用于诊断早期肺癌的呼吸检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于诊断早期肺癌的呼吸检测装置。包括固相微萃取头（１）、气体热脱附器（２）、信号处理器（６）、计算机（７）；其特征在于：固相微萃取头（１）插入气体热脱附器（２），气体热脱附器（２）出口接装在温度控制箱中的毛细管分离柱（３）的入口，毛细管分离柱（３）的出口经过检测头接口（４）到达检测头（５）的有机气体敏感膜，产生的差频信号传入信号处理器（６）后接计算机（７）。先把疑似肺癌由检测头上的有机气体敏感膜吸附，从而检测到被测有机气体成分的含量，对检测到的１１种肺癌标志性有机成分，进行数据图像处理和神经网络模式识别，从而能够诊断出肺癌患者。本实用新型专利技术也可在食品、化工、生物医学、农产品加工、中药、空气污染监测等领域中对挥发性有机物进行定性和定量检测。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于诊断早期肺癌的呼吸检测装置。
技术介绍
据估计，全世界每年有60万左右新增肺癌病人，肺癌为当前世界各地最为常见的恶性肿瘤之一，发病率在多数国家都有明显增高的趋势。肺癌五年后的存活率为14％，如果能够在早期就得到诊断治疗的话，五年后的存活率为48％，因此设计能够无创地检测早期肺癌病人的呼吸检测仪器有很大的实用意义。目前临床上，肺癌的常见诊断方法有X线检查、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振断层扫描(MRI)、痰脱落细胞检查、纤维支气管镜检查、经皮肺穿刺活检等，但是采用这些方法的设备庞大，并且昂贵，对病人的创伤大，需要熟练的操作人员，而且最重要的是不能进行早期诊断。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于诊断早期肺癌的呼吸检测装置，能够对疑似早期肺癌患者呼吸中的挥发性有机气体(VOC)进行定性和定量检测。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案如下一、用于诊断早期肺癌的呼吸检测方法先把疑似肺癌患者的呼吸气体用固相微萃取头进行预富集，再把吸附了有机气体成分的固相微萃取针插入气体热脱附器，使之热脱附，热脱附后的有机气体成分通过气相色谱毛细管分离柱进行分离，使被测有机气体按时间顺序依次到达由一对高频延迟线声表面波传感器做成的检测器，由检测器上的有机气体敏感膜吸附，从而检测到被测有机气体成分，对检测到的11种肺癌标志性有机成分，进行数据图像处理和神经网络模式识别，从而能够诊断出肺癌患者。二、用于诊断早期肺癌的呼吸检测装置，包括固相微萃取头、气体热脱附器、信号处理器、计算机。固相微萃取头插入气体热脱附器，气体热脱附器出口接装在温度控制箱中的毛细管分离柱的入口，毛细管分离柱的出口经过检测头接口到达检测头的有机气体敏感膜，产生的差频信号传入信号处理器后接计算机。所述的检测头包括在128°Y切X传播的LiNbO3做成的基底上用铝膜做成两组叉指电极通道，中间用铝膜做成两个2.5mm的延迟线，在一个延迟线上镀一层100nm的聚异丁烯有机气体敏感膜作为检测通道，另一个不镀膜作为参比通道，两个通道产生的信号通过射频放大器连接到混频器，产生用于检测的差频信号，输入差频信号到信号处理器。所述的检测头接口包括毛细管出口喷头固定在加热器上，毛细管分离柱通过喷头连接到检测头上的有机气体敏感膜，在喷头的外侧套上一个铝合金做成的圆柱型导热金属套，其底部固定在加热器上，在导热金属套的上部用隔热材料做成一个热绝缘帽子，在帽子上反扣检测头，从而形成一个非密闭的气室，把检测头和3cm×3cm的半导体制冷片固定在一起，使半导体制冷片的冷面和检测头的底部通过导热硅胶相连，半导体制冷片的热面和散热片通过导热硅胶相连。本技术具有的优点是检测器件小，检测范围宽，检测灵敏度高，检测快速，使用便捷，能对肺癌疑似人群作早期、无创的检测。该新型呼吸检测仪器由于能检测气体中的有机成分，也可在食品、化工、生物医学、农产品加工、中药、空气污染监测等领域中对挥发性有机物进行定性和定量检测。以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。附图说明图1是本技术的基本结构原理图；图2是本技术的检测头的基本结构原理图；图3是本技术的检测头接口基本结构原理图；图4是旋转滴涂技术制备薄膜过程原理图；图5是本技术的图像处理过程原理图；图6是本技术的基线响应；图7是本技术对一个肺癌患者呼吸气体的响应曲线；图8是本技术对不同浓度癸烷气体的响应特征曲线。