CN106980015A - 一种生物排放气体的检测系统及其健康检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物排放气体的检测系统及其健康检测方法，通过在生物排放气体时，仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体；处理器确定在预设时间内各目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，并根据确定出的各排放次数在预先建立的气体数据库中查找对应的健康状况；气体数据库包括在预设时间内各目标气味的气体排放次数与生物健康状况的对应表。本发明实施例提供的上述生物排放气体的检测系统对生物排放气体中的目标气味的气体敏感且检测准确，通过预先建立的气体数据库，根据生物排放气体中目标气味的气体、其排放次数即可判断出当前的健康状况，对生物的保健和健康预警具有一定的指导作用。

Description

一种生物排放气体的检测系统及其健康检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤指一种生物排放气体的检测系统及其健康检测方法。

背景技术

随着科技的不断发展进步，越来越多的健康检测设备应运而生，人们现在不需要进入医院就可以利用一些健康检测设备来监测自身某些健康指标是否异常。人体的排放物或排泄物异常一直是医学确诊患者患有某些疾病的直接证据。

人类的排放气体中通常包含了多种气体成份，而这些气体成份可以一定程度上反应肠道的消化吸收情况。例如多余的氢气和甲烷说明肠道吸收碳水化合物出现了问题，使得淀粉和糖在肠道里发酵；而多余的甲烷还有可能扰乱排便，意味着肠易激综合征患者会便秘。此外，一些带有刺激性气味的气体除了会让人不适之外，还可能预示着肠道严重受损，出现了炎症性肠病乃至更严重的疾病。可见如何对排放气体的成份精确检测，可以用于提醒人们当下的消化吸收情况，从而及时的发现潜在疾病。但是单凭人类对气味的判断来确认是否具有患病风险，准确性较差且不够客观，另外也有可能会给肺部带来负担。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种生物排放气体的检测系统及其健康检测方法，用以对生物的排放气体进行监测，对肠道的健康情况有一定的指导性作用。

第一方面，本发明实施例提供一种生物排放气体的检测系统，包括：处理器，以及与所述处理器连接的仿生嗅觉传感器；其中，

所述仿生嗅觉传感器内具有用于与生物排放气体中至少一种目标气味的气体分子产生特异性结合的生物活性组分；

所述仿生嗅觉传感器，用于检测生物排放气体中各目标气味的气体；

所述处理器，用于确定在预设时间内各所述目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，以确定生物的健康状况。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述系统中，所述仿生嗅觉传感器，还用于确定各所述目标气味的气体的排放量；

所述处理器，具体用于根据各所述目标气体的排放量以及预先设定的各所述目标气味的气体的计数基础量，确定在预设时间段内各所述目标气味的气体的排放次数。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述系统中，还包括：用于将所述仿生嗅觉传感器检测的数据发送所述处理器的无线传输模块，以及分别与所述仿生嗅觉传感器、无线传输模块以及处理器电连接的电源。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述系统中，所述生物活性组分为对所述目标气味的气体敏感的受体细胞。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述系统中，所述系统用于可穿戴设备。

第二方面，本发明实施例提供一种基于上述任一生物排放气体的检测系统的健康检测方法，包括：

在生物排放气体时，仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体；

处理器确定在预设时间内各所述目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，并根据确定出的各所述排放次数在预先建立的气体数据库中查找对应的健康状况；

所述气体数据库包括在预设时间内各所述目标气味的气体排放次数与生物健康状况的对应表。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体，包括：

仿生嗅觉传感器中的各生物活性组分与生物排放气体中对应的目标气味的气体分子结合生成电信号；

所述仿生嗅觉传感器根据检测的所述电信号，确定所述生物排放气体中包含的各目标气味的气体。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，还包括：

所述仿生嗅觉传感器根据所述电信号在原始值基础上的变化量，确定各所述气目标气味的气体的排放量。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，所述处理器确定在预设时间内各所述目标气味的气体的排放次数，包括：

所述处理器在所述目标气味的气体的排放量大于该目标气味的气体预先设定的计数基础量时，对该目标气味的气体的排放次数计数加1；

所述处理器统计预设时间内各所述目标气味的气体的排放次数。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述方法中，还包括：

