一种便携式癌症预警呼吸气智能检测仪及其应用的制作方法

本发明创造属于科学仪器领域，尤其涉及一种便携式癌症预警呼吸气智能检测仪及其应用。

背景技术：

1、据《中国肺癌筛查与早诊早治指南(2021，北京)》数据显示，所有恶性肿瘤中肺癌的发病率和死亡率均居于首位；globo-can2020数据显示，中国肺癌发病数和死亡数占全球的37.0％和39.8％，肺癌防治是我国恶性肿瘤防控面临的重大挑战之一。肺癌早期仅出现发热、干咳等症状，不容易引起人们重视，等到有症状再去就医时往往已处于中晚期。肺癌早期5年存活率为90％，晚期仅为14％。如能在早期检测和预警，通过治疗5年存活率可提高至50％。国家癌症中心报告显示，我国每年恶性肿瘤所致医疗花费超2200亿。因此，肺癌早筛和预警对患者具有提高治愈率和减小经济负担双重意义，甚至可列为常规普查项。

2、目前常用肺癌诊断方法有x射线胸片、ct、mri、纤维支气管镜以及穿刺活检等，这些方法的过程繁琐，有的还会对人体造成损伤，且费用均较贵，不利于大规模筛查。已有研究表明可通过对人体呼出的气体进行肺癌早期预警和筛查，具体原理为：身体或血流的某些代谢物及化学物质在肺泡进行血液循环系统与肺循环系统的交换，导致呼出气体组分及浓度可以反映人体代谢机能及疾病状态；因此，对人体呼出气体中的挥发性化学物质(vocs)的测量可作为一种无创检测技术，适合于在健康人群中对先兆病人进行筛查，目前已经受到了越来越多的重视(peng,g.,tisch,u.,adams,o.et al.diagnosing lungcancer in exhaled breath using gold nanoparticles.nature nanotech 4,669–673(2009).)。因此，研究开发一种便捷无损，相对便宜的肺癌筛查预警方法对肺癌的早期诊断和提高癌症患者的成活率有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：

2、一种便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，所述检测仪包括：空气瓶，流量计，1#电动两通阀，排气口1,2#电动两通阀，继电器模块，3#电动两通阀，真空泵，排气口2，湿度感应器，传感器槽，4#电动两通阀，数据记录器，raspberry pi，显示器，公共端口和样品袋；其中，所述传感器槽中设置有气体传感器；所述1#电动两通阀，所述2#电动两通阀，所述3#电动两通阀和所述真空泵分别与所述继电器模块连接；所述空气瓶与所述流量计连接；所述流量计可通过三通阀与所述1#电动两通阀和所述2#电动两通阀连接；所述排气口1与所述1#电动两通阀连接；所述排气口2与所述真空泵连接；所述真空表与所述真空泵和所述湿度感应器连接；所述气体传感器分别与所述4#电动两通阀，所述数据记录器和所述湿度感应器连接；所述raspberry pi与所述数据记录器和所述湿度感应器连接；所述公共端口的一端与所述4#电动两通阀连接另一端与所述样品袋连接；所述样品袋与所述2#电动两通阀连接。

