CN106908487A - 一种石墨烯电极、利用其的气体分子检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨烯电极、利用其的气体分子检测系统及检测方法，所述检测系统包括扫频恒流源、石墨烯电极、信号调理器和计算机，石墨烯电极设于待测气体分子所在的环境内，其外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端连接于四电极法测阻抗电路中，其中2个为激励端，施加所述扫频恒流源发出的从低频段到高频段的扫频恒流电压，另2个为测量端，两测量端之间的信号输出端输出的信号经信号调理器放大后传送至计算机。本发明采用四电极测阻抗法测量气体分子中是否有癌变分子，以进一步确定是否有癌症以及癌症种类。

Description

一种石墨烯电极、利用其的气体分子检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于电化学分析检测技术领域，具体涉及一种石墨烯、利用其的气体分子检测系统及检测方法。

背景技术

碳材料应用广发，其中既包括世界上最硬的金刚石，也含有最软的石墨。近二十年来，碳纳米材料的研究一直是科技创新的前沿。2004年，英国科学家发现了由碳原子以sp²杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体-石墨烯，堪称目前最理想的二维纳米材料。石墨烯是由一层密集的晶体点阵上的碳原子组成，其厚度仅为0.35nm，是世界上最薄的二维材料。石墨烯表现出许多优异的性质：机械强度高，可达130Gpa，是钢的100多倍；载流子迁移率达15000cm²V¹s¹，是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的两倍；热导率可达5000Wm¹K¹，是金刚石的3倍；此外，它还具有室温量子霍尔效应及室温铁磁性等特殊性质。作为电极材料，石墨烯具有比表面积大、导电性好、稳定性高等良好的电化学性能。

长期以来，人们一直在寻找简便、高效、创伤小的癌症筛查方法。动物实验表明，某些癌症能够释放出挥发性气味，虽然人类无法辨识，但动物很有可能作出反应。所谓气味：气味 = 气 + 味。气就是气体，挥发物，它是一种物质，通常是小分子，所以容易变成气体。味是感官感知，相当于传感器，是指分子作用在感官（传感器）表面后产生物理量的改变（物理量可以是电、磁、光、长度或体积、离子流、分子流等等），产生的信号通过神经传到CPU（大脑）。所以，气味不是指一种物质，而是物质之间相互作用的过程。1989年、2001年著名医学期刊《柳叶刀》（The Lancet）杂志就曾分别报告过狗能够辨识黑色毒瘤。2004年《英国医学杂志》（BMJ）也曾报道说狗能够区分膀胱癌和非膀胱癌患者的尿液。2006年，有学者发现普遍的家养狗经过训练就能分辨肺癌或乳腺癌与普通样本的气味。2008年，更有学者发现凭借嗅觉，狗能够分辨卵巢癌组织和对照组织。由此可以说明，某些癌症能够释放出挥发性气味，这种挥发性气味就是肿瘤相关气体分子的表现。石墨烯作为一类新型电极材料，目前尚未见到将其用于检测肿瘤气体分子的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石墨烯电极、利用其的气体分子检测系统及检测方法，能检测出气体环境中是否存在癌变分子，确定癌症种类。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种石墨烯电极，其上设有4个接线端，分别为外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端，所述外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端分别对应于石墨烯电极内的4个互相无连接的原子群设置。

其中，两两所述原子群的原子间的间隙等于用其检测的待测气体分子的分子尺寸，上述结构中，采用六边形晶格结构的石墨烯电极，当待测物质的分子通过时，会影响石墨烯电极的不同原子群之间的导电率。

其中，所述石墨烯电极为单层原子结构，4个所述原子群分属于同一个石墨烯的原子层上分出的4个不同原子群区。

当然，上述的4个所述原子群也可以分属于4个不同的石墨烯原子层面。

本发明实施例还提供一种气体分子检测系统，包括扫频恒流源、上述的石墨烯电极、信号调理器和计算机，所述石墨烯电极设于待测气体分子所在的环境内，其外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端连接于四电极法测阻抗电路中，其中，外电极A接线端和外电极B接线端为激励端，施加所述扫频恒流源发出的从低频段到高频段的扫频恒流电压，所述内电极A接线端和内电极B接线端为测量端，两所述测量端之间的信号输出端输出的频率信号经信号调理器放大后传送至计算机，所述计算机内设有癌变分子频率-癌症种类比对表。