在所述仿生嗅觉传感器检测到气体不属于各所述目标气味的气体时，向所述处理器发送未知气体信号；

所述处理器在接收到所述未知气体信号时，将该次生物排放气体记为未记载气体。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的生物排放气体的检测系统及其健康检测方法，通过在生物排放气体时，仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体；处理器确定在预设时间内各目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，并根据确定出的各排放次数在预先建立的气体数据库中查找对应的健康状况；气体数据库包括在预设时间内各目标气味的气体排放次数与生物健康状况的对应表。本发明实施例提供的上述生物排放气体的检测系统对生物排放气体中的目标气味的气体敏感且检测准确，通过预先建立的气体数据库，根据生物排放气体中目标气味的气体、其排放次数即可判断出当前的健康状况，对生物的保健和健康预警具有一定的指导作用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的生物排放气体的检测系统的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的生物排放气体的检测系统的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的用于生物健康检测的可穿戴设备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于生物排放气体的检测系统的健康检测方法的流程示意图之一；

图5为本发明实施例提供的基于生物排放气体的检测系统的健康检测方法的流程示意图之二。

具体实施方式

本发明实施例提供一种生物排放气体的检测系统及其健康检测方法，用以对生物的排放气体进行监测，对肠道的健康情况有一定的指导性作用。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的生物排放气体的检测系统及其健康检测方法。

如图1所示，本发明实施例提供生物排放气体的检测系统，包括：处理器11，以及与处理器11连接的仿生嗅觉传感器12。

其中，仿生嗅觉传感器12内具有用于与生物排放气体中至少一种目标气味的气体分子产生特异性结合的生物活性组分。特异性结合是指生物体内发生特异性免疫时，相应的抗原和抗体的结合。例如，抗体和抗原接合产生沉淀，效应T细胞和靶细胞结和，有特异性的(抗体等)和相应的病毒或细胞结合等。在本发明实施例提供的上述检测系统中，生物活性组分与目标气味的气体分子亦可产生上述类似的结合，且生物活性组分在与目标气味的气体发生特异性结合后还会产生特定的响应，而仿生嗅觉传感器即可监测该响应从而确定出是何种气味的气体。

因此，在本发明实施例提供的上述检测系统中，仿生嗅觉传感器12，用于检测生物排放气体中各目标气味的气体。处理器11，用于确定在预设时间内各目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，以确定生物的健康状况。

本发明实施例提供的上述生物排放气体的检测系统对生物排放气体中的目标气味的气体敏感且检测准确，通过预先建立的气体数据库，根据生物排放气体中目标气味的气体、其排放次数即可判断出当前的健康状况，对生物的保健和健康预警具有一定的指导作用。

在实际应用中，上述的仿生嗅觉传感器12可由生物活性组分和物理化学传感器组成。对于哺乳动物的嗅觉系统来说，主要包括嗅上皮、嗅球和嗅皮层3个部分。鼻腔上部的嗅上皮用来识别气味，而嗅上皮上面分布的嗅觉感受神经元将化学信号转化成电信号。因此，在本发明实施例提供的上述检测系统中，生物活性组分可以是生物的嗅觉组织、嗅觉细胞或者可以与目标气味的气体分子产生特异性结合的活性分子。可选地，可将对目标气味的气体敏感的受体细胞作为上述的生物活性组分。这些生物活性组分来自于生物自身的嗅觉敏感部位组织，其受体蛋白具有天然的结构和嗅觉功能，并且这些部位的细胞具有电兴奋性，对特定气味配体具有特异的灵敏响应，易于利用多种二级传感器检测气味分子的化学成分。而在本发明实施例提供的上述检测系统中，仿生嗅觉传感器中的二级传感器即物理化学传感器，在受体细胞与目标气味的气体相互作用后，会引起受体细胞的电学参数的变化，这时与受体细胞相结合的物理化学传感器即可检测到细胞的电学信号，由此确定出具有哪种气味的气体。

进一步地，在本发明实施例提供的上述检测系统中，仿生嗅觉传感器12，还用于确定各目标气味的气体的排放量；相应地，处理器11，具体用于根据各目标气体的排放量以及预先设定的各目标气味的气体的计数基础量，确定在预设时间段内各目标气味的气体的排放次数。

