CN115919289A - 一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，涉及到医疗设备技术领域，包括便携式检测仪主体，便携式检测仪主体内包括进气模块、检测模块、消杀模块、排气模块、充电模块以及功能模块，其中，检测模块包括检测腔、传感器阵列以及传感器信号采集电路模块，传感器阵列设置于检测腔内，并包括多个用于进行氧化还原反应的MEMS气体传感器。本发明结构合理，能够采用吹气方式进行病毒检测，测试便捷，结果输出快、准确率高、单次使用成本低，适用于社会面快速筛查使用，尤其适用于人员停留时间短、人流量大的场所，如社区、学校、高速路口以及机场等公共场所，从而能够提高检测效率，以避免产生人员拥挤、排队等候而影响正常的生活。

Description

一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器。

背景技术

新型冠状病毒感染可引起呼吸道传染，其可以通过空气飞沫和接触进行传播，现有检测方法主要是抗原抗体法、核酸检测法、肺部造影法等。然而这些检测方法检测成本高、流程复杂、抗原抗体法窗口期短、检测后需要数小时才能得到结果。此外，新型冠状病毒感染的抗原检测虽然速度较快，也耗时十几分钟。

为此，本申请提供了一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器来满足解决上述问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，能够采用吹气方式进行病毒检测，一方面，该方法测试便捷，结果输出快、准确率高、单次使用成本低；另一方面，该检测仪器适用于社会面快速筛查使用，尤其适用于人员停留时间短、人流量大的场所，如社区、学校、企业、高速路口、机场、地铁等公共场所，从而能够提高检测效率，以避免产生人员拥挤、排队等候而影响正常的生活。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，包括便携式检测仪主体，所述便携式检测仪主体内包括进气模块、检测模块、消杀模块、排气模块、充电模块以及功能模块，其中，所述检测模块包括检测腔、传感器阵列以及传感器信号采集电路模块，所述传感器阵列设置于检测腔内，并包括多个用于进行氧化还原反应的MEMS气体传感器。

作为进一步的优选方案，所述进气模块包括进气口，进气口构造于所述便携式检测仪主体的顶部，并通过通气管道与便携式检测仪主体内所述检测模块的检测腔连通。

作为进一步的优选方案，所述MEMS气体传感器至少包括MEMS气体压力传感器和MEMS气体检测传感器。

作为进一步的优选方案，所述MEMS气体检测传感器包括气敏材料、电极引线和引出电极。所述电极引线连接所述气敏材料和引出电极。

作为进一步的优选方案，所述传感器信号采集电路模块包括单片机、采样电路、Nbiot通讯模块以及蓝牙通讯模块。

作为进一步的优选方案，所述采样电路包括敏感材料、采样电阻、信号放大模块和单片机。

作为进一步的优选方案，所述充电模块包括可充电电池，并连接有充电口，充电口设于便携式检测仪主体上。

作为进一步的优选方案，所述功能模块包括功能按键模块，所述功能按键模块设置于电路板上，且便携式检测仪主体的外缘面分别设有上述按键模块对应的求助键、电源键、静音键、灭菌键以及扫描/切换键。

综上，本发明的技术效果和优点：

1、本发明结构合理，能够采用吹气方式进行病毒检测，一方面，该方法测试便捷，结果输出快、准确率高、单次使用成本低；另一方面，该检测仪器适用于社会面快速筛查使用，尤其适用于人员停留时间短、人流量大的场所，如社区、学校、企业、高速路口、机场、地铁等公共场所，从而能够提高检测效率，以避免产生人员拥挤、排队等候而影响正常的生活，且单次使用成本高、体积小便于携带，利于推广使用。

 2、本发明，相对于国外基于GCMAS技术通过呼出气检测实现新型冠状病毒感染筛查的设备，本申请基于微型MEMS器件阵列实现人体呼出气体成分的检测，从而实现筛选，单次使用成本高、体积小便于携带，且检测效率高，利于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为便携式新型冠状病毒感染检测仪器的结构示意图；