其中，所述扫频恒流源包括依次连接的锯齿波发生器、压控振荡器和功率放大器，所述锯齿波发生器由单结晶管多谐振荡器和射极跟随器组成。

进一步，所述锯齿波发生器包括单结晶体管VT1、单结晶体管VT2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电源电压端VCC，所述单结晶体管VT1为PNP型三极管，所述单结晶体管VT2均为NPN型三极管，所述单结晶体管VT1的基极与单结晶体管VT2的基极相连，且两基极之间设有电位点E，其中，

所述单结晶体管VT1的集电极端连接电阻R2，发射极端连接电阻R1；

所述电源电压和电位点E之间依次串接电阻R3和电阻R4，所述电位点E和对地电压之间依次串接电容C1和电容C2；

所述单结晶体管VT2的集电极和发射极之间为输出电压的两端U2和U1；

所述压控振荡器包括信号电压端Vin、基准电压端Vref、输出电压端Vout、压控电源电压端VCC、集成运放IC、压控电阻R1、压控电阻R2、压控电阻R3、压控电阻R4、二极管D1和压控电容C1，所述单结晶体管VT2的集电极端的输出电压U2与信号电压端Vin相连，其中，所述集成运放IC的反相输入端为电压位V2，正相输入端为电压位V3，输出端为输出电压端Vout，所述电压位V2与压控电容C1相连，所述电阻R1连接于信号电压端Vin和电压位V2之间，所述电压位V2和压控电源电压之间依次串接压控电阻R2和二极管D1，所述压控电阻R3连接于基准电压端Vref和电压位V3之间，所述压控电阻R4连接于输出电压端Vout和电压位V3之间；

所述功率放大器包括将输出电压端Vout输出的从低频段到高频段变化的扫频恒流电压放大的电压输出端E1和电压输出端E2，所述电压输出端E1和电压输出端E2分别与两激励端相连。

其中，所述信号调理器包括调理信号输入端M1、调理信号输入端M2和调理电压输出端VOUT，所述调理信号输入端M1和调理信号输入端M2分别与两测量端相连，所述调理电压输出端VOUT与计算机相连。

本发明实施例还提供一种上述的检测系统的检测方法，包括如下步骤：

（1）石墨烯电极设于待测气体分子所在的环境内，通过扫频恒流源在两激励端施加频率可变的高频恒流驱动，若气体环境内含有癌变分子，其在测量端会产生相应的随频率变化的表征癌变分子的电信号，该电信号经信号调理器放大后，送入计算机处理；

（2）计算机的处理器将接收到的电信号与癌变分子频率-癌症种类比对表进行比对，确定是否有癌症以及癌症的种类。

上述的检测方法包括如下具体步骤：

（a）产生锯齿波电压：当单结晶体管VT1截止时，电源电压VCC通过电阻R3、R4向电容C1、C2充电，于是电位点E 处的电压UE及射极跟随器输出电压U0随着时间线性上升，当UE电位升高到单结晶体管VT1的峰值电压VP时，单结晶体管VT1导通，电容C1、C2随之放电，UE的电压很快回到0位，成为锯齿波回扫段，从单结晶体管VT2的集电极可以得到负相的锯齿波电压；

（b）压控电容C1充放电反复震荡：锯齿波电压由信号电压端Vin输入，对压控电容C1充电，集成运放IC的反相输入端的电压V2提高，当V2比正相输入端的电压V3高时，集成运放IC导通，输出电压Vout为低，压控电容C1上的电压通过压控电阻R2和二极管D1在集成运放IC的输出端放电，当V2小于V3时，集成运放IC断开，再由压控电容C1充电，循环上述动作，输出电压端Vout输出由低频段到高频段变化的扫频恒流电压；