由于仿生嗅觉传感器12中的二级传感器可以检测生物活性组分与目标气味的气体相互作用时产生的电信号变化，因此，根据所检测到的电信号的变化量即可换算出目标气味气体的排放量。而在对目标气味的气体排放次数进行记数时，可能会出现在特定的环境中具有少量目标气味的气体而非生物体排放的情况，此时仿生嗅觉传感器12仍可以对其检测，那么在这种情况下就会对检测结果造成一定影响。考虑到检测的准确性，在本发明实施例提供的上述检测系统中，需要在生物排放气体中的目标气味的气体排放量大于该种气体的计数基础量时，才可以对其进行计数。以人的排放气体为例，正常人每天会有5-10次气体排放，约排放500ml气体量，而在每次排放的气体中氮气约占59％、氢气约占21％、二氧化碳约占9％、甲烷约占7％、氧气约占3％，而带有目标气味的气体约占1％，因此，在实际应用中，可将上述的计数基础量设置为0.5ml，也就是说在检测到的目标气味的气体的排放量大于或等于0.5ml时，才对该次排放的目标气味的气体进行一次记数。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述检测系统中，如图2所示，还包括：用于将仿生嗅觉传感器12检测的数据发送处理器11的无线传输模块13，以及分别与仿生嗅觉传感器12、无线传输模块13以及处理器11电连接的电源14。

在实际应用中，处理器11可为如手机、平板电脑、PC机等的终端设备，终端设备一般会自带电源，因此检测设备的电源仅用于对仿生嗅觉传感器12和无线传输模块13供电。仿生嗅觉传感器12所检测的信号通过无线传输模块13发送到终端设备中，由终端设备进行计算、匹配等处理后得到健康检测结果在终端设备上进行显示。

在一种可实施的场景中，本发明实施例提供的上述检测系统可用于可穿戴设备。例如，在上述可穿戴设备用来检测生物体排放气体时，可相应地制作为与生物体排气器官相适应的配件。在生物体佩戴上述的可穿戴设备时可根据其排放的气体进行健康检测。

以人体可穿戴设备为例，如图3所示，为本发明实施例提供的一种可穿戴设备，可用于人体健康检测，其中，仿生嗅觉传感器12可采用透气性材料制作而成，仅能通过气体分子而无法通过液体分子，将上述仿生嗅觉传感器12、及无线传输模块13以及电源制作成一体化穿戴部件100可拆卸地置于内裤的相应位置，并将仿生嗅觉传感器12面向排放气体的部位，用于人体排放气体成分的检测。仿生嗅觉传感器12将检测到的数据以无线传输的方式发送于终端设备，由终端设备进行分析，最后将检测结果展示给用户查看。

以下对采用上述任一生物排放气体的检测系统进行健康检测的方法进行具体说明。

如图4所示，本发明实施例提供的生物排放气体的检测系统的健康检测方法，包括：

S401、在生物排放气体时，仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体；

S402、处理器确定在预设时间内各目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，并根据确定出的各排放次数在预先建立的气体数据库中查找对应的健康状况。

其中，气体数据库包括在预设时间内各目标气味的气体排放次数与生物健康状况的对应表。

具体来说，生物在排放气体时，通常可存在以下气味的气体：

(1)含有刺激性气味食物的气体。当食用蒜、韭菜、萝卜等含刺激性气味的食物时，排放气体中会含有蒜气味(硫化亚磺酸等)、韭菜气味(硫胺素等)、萝卜气味(鞣酸)。这种情况属于正常情况，并不能以此来确定肠道问题。

