CN102798594B

CN102798594B - 一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置

Info

Publication number: CN102798594B
Application number: CN201210331852.XA
Authority: CN
Inventors: 侯长军; 罗小刚; 雷靳灿; 霍丹群
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN102798594A

Abstract

本发明公开了一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置，包括电机Ⅰ、气体反应室、反应台、旋转轴、卟啉传感器片子、气泵和驱动电机Ⅰ水平移动的驱动机构；反应台位于气体反应室内，旋转轴穿过气体反应室的底部并与其转动、且密封配合，反应台固定在旋转轴的端部，旋转轴由电机Ⅰ驱动；卟啉传感器片子可拆卸的设置在反应台上，卟啉传感器片子上均布设有数个与旋转轴等距离的卟啉传感器；气体反应室上设有进气口和出气口，气泵与进气口连接。该气体反应装置用于肺癌呼出气体检测成本较低，操作简单，检测快速，灵敏度高，能有效提高检测的准确度。

Description

一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，尤其涉及一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置。

背景技术

肺癌是目前世界上最常见的恶性肿瘤之一。近三十年以来，尽管人们对肺癌的诊断及治疗有了很大的提高，但肺癌仍是严重威胁人们健康和生命的疾病。

传统的肺癌检测方法主要有：1.使用大型仪器：X片、CT、PET等，价格昂贵，普通人难以接受；2.痰检：准确率很低；3.活检：有创、一般是CT等大型仪器检测疑似后才考虑；4.常规呼出气体检测：临床还未见应用，还在实验阶段，需使用气相色谱（GC）、气—质联用等技术，且操作复杂、耗时较长，设备也很昂贵，误差较大。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置。该气体反应装置用于肺癌呼出气体检测成本较低，操作简单，检测快速，灵敏度高，能有效提高检测的准确度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置，包括电机Ⅰ、气体反应室、反应台、旋转轴、卟啉传感器片子、气泵和驱动电机Ⅰ水平移动的驱动机构；所述反应台位于气体反应室内，旋转轴穿过气体反应室的底部并与其转动、且密封配合，所述反应台固定在旋转轴的端部，旋转轴由电机Ⅰ驱动；所述卟啉传感器片子可拆卸的设置在反应台上，所述卟啉传感器片子上均布设有数个与旋转轴等距离的卟啉传感器；所述气体反应室的底部和气体反应室的顶盖均由透明材料制成，气体反应室上设有进气口和出气口，所述气泵与进气口连接。

作为本发明的一种优选方案，所述驱动机构包括电机Ⅱ、底座、滑块、螺母块、导向杆和丝杆；所述导向杆固定设置在底座的上方，丝杆可转动的设置在底座的上方并由电机Ⅱ驱动转动，导向杆与丝杆平行，所述滑块和螺母块固定在电机Ⅰ的基座的下方并与底座滑动配合，滑块套在导向杆上并与其滑动配合，所述螺母块旋套在丝杆上。

作为本发明的另一种优选方案，所述电机Ⅰ安装在滑动工作台上，所述滑块和螺母块固定在滑动工作台的下方；在底座的一侧边上设有三个激光二极管，所述滑动工作台的侧边上设有光电管，所述光电管在滑动工作台移动过程中可与三个激光二极管依次对应。

作为本发明的又一种优选方案，所述气体反应室的顶盖通过磁铁吸附在气体反应室上并与气体反应室的顶部密封配合。

与现有技术相比，本发明的一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置具有如下优点：

1、卟啉传感器片子上的卟啉传感器是专门针对肺癌呼出标志性气体设计的多种卟啉，这些卟啉与肺癌标志气体反应后会反生相应的荧光及可见光的改变。卟啉传感器片子上使用不同的敏感材料（卟啉传感器）可用于检测不同的气体，并不限于肺癌呼出气体，也可以是氨气、二氧化硫、甲醛等工业、环境安全等其它的挥发性气体检测，系统检测气体浓度可达ppb级。

2、气体反应装置中采用电机驱动反应台转动，可以使待测的肺癌呼出气体在气体反应室中均匀分布，而无需像其他的一些气体检测装置那样设计复杂的反应室来控制气体的流速、平流等进而使气体能均匀分布在反应室中。