图2为便携式新型冠状病毒感染检测仪器的内部模块示意图；

图3为便携式新型冠状病毒感染检测仪器的MEMS气体检测传感器的结构示意图；

图4为便携式新型冠状病毒感染检测仪器的数据传输原理示意图；

图5为便携式新型冠状病毒感染检测仪器的传感器信号采集电路模块中的采样电路的示意图。

图中：1、便携式检测仪主体；101、显示屏；102、进气口；103、求助键；104、电源键；105、静音键；106、充电口；107、灭菌键；108、扫描/切换键；2、进气模块；3、检测模块；4、消杀模块；5、排气模块；6、充电模块；7、功能模块。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：参考图1与图2所示的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，包括便携式检测仪主体1，便携式检测仪主体1上安装有显示屏101，可通过显示屏101来显示待检测人员是否携带新型冠状病毒感染病毒，此外，所述显示屏101还可用于显示所述检测仪的当前状态，如信号、蓝牙、电量、日期等，具体实施时，本实施例中，显示屏101为优选OLED显示装置，具有抗震性能好、失真率低、工艺简单、成本低的特点。

所述便携式检测仪主体1为类似手机的便携式结构，其内主要包括进气模块2、检测模块3、消杀模块4、排气模块5、充电模块6、功能模块7。下面将根据本实施例来对便携式检测仪主体1内的多种模块进行说明：

一、进气模块2包括进气口102，进气口102构造于所述便携式检测仪主体1的顶部，并通过通气管道与便携式检测仪主体1内连通，用于待测人员吹气，使得气体能够通过气体通道进入便携式检测仪主体1内，从而进行检测，而用于连接便携式检测仪主体1与进气口102的气体通道为圆柱形通道，内部设有单向阀，通过单向阀的设置能够保证气体单向进入检测模块3对应设置检测腔内而不会流出，从而提高检测效率。具体实施时，进气口102通过插接配合有可伸缩的吹气管配件，可方便收缩来进行收纳，并在使用时能够伸长，来与进气口102连接，以用于吹气检测，且为了避免交叉感染，该吹气管配件为一次性的，同时，该吹气管配件的内部还可设有呼吸气体预处理装置，以用于过滤与新冠检测无关的气体。

二、检测模块3除了上述的检测腔外，还包括传感器阵列和传感器信号采集电路模块。具体的，检测腔为一个长方体空间，用于存储所述待检测气体。而上述传感器阵列设置于检测腔内，并包括多个MEMS气体传感器，每个MEMS气体传感器均可以进行氧化还原反应，改变所述MEMS气体传感器的电阻率，从而检测气体，以对待检测气体进行识别，达到检测人员是否携带新型冠状病毒感染病毒的效果。

具体的，MEMS气体传感器至少包括MEMS气体压力传感器和MEMS气体检测传感器两种。其中，MEMS气体压力传感器用于在待检测气体具有一定压力时进行检测，保证待检测人员从进气口102吹入气体时来对气体进行检测，从而避免了正常气体流动时带来的检测误差。具体实施时，检测模块还可包括摄像头，可将该摄像头安装于便携式检测仪主体1外，并位于远离显示屏101的一侧，以用于扫描待检测人员的识别码，该识别码包括但不限于核酸码，以达到加速检测的目的。

配合图3，所述MEMS气体检测传感器包括气敏材料、电极引线和引出电极。所述电极引线连接所述气敏材料和引出电极，气敏材料在接触到气体时能够产生电信号，并通过引出电极将电信号导出。具体实施时，当气体进入检测腔后，由于气体具有不同的组成和结构，其与石墨烯在不同的模式进行交互，石墨烯吸附目标气体后，目标气体进行氧化还原反应，从而改变气敏材料的电阻率，产生电压信号，其中，气敏材料为敏感材料，包括但不限于负载了金、铂、钯等贵金属的石墨烯材料，其中，所述贵金属起到催化剂的作用，可以降低氧化还原反应的反应能级，与传统石墨烯材料相比，负载贵金属的石墨烯材料具有选择性好、灵敏度高的优点。