（c）电压信号放大：功率放大器将扫频恒流电压放大后由电压输出端E1和电压输出端E2分别输出至两激励端；

（d）测量电压输出：两测量端产生的随频率变化的表征癌变分子的电压信号经信号调理器放大后，送入计算机处理。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明以高导电率的石墨烯为电极材料，采用四电极测阻抗法测量气体环境中是否有癌变分子对应的频率信号，并将频率信号实时上报至计算机端或健康管理系统，计算机根据癌变分子频率-癌症种类比对表确定癌症的种类。

附图说明

图1为本发明的石墨烯电极的结构示意图；

图2为本发明中检测系统的结构框图；

图3为本发明中四电极测阻抗法的电路示意图；

图4为本发明中扫频恒流源的结构框图；

图5为本发明中锯齿波发生器的电路图；

图6为本发明中压控振荡器的电路图；

图7为本发明中功率放大器的电路图；

图8为本发明中信号调理器的电路图；

图9为石墨烯的碳原子六边形晶格示意图；

图10为图9中的六边形晶格结构的石墨烯作为石墨烯电极的结构示意图；

图11为石墨烯电极带隙的结构示意图。

附图标记说明：

1、外电极A接线端；2、外电极B接线端；3、内电极A接线端；4、内电极B接线端；5、间隙。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一种石墨烯电极，其上设有4个接线端，分别为外电极A接线端1、外电极B接线端2、内电极A接线端3和内电极B接线端4，所述外电极A接线端1、外电极B接线端2、内电极A接线端3和内电极B接线端4分别对应于石墨烯电极内的4个互相无连接的原子群设置。

两两所述原子群的原子间的间隙5等于用其检测待测气体分子（尤其癌变分子）的尺寸。

石墨烯电极为单层原子结构，4个所述原子群分属于同一个石墨烯的原子层上分出的4个不同原子群区，如图1所示。

当然，4个所述原子群也可以分属于4个不同的石墨烯原子层面，比如每一个原子群是一片石墨烯薄膜，4片石墨烯薄膜叠放，且相邻两石墨烯薄膜之前的间隙等于待测固态物质的分子尺寸，外侧两片石墨烯薄膜上连接导线，作为两激励端，内侧两片石墨烯薄膜上连接导线，作为测量端。

本发明实施例还提供一种如图2所示的气体分子检测系统，包括扫频恒流源、上述的石墨烯电极、信号调理器和计算机，所述石墨烯电极设于待测气体分子所在的环境内，其外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端连接于四电极法测阻抗电路（见图3）中，其中，外电极A接线端和外电极B接线端为激励端，施加所述扫频恒流源发出的从低频段到高频段的扫频恒流电压，所述内电极A接线端和内电极B接线端为测量端，两所述测量端之间的信号输出端输出的频率信号经信号调理器放大后传送至计算机，所述计算机内设有癌变分子频率-癌症种类比对表。

如图4所示，所述扫频恒流源包括依次连接的锯齿波发生器、压控振荡器和功率放大器，所述锯齿波发生器由单结晶管多谐振荡器和射极跟随器组成。

如图5所示，所述锯齿波发生器包括单结晶体管VT1、单结晶体管VT2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电源电压端VCC，所述单结晶体管VT1为PNP型三极管，所述单结晶体管VT2均为NPN型三极管，所述单结晶体管VT1的基极与单结晶体管VT2的基极相连，且两基极之间设有电位点E，其中，

所述单结晶体管VT1的集电极端连接电阻R2，发射极端连接电阻R1；

所述电源电压和电位点E之间依次串接电阻R3和电阻R4，所述电位点E和对地电压之间依次串接电容C1和电容C2；

所述单结晶体管VT2的集电极和发射极之间为输出电压的两端U2和U1。

如图6所示，所述压控振荡器包括信号电压端Vin、基准电压端Vref、输出电压端Vout、压控电源电压端VCC、集成运放IC、压控电阻R1、压控电阻R2、压控电阻R3、压控电阻R4、二极管D1和压控电容C1，所述单结晶体管VT2的集电极端的输出电压U2与信号电压端Vin相连，其中，

所述集成运放IC的反相输入端为电压位V2，正相输入端为电压位V3，输出端为输出电压端Vout，所述电压位V2与压控电容C1相连，所述电阻R1连接于信号电压端Vin和电压位V2之间，所述电压位V2和压控电源电压之间依次串接压控电阻R2和二极管D1，所述压控电阻R3连接于基准电压端Vref和电压位V3之间，所述压控电阻R4连接于输出电压端Vout和电压位V3之间。