3、该气体反应装置检测快速，灵敏度高，大大提高了检测的准确度，而且价格便宜，操作简单。

附图说明

图1为一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置的结构示意图；

图2为反应台和旋转轴配合的结构示意图；

图3为卟啉传感器片子的结构示意图；

图4为气体反应室的结构示意图；

图5为气体反应室顶盖的结构示意图；

图6为底座、导向杆和丝杆配合的结构示意图；

图7为滑动工作台的结构示意图；

图8为一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置处于使用时的结构示意图。

附图中： 1—电机Ⅰ； 2—气体反应室； 3—反应台； 4—旋转轴； 5—卟啉传感器片子； 6—气泵； 7—卟啉传感器； 8—进气口； 9—出气口； 10—电机Ⅱ； 11—底座； 12—滑块； 13—螺母块； 14—导向杆； 15—丝杆； 16—滑动工作台； 17—激光二极管； 18—光电管； 19—顶盖； 20—磁块； 21—行星减速器； 22—联轴器； 23—片子定位销； 24—定位孔； 25—行星减速器； 26—联轴器； 27—支撑板； 28—电机Ⅲ； 29—激发光源； 30—光谱仪； 31—LED光源板； 32—LED灯； 33—摄像头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置，包括电机Ⅰ1、气体反应室2、反应台3、旋转轴4、卟啉传感器片子5、气泵6和驱动电机Ⅰ1水平移动的驱动机构。反应台3位于气体反应室2内，旋转轴4穿过气体反应室2的底部并通过密封轴承与气体反应室2的底部转动、且密封配合，反应台3固定在旋转轴4的端部，反应台3和旋转轴4连接的结构如图2所示。电机Ⅰ1采用步进电机，该步进电机带有行星减速器21，旋转轴4的底部通过联轴器22与行星减速器21的动力输出轴连接，旋转轴4由电机Ⅰ1驱动。在反应台3的上表面上设有三个片子定位销23，卟啉传感器片子5的结构如图3所示，在卟啉传感器片子5上设有与三个片子定位销23配合使用的定位孔24，该卟啉传感器片子5放置在反应台3上，三个片子定位销23分别插入对应的定位孔24中，进而使卟啉传感器片子5可拆卸的设置在反应台3上，卟啉传感器片子5上均布设有数个与旋转轴4等距离的卟啉传感器7。气体反应室2的底部和气体反应室的顶盖19均由透明材料制成，气体反应室2的结构如图4所示，顶盖19的结构如图5所示，在气体反应室2的侧壁上设有进气口8和出气口9，气泵6与进气口8连接。在该气体反应室2内通入肺癌呼出气体，步进电机驱动气体反应室2转动，可以使待测的肺癌呼出气体在气体反应室2中均匀分布，该气体反应装置可使肺癌呼出气体与卟啉传感器7发生充分反应。

驱动机构包括电机Ⅱ10（采用步进电机）、行星减速器25、联轴器26、底座11、滑块12、螺母块13、导向杆14（本实施例中，导向杆14为两根）、丝杆15和滑动工作台16。两根导向杆14的两端固定在底座11的两端设置的支撑板27上，丝杆15的两端通过轴承可转动的设置在底座11的两端设置的支撑板27上，丝杆15位于两根导向杆14之间，导向杆14与丝杆15平行，如图6所示，电机Ⅱ10通过行星减速器25和联轴器26驱动丝杆15转动。滑块12和螺母块13固定在滑动工作台16的下方，电机Ⅰ1安装在滑动工作台16上，滑块12和螺母块13均与底座11滑动配合，两根导向杆14上均套有滑块12，滑块12与导向杆14滑动配合，螺母块13旋套在丝杆15上并与丝杆15螺纹配合。在底座11的一侧边上设有三个激光二极管17，滑动工作台16的侧边上设有光电管18（如图7所示），光电管18在滑动工作台16移动过程中可与三个激光二极管17依次对应。

在气体反应室2的顶部圆周上设有四个凹槽，凹槽内安装有磁铁，在气体反应室2的顶盖19上设有四个与凹槽内安装的磁铁相吸的磁铁20，气体反应室2的顶盖19通过相互吸附的磁铁20吸附在气体反应室2上并通过密封材料与气体反应室2的顶部密封配合。

通过气泵6将待检测的肺癌呼出气体抽入气体反应室2内，电机Ⅰ1带动反应台3和卟啉传感器片子5旋转，使得待检测的肺癌呼出气体均匀分布于气体反应室2中并与卟啉传感器片子5上的敏感点（即卟啉传感器7）充分反应。