图中1、固相微萃取头，2、气体热脱附器，3、装在温度控制箱中的毛细管分离柱，4、检测头接口，5、检测头，6、信号处理器，7、计算机，8、128°Y切X传播的LiNbO3做成的基底，9、射频放大器，10、检测通道，11、参比通道，12、有机气体敏感膜，13、混频器，14、毛细管出口喷头，15、加热器，16、圆柱型导热金属套，17、热绝缘帽子，18、导热硅胶，19、散热片，20、半导体制冷片。具体实施方式1、本技术的具体结构 如图1所示，一种用于诊断早期肺癌的呼吸检测方法的设备，包括固相微萃取头1、气体热脱附器2、信号处理器6(频率器1k～1MHz)、计算机7(PC机)。固相微萃取头1插入气体热脱附器2，气体热脱附器2出口接装在温度控制箱中的毛细管分离柱3的入口，装在温度控制箱中的毛细管分离柱3的出口经过检测头接口4到达检测头5的有机气体敏感膜，产生的差频信号传入信号处理器6后接计算机7。如图2所示，所述的检测头5包括在128°Y切X传播的LiNbO3做成的基底8上用铝膜做成两组叉指电极通道，在它们中间用铝膜做成两个2.5mm的延迟线，在一个延迟线上镀一层100nm的聚异丁烯有机薄膜12作为检测通道10，另一个不镀膜作为参比通道11，两个通道产生的信号通过射频放大器9(型号MAX2650)连接到混频器13(型号MC1496)，产生用于检测的差频信号，输入差频信号到信号处理器6。如图3所示，所述的检测头接口4包括毛细管出口喷头14固定在加热器15上，装在温度控制箱中的毛细管分离柱3通过喷头连接到检测头5上的有机气体敏感膜12，在喷头的外侧套上一个铝合金做成的圆柱型导热金属套16，其底部固定在加热器15上，在导热金属套16的上部用隔热材料做成一个热绝缘帽子17，在帽子上反扣检测头5，从而形成一个非密闭的气室，把检测头5和3cm×3cm的半导体制冷片20固定在一起，使半导体制冷片20的冷面和检测头5的底部通过导热硅胶18相连，同时，半导体制冷片20的热面和散热片19通过导热硅胶18相连。当肺癌疑似病人的呼吸气体被固相微萃取头预富集后，吸附在固相微萃取头上，在气体热脱附器中被脱附，由氮气作为载气，被送入毛细管分离柱分离。分离后的有机气体成分依次通过检测头接口到达检测头，被检测头上的有机气体敏感膜吸附，检测头产生频率变化信号，通过和参比通道的混频后得到差频信号，差频信号被信号处理器接受并处理后传递到计算机上进行最后的图像处理和神经网络分析。2、本技术的制作方法(1)延迟线声表面传感器的设计与制作选用128°Y切X传播的LiNbO3单晶片作为声表面传感器的压电基片即基底8。经抛光清洗后，沿用已广泛应用于半导体集成电路领域的蚀刻技术，用铝膜制成500nm厚，12.82um宽的叉指电极(IDT)和边长为2.5mm的正方形延迟线。设计参数如下(1)128°Y切X传播的LiNbO3基片(2)IDT指宽，指间距为12.82um(3)孔径w＝2.5mm(4)输出对数为N1＝46对指(5)输入对数为N2＝29对指(6)带宽由Δf＝f0/N；f0＝78.1MHz，N＝46，可知带宽Δf＝1.70MHz(2)有机气体敏感膜12传感器的制备选用氯仿和甲苯作为有机溶剂，质量比1∶1，充分混合后，加入聚异丁稀(PIB)作为溶质，在室温，一个大气压下，制成质量百分比为15％～20％的溶液，取0.4μL此种溶液滴涂于SAW传感器表面，转速为1500到2000转每分钟，旋转60秒后涂膜结束，如图4所示，。在涂膜的同时应该使涂膜空间内有饱和的水蒸气，因为这样产生的薄膜具有多孔特性，能提高薄膜对VOC气体分子的吸附能力。把涂完薄膜的传感器放置在真空器皿中干燥，并把该器皿放入烘箱内保持恒温45℃至少2、3天以除去薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于诊断早期肺癌的呼吸检测装置，包括固相微萃取头（１）、气体热脱附器（２）、信号处理器（６）、计算机（７）；其特征在于：固相微萃取头（１）插入气体热脱附器（２），气体热脱附器（２）出口接装在温度控制箱中的毛细管分离柱（３）的入口，毛细管分离柱（３）的出口经过检测头接口（４）到达检测头（５）的有机气体敏感膜，产生的差频信号传入信号处理器（６）后接计算机（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，陈星，曹明富，余皓，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]