CN108956893A - 电子鼻及电子鼻系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子鼻及电子鼻系统，涉及气体检测设备领域，该电子鼻包括：主电源、控制模块、气室、真空泵组、步进电机、设置在进气管路内的吸附解吸附单元、设置在进气管路上的进样阀、设置在抽气管路上的电磁阀组；气室内部设置有气体传感器阵列；真空泵组通过抽气管路与气室相连接；进气管路与气室相连接；主电源与控制模块相连接；气体传感器阵列、真空泵组、步进电机、吸附解吸附单元、电磁阀组分别与控制模块相连接；进样阀与步进电机相连接。因此，本发明实施例提供的技术方案，可以缓解或部分缓解现有技术中存在的结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度，能够改善用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测设备技术领域，尤其是涉及一种电子鼻及电子鼻系统。
背景技术
电子鼻是一种由具有部分选择性的化学传感器阵列和适当的模式识别系统组成、能够识别简单或复杂气味的仪器。是90年代发展起来的一种新颖的分析、识别和检测气体及大多数挥发性物质的仿生气体分析仪器。近年来随着传感器和人工智能技术的不断提高，电子鼻的功能和应用也得到了很大的发展。电子鼻可广泛应用在环境监测、食品工业、医疗检测，航空航天等方面。
目前，市场上的电子鼻产品结构复杂，价格昂贵，使用不便，不适合推广。
综上，现有电子鼻存在结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电子鼻及电子鼻系统，以缓解或部分缓解现有技术中存在的结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度，能够改善用户体验。
第一方面，本发明实施例提供了一种电子鼻，包括：主电源、控制模块、气室、真空泵组、步进电机、设置在进气管路内的吸附解吸附单元、设置在进气管路上的进样阀、设置在抽气管路上的电磁阀组；所述气室内部设置有气体传感器阵列；所述真空泵组通过所述抽气管路与所述气室相连接；所述进气管路与所述气室相连接；所述主电源与所述控制模块相连接；所述气体传感器阵列、所述真空泵组、所述步进电机、所述吸附解吸附单元、所述电磁阀组分别与所述控制模块相连接；所述进样阀与所述步进电机相连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该电子鼻还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制模块相连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述人机交互模块包括：显示屏和/或键盘阵列。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该电子鼻还包括：气体采样装置，所述气体采样装置与所述进气管路相连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该电子鼻还包括：温度传感器，所述温度传感器与所述控制模块相连接；所述温度传感器设置在所述气室内。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，该电子鼻还包括：设置在所述进气管路上的第一流量计以及设置在所述进气管路上的流量阀，所述第一流量计、所述流量阀与所述控制模块相连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该电子鼻还包括：设置在真空泵组上的速度传感器以及设置在所述抽气管路上的第二流量计，所述速度传感器、所述第二流量计与所述控制模块相连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述吸附解吸附单元采用EDU3便携式气体吸附解吸附装置。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述控制模块包括：开发电路板和与开发电路板相连接的辅助电路板；
所述开发电路板包括：微控制器及与所述微控制器相连接的外围电路，所述外围电路包括DAC、ADC、时钟、定时器、存储器及各种接口；
所述辅助电路板上设置有与所述真空泵组相连接的泵驱动器、与所述步进电机相连接的步进电机驱动器、与所述气体传感器阵列相连接的信号采样器、与所述吸附解吸附单元相连接的EDU控制器、与所述电磁阀组相连接的阀控制器。