上述传感器信号采集电路模块包括单片机、采样电路、Nbiot通讯模块（直接向服务器传输数据）和蓝牙通讯模块（将数据传输至手机APP，再传输至服务器）。其中，所述单片机通过电压信号分析，可以得出待检测气体的浓度，从而实现人体呼出气体组分及浓度的计算。所述Nbiot通讯模块和蓝牙通讯模块可以将数据传输到云服务器，而云服务器则能够通过算法进行分析，判定测试者是否为新型冠状病毒感染，并可将判定结果传输到便携式检测仪主体1，以通过显示屏101进行显示。

具体实施时，配合图4所示，所述Nbiot通讯模块可以直接将数据传输至云服务器，当所述便携式新型冠状病毒感染检测仪器携带手机卡时，其可以通过Nbiot通讯模块将数据传输至服务器。当所述便携式新型冠状病毒感染检测仪器未携带手机卡时，所述蓝牙通讯模块可以将所述便携式新型冠状病毒感染检测仪器与志愿者的手机进行连接，所述手机可以通过4G、5G或者WiFi信号将数据传输至服务器。数据传输至服务器后，用户、志愿者可以用手机APP通过云服务器查看检测信息，而企业的管理员等也可以通过电脑端从云服务器查阅信息。

另外的，配合图5所示，传感器信号采集电路模块中的采样电路包括敏感材料、采样电阻、信号放大模块和单片机。其中，敏感材料的一端连接3.3V电压，另一端与采样电阻相连接，且采样电阻包括用于与敏感材料连接的接入端，以及接地端。而其中的信号放大模块则包括左端和右端，左端与单片机连接，右端则与所述敏感材料和采样电阻的共同端相连接，从而形成整个采用电路。

三、排气模块5包括气泵和排气孔，气泵通过管道与上述的检测腔连接，能够在检测出测结果后，通过管道将检测腔的剩余气体抽出，并利用排气孔将气体排出便携式检测仪主体1外，以供后续使用。

四、消杀模块4包括消杀腔和紫外消杀灯。其中，消杀腔为长方体空间，并与上述检测腔通过通道连接。而紫外消杀灯设置于所述消杀腔，用于对检测过后的气体进行消杀从而完成下一个检测的准备工作。具体实施时，还可在消杀腔内设置消杀棉，以提高消毒效果。

此外，当所述待检测人员吹的气体量很大时，待检测气体可以流经检测腔并直接进入消杀腔，从而减轻所述检测腔的气体压力。

五、充电模块6包括可充电电池，并连接有充电口106，充电口106设于便携式检测仪主体1上，具体实施时，可选用但不限于可充电锂电池，主要用于对便携式检测仪主体1进行功能，以保证其正常使用。

六、功能模块7包括功能按键模块，所述功能按键模块设置于电路板上，从而实现各个功能，具体实施时，所述功能按键模块包括灭菌键模块、扫描/切换键模块、求助键模块、电源键模块和静音键模块。所述扫描/切换键模块电性连接摄像头，并通过扫描模块来扫描待检测人员的检测码，通过切换模块来切换测试者信息。相对应的，便携式检测仪主体1的外缘面分别设有上述按键模块对应的求助键103、电源键104、静音键105、灭菌键107以及扫描/切换键108。

