[发明专利]电子鼻气路程序控制系统

说明书

本发明涉及一种早期肺癌筛查的电子鼻气路程序控制系统，主要用于控制电子鼻系统下位机的样本气体的反应过程。电子鼻肺癌早期诊断系统，其利用人体呼出气体中包含的挥发性有机物对肺癌进行筛查。本发明提出了一种利用单片机实现程序控制气体反应的电路系统，能够对电磁阀和抽气泵进行精确的定时控制，对反应进程进行实时显示，对反应时间进行编程设置，使电子鼻硬件系统更加简化，有利于减小测量误差。

【技术领域】

本发明涉及一种电子鼻气路程序控制系统，属于医疗诊治仪器领域，具体涉及一种用于早期肺癌筛查的电子鼻采集气路定时控制的装置。

【背景技术】

癌症是全球人类发病和死亡的主要原因，近年来，平均每年约有1400万新发癌症病例和820万例癌症相关死亡。其中，肺癌、乳腺癌(女性)、结肠直肠癌和胃癌占所有新增癌症病例的40％，在导致死亡的所有癌症中，肺癌占据第一位。如果能及早发现肺癌并进行积极有效地治疗，患者5年生存率能极大提高，如Ⅰ期肺癌患者一年生存率为87％，而Ⅳ期肺癌患者一年生存率仅为19％，如果能及早发现肺癌并进行积极有效地治疗，患者五年生存率能极大提高。此外，肺癌患者生存率和诊断时肺癌所处阶段显著相关，Ⅰ期肺癌患者比Ⅳ期肺癌患者一年生存率高4～5倍。因此，对肺癌高风险人群展开广泛的筛查和诊断格外重要。

传统的早期肺癌检测技术包括：气象色谱-质谱、离子转移反应质谱、选择离子流动管质谱、离子迁移谱等，这些分析方法灵敏、准确，但也存在诸多限制，如设备昂贵、复杂，需要专业人员的操作，有些需要对呼气预浓缩等等。近年来，研究发现基于呼气的电子鼻系统可用于早期肺癌诊断，具有无创、检测方便、费用低廉、操作简单等优势。呼气中的挥发性有机化合物是诊断肺癌的重要标志物，对于使用呼气中的挥发性有机化合物(VOCs)来进行肺癌诊断的研究已经进行了多年，但是研究手段大多为气象色谱、质谱等技术，这些技术同样在推广性、灵活性和检测花费等方面存在限制。近年来，基于电子鼻的VOCs检测技术用于检测肺癌获得了良好的成果。

本发明涉及的是电子鼻系统下位机中采样气体的定时控制过程，使得采样气体能够充分与气体传感器进行反应。对电子鼻气体反应过程进行定时控制方法很多，比如采用时间继电器设计控制系统或采用电子线路设计控制系统等，这些方法存在操作设置不便，难于进行精准控制且不利于系统的小型化设计。本发明提出了一种利用单片机进行可编程定时控制气体反应的电路系统，对电磁阀和抽气泵进行精准的定时控制，对反应进程进行实时显示，对反应时间进行编程设置，使电子鼻硬件系统更加简化，便于设计电子鼻一体化机，有利于进一步提高测量精度。

【发明内容】

综上所述，针对电子鼻发展的需求，本发明提出了一种利用单片机实现程序控制气体反应过程的电路系统。通过对电磁阀和抽气泵进行精确的定时控制，实现对测量气体的稳定控制，并对采样气体的反应进程进行实时显示，对样本气体反应时间进行编程设置，使电子鼻硬件系统更加简化，提高了测量精度，降低了硬件成本。

为实现智能定时并安全的控制肺癌筛查电子鼻系统的气体反应进程，本发明专利设计了一种利用单片机控制电子鼻系统气路过程的程序控制系统，该系统包括单片机系统(11)、显示系统(12)、键盘系统(13)、气泵控制(14)、气阀控制(15)以及电源系统(16)；单片机系统作为电子鼻气路定时控制的核心，通过对电磁阀和抽气泵进行可编程定时控制，实现对电子鼻采集气路的精确定时控制，进而达到控制气体反应时间的目的，并对反应进程进行实时显示。其中电磁阀工作电压为DC24V，抽气泵工作电压为AC220V@50Hz。

本发明的具体控制方法如下：

1、电子鼻系统得电后进入开机预热准备过程，单片机系统打开电磁阀的空气端口，抽气泵开始运行并以6L/min额速度将空气泵入气室，气室内的空气与传感器阵列发生反应并达到稳定状态，该过程通常需要30～80秒，该阶段可称为预热准备阶段，简称ST1，然后电子鼻系统进入测量循环。