第二方面，本发明实施例还提供一种电子鼻系统，包括：上位机和第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的电子鼻，所述上位机与所述电子鼻相连接。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的电子鼻及电子鼻系统，其中，该电子鼻包括：主电源、控制模块、气室、真空泵组、步进电机、设置在进气管路内的吸附解吸附单元、设置在进气管路上的进样阀、设置在抽气管路上的电磁阀组；气室内部设置有气体传感器阵列；真空泵组通过抽气管路与气室相连接；进气管路与气室相连接；主电源与控制模块相连接；气体传感器阵列、真空泵组、步进电机、吸附解吸附单元、电磁阀组分别与控制模块相连接；进样阀与步进电机相连接。因此，本发明实施例提供的技术方案，可以缓解或部分缓解现有技术中存在的结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度，能够改善用户体验。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电子鼻的示意图；
图2为本发明实施例提供的电子鼻的第一结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子鼻的第二结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电子鼻的应用结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子鼻系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的电子鼻存在结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度，基于此，本发明实施例提供的一种电子鼻及电子鼻系统，可以缓解或部分缓解现有技术中存在的结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度，能够改善用户体验。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电子鼻进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种电子鼻，可应用于呼吸气体检测设备领域，尤其适用于呼吸系统疾病、消化系统类疾病的临床检测以及家庭成员人体健康体征的监测，能够帮助家庭成员了解自己的身体健康状况。
具体的，如图1、图2和图3所示，该电子鼻包括：主电源1、控制模块2、气室3、真空泵组4、步进电机5、设置在进气管路内的吸附解吸附单元6、设置在进气管路上的进样阀7、设置在抽气管路上的电磁阀组8；所述气室内部设置有气体传感器阵列9；所述真空泵组通过所述抽气管路与所述气室相连接；所述进气管路与所述气室相连接；所述主电源与所述控制模块相连接；所述气体传感器阵列、所述真空泵组、所述步进电机、所述吸附解吸附单元、所述电磁阀组分别与所述控制模块相连接；所述进样阀与所述步进电机相连接。
具体的，所述主电源为直流电源，用于为控制模块提供工作电流。
进一步的，主电源采用可充电电池。本实施例中，所述主电源采用5V锂离子可充电电池，绿色环保，充电时间不超过8个小时，另配旅行充电器。
具体的，所述气室为密闭气室，气室设置有进气口和抽气口，进气口与进气管路相连接，抽气口与抽气管路相连接。
可选的，所述吸附解吸附单元采用EDU3便携式气体吸附解吸附装置。
进一步的，所述气体传感器阵列采用金属氧化物气体传感器阵列，具体的，所述气体传感器阵列TGS系列金属氧化物气体传感器阵列。
气体传感器阵列的选型可以根据检测浓度范围、敏感气体(标志气体)的种类确定。
进一步的，该电子鼻还包括：人机交互模块10，所述人机交互模块与所述控制模块相连接。
进一步的，所述人机交互模块包括：显示屏和/或键盘阵列。
具体的，本实施例中，所述人机交互模块包括：显示屏和键盘阵列，所述显示器与所述控制模块相连接；所述键盘阵列与所述控制模块相连接；
可选的，显示器采用TFT彩色液晶显示器。所述键盘阵列为矩阵键盘。
进一步的，还包括：气体采样装置13，所述气体采样装置与所述进气管路相连接。
具体的，所述气体采样装置通过所述进气管路与所述气室相连接。本实施例中，气室包括进气口、抽气口，气体采样装置采用气体采样袋，进气管路的一端连接气体采样袋，进气管路的另一端连接气室的进气口。
用户在使用该电子鼻对自己的呼吸气体进行检测之前，仅需要用气体采样袋收集空腹时的“吹气”，然后自动完成进样与检测，易于使用，并通过无创和低成本的操作过程完成对健康状况的检测与记录。