3、优选地，所述气体传感器由金纳米薄膜组成。

4、优选地，所述金纳米薄膜中的金纳米颗粒的粒径为2-5nm。

5、优选地，所述检测仪还包括多通道阀门，所述多通道阀门用于连接样品袋和电动两通阀。

6、优选地，所述显示器通过无线通讯方式连接所述raspberry pi。

7、所述便携式癌症预警呼吸气智能检测仪在呼吸气检测预警癌症中的应用。

8、本发明的原理如下：

9、本发明所提供的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪是通过检测人体呼吸气中的生物标识物分子(例如：挥发性有机物vocs)与传感器中的金纳米薄膜阵列作用所产生不同电信号来检测癌症。具体说来，将所收集的人体呼吸气体与传感器芯片上的由改性纳米金粒子组装的纳米薄膜阵列发生相互作用，呼吸气中的生物标识物分子会引起纳米金薄膜的阻抗发生变化从而产生不同的电信号，这样就会形成癌患者与正常人的电信号不同(g.konvalina,h.haick,sensors for breath testing:from nanomaterials tocomprehensive disease detection,acc.chem.res.47(2014)66-76.；y.milyutin,m.abud-hawa,v.kloper-weidenfeld,e.mansour,y.y.broza,g.shani,h.haick,fabricating and printing chemiresistors based on monolayer-capped metalnanoparticles,nat.protoc.16(2021)2968–2990.；l.wang,x.shi,n.n.kariuki,m.schadt,g.r.wang,q.rendeng,j.choi,j.luo,s.lu,c.j.zhong,array of molecularly-mediated thin film assemblies of nanoparticles:correlation of vapor sensingwith interparticle spatial properties,j.am.chem.soc.129(2007)2161-2170.)。因此，只需要对已知的病人及正常人的呼吸样品进行分析、特征数据提取以及模式识别与分类，然后建立数据库，那么未知样品检测后与已知的数据进行对比分析就可以对癌症进行判断并提出相关的健康警示。

10、与现有技术相比本发明的增益效果如下：

11、(1)本发明所提供的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪具有便携好以及体积小的优点，可使用手机或者电脑进行数据传输。

12、(2)本发明所提供的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪具有灵敏度高的优点，其灵敏度可达到1ppb。

13、(3)本发明所提供的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪具有还具有响应迅速的优点，检测时间<2min。

14、(4)本发明所提供的呼吸气检测预警癌症的方法还具有价格低廉，操作简便(用户能自行进行)，灵敏度高，出结果快以及无创伤等优点。

技术特征：

1.一种便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，其特征在于所述检测仪包括：空气瓶，流量计，1#电动两通阀，排气口1,2#电动两通阀，继电器模块，3#电动两通阀，真空泵，排气口2，湿度感应器，传感器槽，4#电动两通阀，数据记录器，raspberry pi，显示器，公共端口和样品袋；其中，所述传感器槽中设置有气体传感器；所述1#电动两通阀，所述2#电动两通阀，所述3#电动两通阀和所述真空泵分别与所述继电器模块连接；所述空气瓶与所述流量计连接；所述流量计可通过三通阀与所述1#电动两通阀和所述2#电动两通阀连接；所述排气口1与所述1#电动两通阀连接；所述排气口2与所述真空泵连接；所述真空表与所述真空泵和所述湿度感应器连接；所述气体传感器分别与所述4#电动两通阀，所述数据记录器和所述湿度感应器连接；所述raspberry pi与所述数据记录器和所述湿度感应器连接；所述公共端口的一端与所述4#电动两通阀连接另一端与所述样品袋连接；所述样品袋与所述2#电动两通阀连接。

2.根据权利要求1所述的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，其特征在于，所述气体传感器由金纳米薄膜组成。

3.根据权利要求2所述的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，其特征在于，所述金纳米薄膜中的金纳米颗粒的粒径为2-5nm。

4.根据权利要求1所述的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，其特征在于，所述检测仪还包括多通道阀门。

5.根据权利要求1所述的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，其特征在于，所述显示器通过无线通讯方式连接所述raspberry pi。

6.如权利要求1所述的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪在呼吸气检测预警癌症中的应用。

技术总结
本发明涉及一种便携式癌症预警呼吸气智能检测仪，所述检测仪包括空气瓶，流量计，1#电动两通阀，排气口1,2#电动两通阀，继电器模块，3#电动两通阀，真空泵，排气口2，湿度感应器，传感器槽，4#电动两通阀，数据记录器，Raspberry Pi，显示器，公共端口和样品袋；其中，所述传感器槽中设置有气体传感器阵列，所述气体传感器阵列由金纳米薄膜组成。本发明所提供的便携式癌症预警呼吸气智能检测仪具有便携好以及体积小的优点，还可使用手机或者电脑进行数据传输。所述智能检测仪还具有灵敏度高的优点，其灵敏度可达到1PPB。此外，本发明所提供的呼吸气检测预警癌症的方法还具有价格低廉，操作简便(用户能自行进行)，灵敏度高，出结果快以及无创伤等优点。

技术研发人员：蔡镭,黄爱民,罗瑾,钟传建,张国玉
受保护的技术使用者：厦门鑫普创光电材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15