式的、标准化的采集检测方案。采集耵聍避免了皮脂分泌物样本容易受到外界环境气体污染的缺点，提高样本检测的准确性，进而提高临床疾病诊断的准确性。将采集和存储一体化设计，并通过电路控制存储的温度，可以解决偏远地区的冷链运输问题。在勺状前端内置质量传感器，得到每次采集耵聍的质量，进而提高检测结果的可对比性。在进气装置中添加过滤网，避免耵聍颗粒等进入气路，沉积到传感器上，使其停止工作。基于气相色谱-声表面波传感器联用的检测系统的挥发性有机化合物的检测具有简单、高效和非侵入式的特点，对于临床疾病诊断来说具有较大的应用价值。