进一步的，该电子鼻还包括：设置在所述进气管路上的第一流量计以及设置在所述进气管路上的流量阀，所述第一流量计、所述流量阀与控制模块相连接，第一流量计用于采集进气管路的第一气体流量信息，并将采集到的第一气体流量信息发送至控制模块(具体的是微控制器)，控制模块根据接收的第一气体流量信息控制流量阀的开度大小以实现对进气管路的气体流量的调节。
通过设置第一流量计和流量阀，配合吸附解吸附单元实现对于较低浓度的气体的吸附富集，提高气体浓度后再进入气室，有利于提高测试精度。
进一步的，该电子鼻还包括：设置在真空泵组上的速度传感器以及设置在所述抽气管路上的第二流量计，所述速度传感器、第二流量计与控制模块相连接。具体的，所述速度传感器采用霍尔传感器。
第二流量计用于采集抽气管路的第二气体流量信息，并将采集到的第二气体流量信息发送至控制模块(具体的是微控制器)，控制模块根据接收的第二气体流量信息控制真空泵组的转速调节以实现对抽气管路的气体流量的调节。
速度传感器用于采集真空泵组的转速信号，并发送至控制模块的微控制器，微控制器根据接收的转速信号调节转速，具体的，微控制器包括比较器，比较器可以比较转速大小来反馈。
通过设置速度传感器、第二流量计，使控制模块在实现真空泵组转速调节的同时，对气路(包括抽气管路和进气管路)中气体的流动速度进行较为精确的控制，一方面适应“吸附富集”过程中气体吸附的速率，另一方面又能满足气体与气体传感器充分接触时传感器的响应时间，进一步提高检测精度。
进一步的，该电子鼻还包括：温度传感器14，所述温度传感器设置在所述气室内，用于采集气室内的气体传感器阵列的温度，所述温度传感器与所述控制模块相连接；
当然，需要说明的是，所述气室内还可以设置有湿度传感器(未示于图中)，用于采集气室内的湿度；所述湿度传感器与控制模块相连接。
进一步的，所述吸附解吸附单元上设置有第二温度传感器15，第二温度传感器与控制模块相连接，用于检测吸附解吸附单元的温度；具体的，所述第二温度传感器采用Pt100温度传感器。
进一步的，在本实施例中，进样阀为能进三个样气的六通阀。
需要指出的是，在其他实施例中，所述进样阀采用三通阀，三通阀为一进二出结构。三通阀的进口与气体采样装置相连接，三通阀的第一出口直接通过进气管路的第一进样管道直接进样，该第一进样管道适用于浓度高的气体，通过第一进样管道、气室的第一进气口直接进入气室，在气室中与处于加热状态的气体传感器阵列(Gas Sensor Array)接触；该过程称为直接进样状态；三通阀的第二出口连接进气管路的第二进样管道由吸附解吸附单元进行吸附富集(常温富集)，达到预设浓度时，将载气由载气口进入第二进样管道，将富集的标志物气体从PID控温状态下(控制模块可以控制EDU的温度)的吸附解吸附单元中带出并由气室的第二进气口进入气室，该过程称为吸附进样状态。
进一步的，该电子鼻还包括：开关电源16，所述开关电源与所述主电源相连接，所述开关电源为220V交流电源；
进一步的，该电子鼻还包括备用电池，备用电池采用太阳能电池；所述备用电池通过ATS转换开关与主电源相连接。
进一步的，该电子鼻还包括：与控制模块相连接的报警装置，所述报警装置采用声光一体化报警器。报警装置可以采用鸣音或灯光等提示气体超标、电池电量不足或泵停止等故障情况；
进一步的，控制模块设置有通讯单元，例如内置的蓝牙或WiFi，可通过数据线或蓝牙等通讯设施，电子鼻能够利用通讯单元接收上位机的控制信号、向上位机发送数据等；
进一步的，所述控制模块包括：开发电路板21和与开发电路板(简称开发板)相连接的辅助电路板22(简称拓展板)；
具体的，所述开发电路板包括：微控制器及与所述微控制器相连接的外围电路，所述外围电路包括DAC(Digital to Analog Converter，数模转换器)、ADC(Analog toDigital Converter，模数转换器)、时钟、定时器、存储器、电源输入及各种接口；
具体的，时钟具体为RTC(Real Time Clock，实时时钟)。定时器又称为计数器，用于计数和延时控制。存储器包括FLASH(闪存)存储器和SRAM(Static Random-AccessMemory，静态随机存取存储器)。各种接口包括串行接口、总线接口、音频接口。
进一步的，该外围电路还包括向量中断控制器(VIC)。