工作原理：该便携式新型冠状病毒感染检测仪器，在使用时，先将一次性的吹气管配件固定于便携式检测仪主体1的进气口102上，让待测人员通过吹气管配件来向进气口102内吹气，使得气体通过气体通道进入检测腔并存储于检测腔内，此时，便携式检测仪主体1内检测模块中的MEMS气体压力传感器感受到气体压力进行响应，驱使MEMS气体检测传感器开始对所述待检测气体进行检测，具体的，由于MEMS气体检测传感器的敏感材料，本实施例中为贵金属负载的石墨烯材料吸附目标气体后，而气体具有不同的组成和结构，因此，在与石墨烯在不同的模式进行交互时，石墨烯在吸附目标气体后，能够对目标气体进行氧化还原反应，从而改变敏感述料的电阻率，产生电压信号，而单片机通过电压信号分析，可以得出待检测气体的浓度，从而实现人体呼出气体组分及浓度的计算。

然后，所述Nbiot通讯模块和蓝牙通讯模块将数据传输到云服务器，所述云服务器通过算法分析，判定测试者是否为新型冠状病毒感染患。具体的，当检测结果结果大于或等于某个阈值，则表示该测试者为新冠病毒携带者，当检测结果小于某个阈值时，表示该测试者不携带新冠病毒。最后，所述云服务器将判定结果传输到所述检测仪，并通过显示屏101显示。在该次检测完成后，所述电机将所述检测腔的气体抽走，并通过排出口排除，所述检测仪即可进行下一次检测。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，包括便携式检测仪主体（1），其特征在于：所述便携式检测仪主体（1）内包括进气模块（2）、检测模块（3）、消杀模块（4）、排气模块（5）、充电模块（6）以及功能模块（7），其中，所述检测模块（3）包括检测腔、传感器阵列以及传感器信号采集电路模块，所述传感器阵列设置于检测腔内，并包括多个用于进行氧化还原反应的MEMS气体传感器。

2.根据权利要求1所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述进气模块（2）包括进气口（102），进气口（102）构造于所述便携式检测仪主体（1）的顶部，并通过通气管道与便携式检测仪主体（1）内所述检测模块（3）的检测腔连通。

3.根据权利要求1所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述MEMS气体传感器至少包括MEMS气体压力传感器和MEMS气体检测传感器。

4.根据权利要求3所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述MEMS气体检测传感器包括气敏材料、电极引线和引出电极，所述电极引线连接所述气敏材料和引出电极。

5.根据权利要求1所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述传感器信号采集电路模块包括单片机、采样电路、Nbiot通讯模块以及蓝牙通讯模块。

6.根据权利要求5所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述采样电路包括敏感材料、采样电阻、信号放大模块和单片机。

7.根据权利要求1所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述充电模块（6）包括可充电电池，并连接有充电口（106），充电口（106）设于便携式检测仪主体（1）上。

8.根据权利要求1所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：所述功能模块（7）包括功能按键模块，所述功能按键模块设置于电路板上，且便携式检测仪主体（1）的外缘面分别设有上述按键模块对应的求助键（103）、电源键（104）、静音键（105）、灭菌键（107）以及扫描/切换键（108）。

9.根据权利要求1所述的一种便携式新型冠状病毒感染检测仪器，其特征在于：其使用方法如下：先将一次性的吹气管配件固定于便携式检测仪主体（1）的进气口（102）上，让待测人员通过吹气管配件来向进气口（102）内吹气，使得气体通过气体通道进入检测腔并存储于检测腔内，此时，便携式检测仪主体（1）内检测模块中的MEMS气体压力传感器感受到气体压力进行响应，驱使MEMS气体检测传感器开始对所述待检测气体进行检测，由于MEMS气体检测传感器的敏感材料，由贵金属负载的石墨烯材料吸附目标气体后，而气体具有不同的组成和结构，因此，在与石墨烯在不同的模式进行交互时，石墨烯在吸附目标气体后，能够对目标气体进行氧化还原反应，从而改变敏感述料的电阻率，产生电压信号，而单片机通过电压信号分析，可以得出待检测气体的浓度，从而实现人体呼出气体组分及浓度的计算。

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