如图7所示，所述功率放大器包括将输出电压端Vout输出的从低频段到高频段变化的扫频恒流电压放大的电压输出端E1和电压输出端E2，所述电压输出端E1和电压输出端E2分别与两激励端相连。

如图8所示，所述信号调理器包括调理信号输入端M1、调理信号输入端M2和调理电压输出端VOUT，所述调理信号输入端M1和调理信号输入端M2分别与两测量端相连，所述调理电压输出端VOUT与计算机相连。

上述检测系统的检测方法包括如下步骤：

（1）石墨烯电极设于待测气体分子所在的气体环境内，通过扫频恒流源在两激励端施加频率可变的高频恒流驱动，若气体环境内含有癌变分子，其在测量端会产生相应的随频率变化的表征癌变分子的电信号，该电信号经信号调理器放大后，送入计算机处理；

（2）计算机的处理器将接收到的电信号与癌变分子频率-癌症种类比对表进行比对，确定癌症的种类。

上述的检测方法包括如下具体步骤：

（a）产生锯齿波电压：当单结晶体管VT1截止时，电源电压VCC通过电阻R3、R4向电容C1、C2充电，于是电位点E 处的电压UE及射极跟随器输出电压U0随着时间线性上升，当UE电位升高到单结晶体管VT1的峰值电压VP时，单结晶体管VT1导通，电容C1、C2随之放电，UE的电压很快回到0位，成为锯齿波回扫段，从单结晶体管VT2的集电极可以得到负相的锯齿波电压；

（b）压控电容C1充放电反复震荡：锯齿波电压由信号电压端Vin输入，对压控电容C1充电，集成运放IC的反相输入端的电压V2提高，当V2比正相输入端的电压V3高时，集成运放IC导通，输出电压Vout为低，压控电容C1上的电压通过压控电阻R2和二极管D1在集成运放IC的输出端放电，当V2小于V3时，集成运放IC断开，再由压控电容C1充电，循环上述动作，输出电压端Vout输出由低频段到高频段变化的扫频恒流电压；

（c）电压信号放大：功率放大器将扫频恒流电压放大后由电压输出端E1和电压输出端E2分别输出至两激励端；

（d）测量电压输出：两测量端产生的随频率变化的表征癌变分子的电压信号经信号调理器放大后，送入计算机处理。

本发明的创新点是用带间隙的石墨烯电极测量气体分子中的癌变分子，其理论依据为：

一切物质都是由看不见的微粒构成，这种微粒叫做分子，分子在物质中能够独立存在，分子间有一定的空隙，分子也作不断的运动，这就是分子论。石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。如图9所示，石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质（图中六边形晶格的个数只是示意，石墨烯的原子层面不止这些六边形碳原子），结构非常稳定，石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。这样，碳原子就不需要重新排列来适应外力，这也就保证了石墨烯结构的稳定，使得石墨烯比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸，这种稳定的晶格结构还使石墨烯具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射，由于其原子间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。

石墨烯因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，为它带来了全新的电学属性，本发明用石墨烯电极为四电极测阻抗法的激励端和测量端，既是采用了石墨烯的特殊电学属性。

本发明测量的是气体分子，利用六边形晶格结构的石墨烯电极可以检测到气体环境内的癌变分子。

奈奎斯特采样定理：当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时（fs.max>2fmax），采样之后的信号完整地保留了原始信号中的信息。因为石墨烯是原子结构，如上奈奎斯特采样定理，原子结构（采样）远比分子结构（信号）小（2倍以上），原因是：原子结构小相当于频率高，因为频率高、波长短。因此，本发明利用原子层面电极（石墨烯电极）测量分子结构的物质，完全符合奈奎斯特采样定理。

本发明采用六边形晶格结构的石墨烯电极，当癌变分子通过时，会影响网状结构的石墨烯电极间的导电率，本发明采用四电极测阻抗法，恒流扫频驱动、四电极结构，二个电极接线端为激励端，二个电极接线端为测量端，该测阻抗法依据欧姆定律，待测体视为一电阻或阻抗，施加恒定电流时，此节点上的电压与其电阻成正比。