(2)臭鸡蛋气味的气体。当食用蛋白质含量高的肉类、油炸类食品过多时，肠胃负担过重难以完全消化，当食物腐败时，会产生大量的硫化氢，即臭鸡蛋的气味。

(3)腐肉气味的气体。当患有晚期肠道恶性肿瘤时，由于癌肿组织糜烂，蛋白质腐败，排放的气体会含有腐肉气味。

(4)腥臭气味的气体。当消化道出血时，血液在肠腔内滞留，排放气体中会伴有血腥气味。

(5)屎臭气味的气体。当体内堆积了太多的大便，长期堆积，会导致腹胀、腹坠、便秘等，排放出来的气体就会伴有屎臭味。

在此基础上还有无排放气体以及排放气体过多两种情况，无排放气体常常伴有的症状为腹痛、腹胀、便秘、肠鸣等，也可能会有肠梗阻；而排放气体过多则可能患有消化不良、胃炎、消化性溃疡等胃部疾病。

在应用本发明实施例提供的上述生物排放气体的检测系统进行健康检测时，上述的多种气味的气体都可为目标气味的气体，那么在由于生物所排放的气体中可能含有多种气味，因此仿生嗅觉传感器需要设置多种与上述各气味的气体能够产生特异性结合的生物活性组分。在进行气体检测时，仿生嗅觉传感器可以根据哪种或哪几种生物活性组分发生特异性结合的反应来确定出所检测的气体中包含了哪些目标气味的气体；而处理器在预设时间内记录一种或多种目标气味气体的排放次数，即可在预先建立的气体数据库中查找出对应的健康状况。

进一步地，上述的步骤S401，具体可以包括如下子步骤：

仿生嗅觉传感器中的各生物活性组分与生物排放气体中对应的目标气味的气体分子结合生成电信号；

仿生嗅觉传感器根据检测的电信号，确定生物排放气体中包含的各目标气味的气体。

具体地，根据上述对生物排放气体的检测系统的说明可知，仿生嗅觉传感器包括生物活性组分和二级传感器(即物理化学传感器)。因此，仿生嗅觉传感器中的各种生物活性组分可以与对应的目标气味的气体分子结合而产生电信号，二级传感器可检测这些电信号，从而确定出生物排放气体中都包含哪些目标气味的气体。

此外，本发明实施例提供的上述健康检测方法，还包括如下步骤：

仿生嗅觉传感器根据电信号在原始值基础上的变化量，确定各气目标气味的气体的排放量。

相应地，上述的步骤S402中，处理器确定在预设时间内各目标气味的气体的排放次数，具体可以包括：

处理器在目标气味的气体的排放量大于该目标气味的气体预先设定的计数基础量时，对该目标气味的气体的排放次数计数加1；

处理器统计预设时间内各目标气味的气体的排放次数。

在具体实施时，处理器对目标气味的气体的计数需要符合一定的规则，只有在目标气味的气体的排放量大于计数的基础量时，才对该目标气味的气体计数一次。

在一种可能出现的情况中，生物排放气体中并不包括仿生嗅觉传感器中所能够检测的气味的气体，或者排放气体为无味，此时，在仿生嗅觉传感器中还可内置气体传感器(可与物理化学传感器同为二级传感器)来感知气体通过，在此基础上再进一步检测气体为何种目标气味的气体。

由此，本发明实施例提供的上述健康检测方法，还可包括如下步骤：

在仿生嗅觉传感器检测到气体不属于各目标气味的气体时，向处理器发送未知气体信号；

处理器在接收到未知气体信号时，将该次生物排放气体记为未记载气体。

在实际应用时，可在检测到未记载气体时判断该气体是否为影响生物体健康的气体，由此，再在仿生嗅觉传感器中增加该气体对应的生物活性组分，对气体数据库进一步完善。

如下以蒜味、臭鸡蛋味和腥臭味作为目标气味为例，对本发明实施例提供的健康检测方法的流程进行具体说明。

首先可在仿生嗅觉传感器中分别设置包含可与蒜味、臭鸡蛋味和腥臭味相互作用的受体细胞，设置处理器的检测起始时间和检测时间段ΔT，以m₁、m₂、m₃分别表示蒜味、臭鸡蛋味和腥臭味气体的计数，以m₀表示未知气体的计数，m₁、m₂、m₃和m₀的初始值均为0。现以s₁、s₂、s₃分别表示蒜味、臭鸡蛋味和腥臭味气体的排放量，以Δs₁、Δs₂、Δs₃分别表示蒜味、臭鸡蛋味和腥臭味气体的计数基础量。