本实施例中，微控制器采用LPC2478单片机。具体的，微控制器是由NXP研发生产、基于ARM7TDMI-S内核的LPC2478单片机，它具有512KB片上FLASH程序存储器，98KB片内SRAM，双AHB总线系统，先进的向量中断控制器(VIC)，支持多达32个向量中断，优秀的真彩液晶控制器，支持STN和TFT显示屏的显示，具有包括USB Host、USB OTG、2通道CAN、SPI、2个SSP和4路UART控制器等在内的串行接口，以及3个I2C总线接口和I2S音频接口。此外，它还具有SD/MMC存储卡接口、10位ADC、10位DAC、2个PWM模块、带有独立电源的实时时钟(RTC)、4个通用定时器/计数器模块以及丰富的、可灵活配置上拉/下拉电阻的GPIO引脚。可以说，LPC2478单片机优越的性能与灵活多样的外围模块设计为其在医疗仪器与检测设备中的应用奠定了扎实的基础。
所述辅助电路板上设置有与所述真空泵组相连接的泵驱动器、与所述步进电机相连接的步进电机驱动器、与所述气体传感器阵列相连接的信号采样器、与所述吸附解吸附单元相连接的EDU控制器、与所述电磁阀组相连接的阀控制器；当然，上述设置在气室内的温度传感器与所述信号采集器相连接；
需要说明的是，泵驱动器、步进电机驱动器、信号采样器、EDU控制器、阀控制器均分别与微控制器相连接，均受到微控制器的控制。
所述泵驱动器为D/A控制真空泵驱动器，泵驱动器的输入端连接微控制器的DAC的输出端，泵驱动器的输出端连接真空泵组的输入端，真空泵组的输出端连接气室的抽气口；步进电机驱动器为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)步进电机驱动器，步进电机驱动器的输入端连接微控制器的PWM模块的输出端，步进电机驱动器的输出端连接步进电机的输入端，步进电机的输出端连接步进进样阀；信号采样器可以通过接口(例如串行接口、总线接口等信号接口)与微控制器相连接，所述信号采集器采用多通道数据采集卡。阀控制器采用阀位控制器。
本实施例中，所述步进电机驱动器采用可驱动步进电机和直流电机的L298N芯片。
所述步进电机用于接收微控制器通过步进电机驱动器发送的切换信号，驱动所述进样阀切换进样状态。
进一步的，所述气室内设置有加热器，加热器与控制模块相连接，加热器用于为气体传感器阵列进行加热。
该拓展板还包括：与所述加热器相连接的气体传感器加热控制器；气体传感器加热控制器用于控制加热器为气体传感器阵列进行加热。
进一步的，真空泵组包括多个真空泵，用于对气室的气体流量进行快速调节和清除。
电磁阀组包括多个电磁阀，多个电磁阀可以设置在电子鼻的气路系统中，例如进气管路，抽气管路等。
进一步的，该电子鼻还包括：半导体制冷器，用于为气室降温，半导体制冷器的输出端位于气室内，半导体制冷器的输入端位于气室外，半导体制冷器的输入端与控制模块相连接。
通过设置半导体制冷器减轻了温度过高对反应室内的气体传感器精度及灵敏度的影响，从而降低了温度变化对电子鼻的测量形成巨大的干扰，提高了电子鼻的稳定性和测量精度。
为了便于理解，下面以真空泵组包括真空泵1、真空泵2两个真空泵(可以实现对气室气体流量的快速调节和清除功能)、电磁阀组包括电磁阀1(这里设置在第一进样管道)和电磁阀2(设置在第二进样管道)为例并结合图4所示的电子鼻的应用框图进行说明：
其中，开发电路板为SmartARM2400开发板，拓展板上是外围控制电路，以实现对气路硬件模块的控制和模拟信号的前置处理等功能。气路硬件模块包括吸附解吸附单元EDU、真空泵、六通阀、电磁阀、步进电机、气室(内部设置有TGS系列金属氧化物气体传感器阵列)以及气体采样袋等。
该电子鼻仪器采用的适于嵌入式系统的微控制器是由NXP研发生产、基于ARM7TDMI-S内核的LPC2478单片机。
系统设计中，主要应用到LPC2478单片机的功能模块有彩色液晶控制器、RTC、PWM、USB Host、SD/MMC控制器、ADC、DAC、UART、Timer、GPIO等。将LPC2478单片机的各种控制、输入模块通过信号接口与拓展板上的信号采样器(包括气体、温度采样电路)、D/A控制真空泵驱动器、PWM步进电机驱动器、EDU控制器、气体传感器加热控制器以及电磁阀控制模块相互连接，从而构成整台电子鼻的硬件基础。整台电子鼻是由220V的开关电源供电。
该电子鼻对人体呼吸气体的检测主要是通过高效的气路及其控制得以实现的，其实现气体检测功能基本的检测原理与流程具体如下：对于进样的气体，该电子鼻有两种不同的检测手段：对于较高浓度的气体，步进电机驱动六通阀切换至“直接进样”状态，即气体由进样口进入气室，在气室中与处于加热状态的金属氧化物气体传感器阵列(Gas SensorArray)接触；而对于较低浓度的气体，步进电机驱动六通阀切换至“吸附进样”状态，即气体从进样口进入气路之后，在吸附解吸附单元(EDU)中进行富集(常温)，并在富集完毕之后，载气由载气口进入将标志物气体从PID控温状态下的EDU中带出，并进入气室。在采样过程中需要LPC2478对气路状态(六通阀切换、EDU控温、真空泵抽气速率与气体传感器阵列信号采样等)进行全程监控与测量，并通过外接的TFT液晶显示器、键盘阵列等人机交互模块与用户实现友好的交互。