采用扫频驱动的原因是：气体环境中不但有癌变分子的存在，还有各种成分的气体分子存在，如何区分各种成分的分子，是一大难题。本发明在两激励端施加频率可变的高频恒流驱动，那么在测量端会产生相应的信号，如果有不同分子的存在，那么就会在测量端产生与气体分子种类相应的随频率变化的峰值，这个随着频率的变化值，经信号调理电路放大后，经计算机处理，还原出癌变分子频率信号，用以确定癌症的种类。

本发明的六边形晶格结构的石墨烯电极是带隙结构，这样可以保证测量信号的幅度。所谓“带隙”指电子导电能带和非导电能带之间的区间，因为有了这个区间，电流的流动才能有非对称性，电路才能有开和关两种状态。对于带隙的运用，即本发明所述：外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端分别对应于石墨烯电极内的4个互相无连接的原子群设置。

采用带隙结构的原因是：

石墨烯电极的导电电子不仅能在晶格中无障碍地移动，而且速度极快，远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度。经典物理学中，一个能量较低的电子遇到势垒的时候，如果能量不足以让它爬升到势垒的顶端，那它就只能待在这一侧。在量子力学中，电子在某种程度上是可以看作是分布在空间各处的波，当它遇到势垒的时候，有可能以某种方式穿透过去，这种可能性是零到一之间的一个数，而当石墨烯中电子波以极快的速度运动到势垒前时，就需要用量子电动力学来解释，电子波能百分百地出现在势垒的另一侧。

以图9所示的晶格结构作成石墨烯电极的话，其结构如图10所示，这个结构的电极，其电极A 端和电极B端按照上述：石墨烯其导电电子能在晶格中无障碍地移动而且速度极快，远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度，那么电极A 端和电极B端可以视为短路，也就失去了电极的意义。

将图中C和D的部分去掉，使石墨烯电极的结构成为如图11所示的带隙结构，电极A端和电极B端不再是短路，而是开路，只有分子结构通过时，电极A端和电极B端通过分子形成通路，这样就构成了测量通道。应当指出，图1和图11中为表述清楚，是将一列原子作为一个原子群，实际应用中并不限定同一个原子群的原子必须同属一列，各原子群的原子之间可以交错设置，只要保证各原子群的原子之间带隙即可。

但图11所示的电极还没有实用价值。电极A端和电极B端是激励端，为了区分不同的测量对象，在电极A端和电极B端施加从低频段到高频段的扫频恒流电流。还缺少一个测量端来取出所需的被测信号。本发明最终将石墨烯电极设计成如图1所示的四电极结构，外面二个电极接线端为激励端，里面二个电极接线端为测量端。外电极作为激励，施加从低频段到高频段的扫频恒流电流，内电极可以得到待测阻抗段的电压降，表证该段被测的电阻变化。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯电极，其特征在于，其上设有4个接线端，分别为外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端，所述外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端分别对应于石墨烯电极内的4个互相无连接的原子群设置。

2.根据权利要求1所述的石墨烯电极，其特征在于，两两所述原子群的原子间的间隙等于用其检测的待测气体分子的分子尺寸。

3.根据权利要求1所述的石墨烯电极，其特征在于，所述石墨烯电极为单层原子结构，4个所述原子群分属于同一个石墨烯电极的原子层上分出的4个不同原子群区。

4.根据权利要求1所述的石墨烯电极，其特征在于，所述石墨烯电极为单层原子结构，4个所述原子群分属于4个不同的石墨烯原子层。

5.一种气体分子检测系统，其特征在于，包括扫频恒流源、权利要求1~4中任一项所述的石墨烯电极、信号调理器和计算机，所述石墨烯电极设于待测气体分子所在的环境内，其外电极A接线端、外电极B接线端、内电极A接线端和内电极B接线端连接于四电极法测阻抗电路中，其中，外电极A接线端和外电极B接线端为激励端，施加所述扫频恒流源发出的从低频段到高频段的扫频恒流电压，所述内电极A接线端和内电极B接线端为测量端，两所述测量端之间的信号输出端输出的频率信号经信号调理器放大后传送至计算机，所述计算机内设有癌变分子频率-癌症种类比对表。