进一步地，按照如图5所示的流程进行循环检测，具体包括如下步骤：

S501、检测是否有气体通过仿生嗅觉传感器；若判断为是则执行步骤S502，若判断为否则执行步骤S510；

S502、获取气体中各目标气味的气体的排放量；

S503、判断检测的蒜味气体是否满足s₁>Δs₁，若判断为是则执行步骤S507，若判断为否则执行步骤S504；

S504、判断检测的臭鸡蛋味气体是否满足s₂>Δs₂，若判断为是则执行步骤S508，若判断为否则执行步骤S505；

S505、判断检测的腥臭味气体是否满足s₃>Δs₃，若判断为是则执行步骤S509，若判断为否则执行步骤S506；

S506、将未知气体的计数加1，m₀＝m₀+1；

S507、将蒜味气体的计数加1，m₁＝m₁+1；

S508、将臭鸡蛋味气体的计数加1，m₂＝m₂+1；

S509、将腥臭味气体的计数加1，m₃＝m₃+1；

S510、在显示设备上显示记数信息。

在实际应用中，上述的目标气味可不止为上述三种，而在有更多种气味作为目标气味时，其检测流程与上述类似，此处不再赘述。

本发明实施例提供的生物排放气体的检测系统及其健康检测方法，通过在生物排放气体时，仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体；处理器确定在预设时间内各目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，并根据确定出的各排放次数在预先建立的气体数据库中查找对应的健康状况；气体数据库包括在预设时间内各目标气味的气体排放次数与生物健康状况的对应表。本发明实施例提供的上述生物排放气体的检测系统对生物排放气体中的目标气味的气体敏感且检测准确，通过预先建立的气体数据库，根据生物排放气体中目标气味的气体、其排放次数即可判断出当前的健康状况，对生物的保健和健康预警具有一定的指导作用。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种生物排放气体的检测系统，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器连接的仿生嗅觉传感器；其中，

所述仿生嗅觉传感器内具有用于与生物排放气体中至少一种目标气味的气体分子产生特异性结合的生物活性组分；

所述仿生嗅觉传感器，用于检测生物排放气体中各目标气味的气体；

所述处理器，用于确定在预设时间内各所述目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，以确定生物的健康状况。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿生嗅觉传感器，还用于确定各所述目标气味的气体的排放量；

所述处理器，具体用于根据各所述目标气体的排放量以及预先设定的各所述目标气味的气体的计数基础量，确定在预设时间段内各所述目标气味的气体的排放次数。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：用于将所述仿生嗅觉传感器检测的数据发送所述处理器的无线传输模块，以及分别与所述仿生嗅觉传感器、无线传输模块以及处理器电连接的电源。

4.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述生物活性组分为对所述目标气味的气体敏感的受体细胞。

5.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述系统用于可穿戴设备。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述生物排放气体的检测系统的健康检测方法，其特征在于，包括：

在生物排放气体时，仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体；

处理器确定在预设时间内各所述目标气味的气体在满足预设条件下的排放次数，并根据确定出的各所述排放次数在预先建立的气体数据库中查找对应的健康状况；

所述气体数据库包括在预设时间内各所述目标气味的气体排放次数与生物健康状况的对应表。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述仿生嗅觉传感器检测生物排放气体中包含的至少一种目标气味的气体，包括：

仿生嗅觉传感器中的各生物活性组分与生物排放气体中对应的目标气味的气体分子结合生成电信号；

所述仿生嗅觉传感器根据检测的所述电信号，确定所述生物排放气体中包含的各目标气味的气体。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

所述仿生嗅觉传感器根据所述电信号在原始值基础上的变化量，确定各所述气目标气味的气体的排放量。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理器确定在预设时间内各所述目标气味的气体的排放次数，包括：

所述处理器在所述目标气味的气体的排放量大于该目标气味的气体预先设定的计数基础量时，对该目标气味的气体的排放次数计数加1；

所述处理器统计预设时间内各所述目标气味的气体的排放次数。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述仿生嗅觉传感器检测到气体不属于各所述目标气味的气体时，向所述处理器发送未知气体信号；

所述处理器在接收到所述未知气体信号时，将该次生物排放气体记为未记载气体。