基于呼出气体检测肺癌和肠道疾病的电子鼻仪器设计
发布时间：2021-08-13 04:23
肺癌是全球恶性肿瘤中最常见的恶性肿瘤之一,它是恶性肿瘤中死亡率最高的,近年来由于诸多因素导致发病率有逐年上升的趋势。此外,溃疡性结肠炎、肠癌、消化道出血、肠易激综合征、肠梗阻等肠道疾病也随着人们生活压力的增大而频频出现。传统的肺癌和肠道疾病检测方法往往费用昂贵、检测不方便且对人体有一定的伤害。利用呼出气体检测人体疾病是一种快速、无创、便捷的疾病检查方法。本论文的工作主要包括呼出气体检测肺癌电子鼻仪器的硬件及软件开发和检测呼出气体氢和甲烷仪器的软件开发。本论文的主要工作和创新点包括:1、完成了呼出气体检测肺癌的电子鼻阵列式传感器的优化设计本论文针对呼出气体中具有特定VOCs的肺癌标志物,提出了气体传感器阵列的优化设计方法,根据传感器阵列优化设计了检测气室以及特殊的气路结构。提高了传感器对于呼出气体中VOCs的敏感性和特异性。2、完成了基于呼出气体检测肺癌的电子鼻仪器硬件及软件设计设计了气体检测电路与控制电路、电子鼻仪器以及数据分析上位机软件。该电子鼻仪器对呼出气体中的肺癌标志物检测下限达到2ppb;使用电子鼻仪器对医院门诊的8例肺癌患者和22例健康人的呼气样本进行检测,使用上位机软件诊断...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?３传感器实物照片??
第二章检测肺癌标志物的ＭＯＳ传感器阵列设计??选择好传感器后，需要将传感器焊接至ＰＣＢ板上后再和放入气室。传感器的??ＰＣＢ如图２．?２所示，实物图如图２．?３所示。??．＃…广一，』ｓｓｐｍａ??靈翻ｊ??图２．?２传感器测试电路的ＰＣＢ图??将１０个ＭＯＳ传感器分别焊接至ＰＣＢ上，得到如图２．?３所示的传感器阵列实??物图。??…奪丄??…“龜??图２．?３传感器实物照片??以上这些Ｍ０Ｓ气体传感器，不同的型号之间敏感特性不同，而且每个传感器??对于不同种类的敏感气体敏感特性也有较大的差异。下面以ＴＧＳ２６００为例，介绍??这些Ｍ０Ｓ传感器的敏感特性。ＴＧＳ２６００的加热阻抗为８３Ｑ，理想的检测范围１？??３０ｐｐｍ。下图给出了它在氢气、乙醇、异丁烷、一氧化碳、甲烷气体下的特性曲??线。Ｙ轴是待测气体下的传感器阻值（Ｒｓ）和空气中传感器的阻值（Ｒｏ）的比值。??相同浓度气体下，传感器的这个值越小表明该传感器对于该气体敏感性越好。由??图２．４可知ＴＧＳ２６００对于ｌＯｐｐｔｒｉ浓度以上的氢气、乙醇、异丁烷、一氧化碳、甲??烷气体均有较好敏感性；对于ｌＯｐｐｍ以下浓度的甲烷敏感性则不如另外４种气体??的敏感性。另外，需要说明的是图２．?４只测了这几种气体，并不代表该传感器只??对这几种气体敏感。??１４??
?１００??Ｇａｓ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（ｐｐｍ）??图２．?４?ＴＧＳ２６００的特性曲线??２．２．２气室模块设计??设计好传感器阵列后需要设计一个能装载传感器的气室，气室的作用是让被??测气体与传感器敏感材料表面接触反应的。本电子鼻仪器在设计的前期使用了许??多的气室方案，发现影响仪器性能的两个关键因素是气室的气密性和气室的体??积。气室的气密性好坏对于传感器的响应有着很大影响：若传感器气密性不好一??方面会影响整个气路的流速控制，而流速的控制又传感器的响应；另一方面气室??的气密性不好可能导致待测气体被稀释以致测不出响应。因此气室的设计要求需??要满足气室腔体积尽量小、密封性好、安装方便等要求。??下图是我们实验室之前的定制的？款片状组合气室，它采用５块聚四氟乙烯??板制作而成。将它们依次拼接后的结构图如图２．?５所示。??暑遂，??图２．?５片状结构气室正面图（左）；背面图（右）??１５??
本文编号：3339736
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?３传感器实物照片??
第二章检测肺癌标志物的ＭＯＳ传感器阵列设计??选择好传感器后，需要将传感器焊接至ＰＣＢ板上后再和放入气室。传感器的??ＰＣＢ如图２．?２所示，实物图如图２．?３所示。??．＃…广一，』ｓｓｐｍａ??靈翻ｊ??图２．?２传感器测试电路的ＰＣＢ图??将１０个ＭＯＳ传感器分别焊接至ＰＣＢ上，得到如图２．?３所示的传感器阵列实??物图。??…奪丄??…“龜??图２．?３传感器实物照片??以上这些Ｍ０Ｓ气体传感器，不同的型号之间敏感特性不同，而且每个传感器??对于不同种类的敏感气体敏感特性也有较大的差异。下面以ＴＧＳ２６００为例，介绍??这些Ｍ０Ｓ传感器的敏感特性。ＴＧＳ２６００的加热阻抗为８３Ｑ，理想的检测范围１？??３０ｐｐｍ。下图给出了它在氢气、乙醇、异丁烷、一氧化碳、甲烷气体下的特性曲??线。Ｙ轴是待测气体下的传感器阻值（Ｒｓ）和空气中传感器的阻值（Ｒｏ）的比值。??相同浓度气体下，传感器的这个值越小表明该传感器对于该气体敏感性越好。由??图２．４可知ＴＧＳ２６００对于ｌＯｐｐｔｒｉ浓度以上的氢气、乙醇、异丁烷、一氧化碳、甲??烷气体均有较好敏感性；对于ｌＯｐｐｍ以下浓度的甲烷敏感性则不如另外４种气体??的敏感性。另外，需要说明的是图２．?４只测了这几种气体，并不代表该传感器只??对这几种气体敏感。??１４??
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