该一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置可与荧光检测装置和可见光检测装置配套使用，荧光检测装置和可见光检测装置与底座11上靠近两端的两个激光二极管17在竖直方向上一一对应，如图8所示，首先将卟啉传感器片子5放入气体反应室2内；电机Ⅱ10驱动丝杆15带动滑动工作台16及其上的部件从初始工位（即中间的激光二极管位置）移动到右侧的荧光检测工位（即最右侧的激光二极管位置，并与荧光检测装置对应）；打开荧光检测装置中的激发光源29，激发光源29在电机Ⅲ28的带动下运用多个激发光源29对反应前的卟啉传感器片子5上的各卟啉传感器7进行激发，并使用光谱仪30将测得的反应前的光谱数据送入ARM芯片；电机Ⅱ10驱动丝杆15带动滑动工作台16及其上的部件从荧光检测装置移动到左侧的可将光检测工位（即最左侧的激光二极管位置，并与可见光检测装置对应）；打开可见光检测装置中的LED光源板31上的LED灯32，并开启摄像头33将测得的反应前的图像数据送入ARM芯片；电机Ⅰ1带动反应台3和卟啉传感器片子5旋转180度；使用摄像头33将测得的反应前的图像数据送入ARM芯片，关闭LED灯；将已收集并标准化的待检测的肺癌呼出气体通过气泵6送入气体反应室2；通过电机Ⅰ1带动反应台3和卟啉传感器片子5旋转数分钟，使得待检测的肺癌呼出气体均匀分布于气体反应室2中并与卟啉传感器片子5上的敏感点（即卟啉传感器7）充分反应；打开LED光源板31上的LED灯32，并开启摄像头33将测得的反应后的图像数据送入ARM芯片；电机Ⅰ1带动反应台3和卟啉传感器片子5旋转180度；使用摄像头33将测得的反应后的图像数据送入ARM芯片，关闭LED灯32；电机Ⅱ10驱动丝杆15带动滑动工作台16及其上的部件从可见光检测装置移动到荧光检测装置；打开激发光源29，激发光源29在电机Ⅰ3的带动下运用多个光源对反应后的卟啉传感器片子5上的敏感点（即卟啉传感器7）进行激发，并使用光谱仪30将测得的反应后的数据送入ARM芯片；关闭所有光源，气泵6通氮气清洗整个气体反应室2及气路，回收废气；电机Ⅱ10驱动丝杆15带动滑动工作台16及其上的部件回到初始工位（即回到中间的激光二极管位置）；ARM芯片对荧光和可见光双信号进行分析处理，并给出检测结果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置，其特征在于：包括电机Ⅰ（1）、气体反应室（2）、反应台（3）、旋转轴（4）、卟啉传感器片子（5）、气泵（6）和驱动电机Ⅰ（1）水平移动的驱动机构；所述反应台（3）位于气体反应室（2）内，旋转轴（4）穿过气体反应室（2）的底部并与其转动、且密封配合，所述反应台（3）固定在旋转轴（4）的端部，旋转轴（4）由电机Ⅰ（1）驱动；所述卟啉传感器片子（5）可拆卸的设置在反应台（3）上，所述卟啉传感器片子（5）上均布设有数个与旋转轴（4）等距离的卟啉传感器（7）；所述气体反应室（2）的底部和气体反应室的顶盖（19）均由透明材料制成，气体反应室（2）上设有进气口（8）和出气口（9），所述气泵（6）与进气口（8）连接；

所述驱动机构包括电机Ⅱ（10）、底座（11）、滑块（12）、螺母块（13）、导向杆（14）和丝杆（15）；所述导向杆（14）固定设置在底座（11）的上方，丝杆（15）可转动的设置在底座（11）的上方并由电机Ⅱ（10）驱动转动，导向杆（14）与丝杆（15）平行，所述滑块（12）和螺母块（13）固定在电机Ⅰ（1）的基座的下方并与底座（11）滑动配合，滑块（12）套在导向杆（14）上并与其滑动配合，所述螺母块（13）旋套在丝杆（15）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置，其特征在于：所述电机Ⅰ（1）安装在滑动工作台（16）上，所述滑块（12）和螺母块（13）固定在滑动工作台（16）的下方；在底座（11）的一侧边上设有三个激光二极管（17），所述滑动工作台（16）的侧边上设有光电管（18），所述光电管（18）在滑动工作台（16）移动过程中可与三个激光二极管（17）依次对应。

3.根据权利要求1所述的一种用于肺癌呼出气体检测的气体反应装置，其特征在于：所述气体反应室（2）的顶盖（19）通过磁铁（20）吸附在气体反应室（2）上并与气体反应室（2）的顶部密封配合。