6.根据权利要求5所述的气体分子检测系统，其特征在于，所述扫频恒流源包括依次连接的锯齿波发生器、压控振荡器和功率放大器，所述锯齿波发生器由单结晶管多谐振荡器和射极跟随器组成。

7.根据权利要求6所述的气体分子检测系统，其特征在于，所述锯齿波发生器包括单结晶体管VT1、单结晶体管VT2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2和电源电压端VCC，所述单结晶体管VT1为PNP型三极管，所述单结晶体管VT2均为NPN型三极管，所述单结晶体管VT1的基极与单结晶体管VT2的基极相连，且两基极之间设有电位点E，其中，

所述单结晶体管VT1的集电极端连接电阻R2，发射极端连接电阻R1；

所述电源电压和电位点E之间依次串接电阻R3和电阻R4，所述电位点E和对地电压之间依次串接电容C1和电容C2；

所述单结晶体管VT2的集电极和发射极之间为输出电压的两端U2和U1；

所述压控振荡器包括信号电压端Vin、基准电压端Vref、输出电压端Vout、压控电源电压端VCC、集成运放IC、压控电阻R1、压控电阻R2、压控电阻R3、压控电阻R4、二极管D1和压控电容C1，所述单结晶体管VT2的集电极端的输出电压U2与信号电压端Vin相连，其中，

所述集成运放IC的反相输入端为电压位V2，正相输入端为电压位V3，输出端为输出电压端Vout，所述电压位V2与压控电容C1相连，所述电阻R1连接于信号电压端Vin和电压位V2之间，所述电压位V2和压控电源电压之间依次串接压控电阻R2和二极管D1，所述压控电阻R3连接于基准电压端Vref和电压位V3之间，所述压控电阻R4连接于输出电压端Vout和电压位V3之间；

所述功率放大器包括将输出电压端Vout输出的从低频段到高频段变化的扫频恒流电压放大的电压输出端E1和电压输出端E2，所述电压输出端E1和电压输出端E2分别与两激励端相连。

8.根据权利要求5所述的气体分子检测系统，其特征在于，所述信号调理器包括调理信号输入端M1、调理信号输入端M2和调理电压输出端VOUT，所述调理信号输入端M1和调理信号输入端M2分别与两测量端相连，所述调理电压输出端VOUT与计算机相连。

9.一种如权利要求5~8中任一项所述的检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）石墨烯电极设于待测气体分子所在的环境内，通过扫频恒流源在两激励端施加频率可变的高频恒流驱动，若气体环境内含有癌变分子，其在测量端会产生相应的随频率变化的表征癌变分子的电信号，该电信号经信号调理器放大后，送入计算机处理；

（2）计算机的处理器将接收到的电信号与癌变分子频率癌症种类比对表进行比对，确定是否有癌症以及癌症的种类。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）产生锯齿波电压：当单结晶体管VT1截止时，电源电压VCC通过电阻R3、R4向电容C1、C2充电，于是电位点E 处的电压UE及射极跟随器输出电压U0随着时间线性上升，当UE电位升高到单结晶体管VT1的峰值电压VP时，单结晶体管VT1导通，电容C1、C2随之放电，UE的电压很快回到0位，成为锯齿波回扫段，从单结晶体管VT2的集电极可以得到负相的锯齿波电压；

（b）压控电容C1充放电反复震荡：锯齿波电压由信号电压端Vin输入，对压控电容C1充电，集成运放IC的反相输入端的电压V2提高，当V2比正相输入端的电压V3高时，集成运放IC导通，输出电压Vout为低，压控电容C1上的电压通过压控电阻R2和二极管D1在集成运放IC的输出端放电，当V2小于V3时，集成运放IC断开，再由压控电容C1充电，循环上述动作，输出电压端Vout输出由低频段到高频段变化的扫频恒流电压；

（c）电压信号放大：功率放大器将扫频恒流电压放大后由电压输出端E1和电压输出端E2分别输出至两激励端；

（d）测量电压输出：两测量端产生的随频率变化的表征癌变分子的电压信号经信号调理器放大后，送入计算机处理。