在对呼吸气体检测的实际应用中，气体传感器的选择与气室的制作是该仪器设计的关键，表1列出的是气体传感器的选型表，敏感气体与相应的气体浓度检测范围。
表1气体传感器的选型表
在实际的人体呼吸气体中，标志气体的浓度是比较低的，然而电子鼻检测技术的应用，能够显著地降低仪器对标志气体的检测下限，约为0.1～0.5ppm。在单个传感器无法完成对低浓度气体的检测时，传感器阵列检测技术、EDU高效富集作用和气体在气路中流动速度的优化都能帮助仪器完成对呼吸气体检测的任务。
本发明实施例提供的电子鼻，包括：主电源、控制模块、气室、真空泵组、步进电机、设置在进气管路内的吸附解吸附单元、设置在进气管路上的进样阀、设置在抽气管路上的电磁阀组；气室内部设置有气体传感器阵列；真空泵组通过抽气管路与气室相连接；进气管路与气室相连接；主电源与控制模块相连接；气体传感器阵列、真空泵组、步进电机、吸附解吸附单元、电磁阀组分别与控制模块相连接；进样阀与步进电机相连接。因此，本发明实施例提供的技术方案，可以缓解或部分缓解现有技术中存在的结构复杂、价格较高、使用不便、检测精度不高的问题，影响用户的使用体验度，能够改善用户体验。此外，该电子鼻还能够在脱离PC机的情况下，提供友好的图形用户交互接口(GUI)，使用户通过自己的操作就能掌握并记录自己的身体健康状况。
实施例二：
如图5所示，本发明实施例提供了一种电子鼻系统，包括：上位机500和实施例一提及所述的电子鼻600，所述上位机与所述电子鼻相连接。
具体的，所述上位机可以是移动终端、个人电脑或者远程服务器，用于对电子鼻采集的数据进行分析处理，得到诊断结果。在检测得到气体信号之后，需要上位机(当然在其他实施例中也可以直接由LPC2478)对数据进行主成份分析(PCA)，通过数学建模的方法，并将数据变换为在两维主成份坐标系中的“点群”，利用这些点群，对样本气体中的主成份进行聚类判断。
需要说明的是，在气体进样控制流程中包括直接进样过程与吸附进样过程，两个过程的切换是基于对气体的定性判断。同时，气路切换是由上位机控制和/或LPC2478单片机控制步进电机带动六通阀实现的。
通过设置上位机可以实现远程控制，扩大了应用距离。
吸附进样过程相比于直接进样过程增加了对EDU的温度控制，并分阶段实现对低浓度样本气体的检测。而在进样过程结束之后，上位机或控制模块通过定时器、配合半导体制冷器执行“降温延时”，以及控制真空泵组执行“冲洗气路”流程，为下一次进样做准备。
最后，上位机可以将根据获取的气体传感器阵列输出的响应值生成T(时间)-C(浓度)坐标系绘图结果并反馈至微控制器，由微控制器将通过TFT液晶显示器进行显示。
该采样过程是由LPC2478定时产生中断实现的。传感器响应曲线将在上位机的“数据分析”的第一页重现，并对一次采样结束之后的数据作主成份分析，在标准气体实验的基础上，可以通过该分析过程判断出样本呼吸气体中的主要成分，并将判断结果发送至LPC2478，由其显示在液晶显示器的屏幕上。
微控制器还可以通过“数据传输”功能，可以把传感器阵列对样本气体的响应值存储记录下来，在USB Host控制器的管理下，将需要记录的数据值写入USB设备中，这些数据可以作为PC(个人计算机)人工神经网络(ANN)分析的原始数据，在提供训练案例的前提下，也希望PC(上位机)通过ANN分析能给出更为准确的诊断结果。上位机也可以对SD卡读写数据，其中记录了每一次样本气体分析的数据和PCA分析的结果，这有利于为用户形成长期观察的病历记录。通过UART，电子鼻与PC相连接，在PC上利用自己开发编写的串口通讯软件对电子鼻的运行状态进行实时监控，并以数据库的形式对这些数据进行管理。
以上过程在涉及到具体操作时，电子鼻系统都将利用LPC2478强大的彩色液晶控制器与用户实现交互，使整个呼吸气体检测的过程透明化，用户可以通过电子鼻系统的提示，经过简单的操作完成对身体健康状况的监测。
通过人体的体液检测健康状况，这在临床应用中已非常成熟，也确实为诊断过程提供了十分宝贵的信息，然而体液检测一方面需要依赖于检测试剂，成本较高，另一方面大部分检测手段基于“有创”过程，均不适合进行较高频率的检测。作为身体健康状况的另一条反映途径，人体的呼吸气体(肺呼吸气体与消化道挥发气体)也能反映一些重要的生理过程与代谢信息，且检测的方法可以在一定程度上弥补前者的不足。
本发明实施例提供的电子鼻系统的目的是利用上位机对电子鼻的气体检测信号的分析与判别。
本电子鼻系统可以应用于呼吸系统、消化系统类疾病的临床检测以及家庭成员人体健康体征的监测，并主要着眼于检测人体呼吸气体中的醇类、醚类、芳香烃类、醛类，酮类及酯类等气体化合物和由人体消化道挥发出的气体硫化物、胺类化合物等的含量，从而为酗酒、吸烟人群以及呼吸道、胃肠道不适人群的健康状况作直观和方便的检查。系统在线实现对气体检测信号的主成份分析(PCA)，而由于需要大量的样本训练过程，故系统将人工神经网络(ANN)对气体进一步分析的原始数据通过USB Host写入U盘中，以便于数据的移植，而将数据拷贝至SD存储卡中，则便于将用户长期观察的结果存档。
该系统中的电子鼻是通用人体呼吸气体检测仪器，其定位于呼吸系统、消化系统类疾病的临床检测以及家庭使用，为那些长期酗酒、吸烟和因此导致呼吸道、胃肠道不适的人群以及其他生理性、病理性胃肠道不适或炎症的用户群体设计，该电子鼻采用了NXP最新研发的LPC2478微处理器，充分利用其彩色液晶控制器、内部ADC、DAC、PWM、Timer等功能模块，完成对呼吸气体的检测，并可以由该系统的上位机基于PCA的诊断分析，并可以结合USBHost与SD读写控制器完成数据的移植与传输，使整个电子鼻系统的功能得到完善。
用户在使用该电子鼻系统对呼吸气体进行检测之前，只需要用气体采样袋收集呼吸时的“吹气”，然后按照显示器操作的提示完成进样与检测，易于使用，并通过无创和低成本的操作过程完成对自身健康状况的检测与记录。
本发明实施例提供的电子鼻系统，与上述实施例提供的电子鼻具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述装置实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电子鼻，其特征在于，包括：主电源、控制模块、气室、真空泵组、步进电机、设置在进气管路内的吸附解吸附单元、设置在进气管路上的进样阀、设置在抽气管路上的电磁阀组；所述气室内部设置有气体传感器阵列；所述真空泵组通过所述抽气管路与所述气室相连接；所述进气管路与所述气室相连接；所述主电源与所述控制模块相连接；所述气体传感器阵列、所述真空泵组、所述步进电机、所述吸附解吸附单元、所述电磁阀组分别与所述控制模块相连接；所述进样阀与所述步进电机相连接。
2.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，还包括：人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制模块相连接。
3.根据权利要求2所述的电子鼻，其特征在于，所述人机交互模块包括：显示屏和/或键盘阵列。
4.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，还包括：气体采样装置，所述气体采样装置与所述进气管路相连接。
5.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，还包括：温度传感器，所述温度传感器与所述控制模块相连接；所述温度传感器设置在所述气室内。
6.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，还包括：设置在所述进气管路上的第一流量计以及设置在所述进气管路上的流量阀，所述第一流量计、所述流量阀与所述控制模块相连接。
7.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，还包括：设置在真空泵组上的速度传感器以及设置在所述抽气管路上的第二流量计，所述速度传感器、所述第二流量计与所述控制模块相连接。
8.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，所述吸附解吸附单元采用EDU3便携式气体吸附解吸附装置。
9.根据权利要求1所述的电子鼻，其特征在于，所述控制模块包括：开发电路板和与开发电路板相连接的辅助电路板；
所述开发电路板包括：微控制器及与所述微控制器相连接的外围电路，所述外围电路包括DAC、ADC、时钟、定时器、存储器及各种接口；
所述辅助电路板上设置有与所述真空泵组相连接的泵驱动器、与所述步进电机相连接的步进电机驱动器、与所述气体传感器阵列相连接的信号采样器、与所述吸附解吸附单元相连接的EDU控制器、与所述电磁阀组相连接的阀控制器。
10.一种电子鼻系统，其特征在于，包括：上位机和如权利要求1-9任一项所述的电子鼻，所述上位机与所述电子鼻相连接。
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