專利名稱：一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設(shè)備，尤其涉及一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
肺癌是目前世界上最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。近三十年以來(lái)，盡管人們對(duì)肺癌的診斷及治療有了很大的提高，但肺癌仍是嚴(yán)重威脅人們健康和生命的疾病。傳統(tǒng)的肺癌檢測(cè)方法主要有1.使用大型儀器X片、CT、PET等，價(jià)格昂貴，普通人難以接受；2.痰檢準(zhǔn)確率很低；3.活檢有創(chuàng)、一般是CT等大型儀器檢測(cè)疑似后才考慮；4.常規(guī)呼出氣體檢測(cè)臨床還未見(jiàn)應(yīng)用，還在實(shí)驗(yàn)階段，需使用氣相色譜(GC)、氣一質(zhì)聯(lián)用等技術(shù)，且操作復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)，設(shè)備也很昂貴，誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)快速，靈敏度高，能有效提高準(zhǔn)確度的用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，包括LED光源板、攝像頭和氣體反應(yīng)器；所述LED光源板的一側(cè)設(shè)有一半圓孔，所述LED光源板上設(shè)有多個(gè)與半圓孔等距離的LED燈，所述攝像頭位于LED光源板的正上方；
所述氣體反應(yīng)器包括電機(jī)I、氣體反應(yīng)室、反應(yīng)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)軸、葉啉傳感器片子、氣泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)I水平移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述反應(yīng)臺(tái)位于氣體反應(yīng)室內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)氣體反應(yīng)室的底部并與其轉(zhuǎn)動(dòng)、且密封配合，所述反應(yīng)臺(tái)固定在旋轉(zhuǎn)軸的端部，旋轉(zhuǎn)軸由電機(jī)I驅(qū)動(dòng)；所述卟啉傳感器片子可拆卸的設(shè)置在反應(yīng)臺(tái)上，所述卟啉傳感器片子上均布設(shè)有數(shù)個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸等距離的卟啉傳感器；所述氣體反應(yīng)室的底部和氣體反應(yīng)室的頂蓋均由透明材料制成，氣體反應(yīng)室上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，所述氣泵與進(jìn)氣口連接；所述氣體反應(yīng)室的位置高度高于LED光源板并低于攝像頭。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)II、底座、滑塊、螺母塊、導(dǎo)向桿和絲桿；所述導(dǎo)向桿固定設(shè)置在底座的上方，絲桿可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在底座的上方并由電機(jī)II驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向桿與絲桿平行，所述滑塊和螺母塊固定在電機(jī)I的基座的下方并與底座滑動(dòng)配合，滑塊套在導(dǎo)向桿上并與其滑動(dòng)配合，所述螺母塊旋套在絲桿上。作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述電機(jī)I安裝在滑動(dòng)工作臺(tái)上，所述滑塊和螺母塊固定在滑動(dòng)工作臺(tái)的下方；在底座的一側(cè)邊上設(shè)有三個(gè)激光二極管，所述滑動(dòng)工作臺(tái)的側(cè)邊上設(shè)有光電管，所述光電管在滑動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中可與三個(gè)激光二極管依次對(duì)應(yīng)；所述LED光源板與底座上靠近一端的激光二極管在豎直方向上對(duì)應(yīng)。作為本發(fā)明的又一種優(yōu)選方案，所述氣體反應(yīng)室的頂蓋通過(guò)磁鐵吸附在氣體反應(yīng)室上并與氣體反應(yīng)室的頂部密封配合。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，該可見(jiàn)光檢測(cè)裝置還包括ARM芯片，所述ARM芯片分別與攝像頭和Pic單片機(jī)連接，所述電機(jī)I、電機(jī)II、氣泵、LED燈和激光二極管均由PIC單片機(jī)控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)
I、本發(fā)明采用可見(jiàn)光顏色信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)快速，靈敏度高，大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度，而且價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單。2、氣體反應(yīng)器中采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使待測(cè)的肺癌呼出氣體在氣體反應(yīng)室中均勻分布，而無(wú)需像其他的一些氣體檢測(cè)器那樣設(shè)計(jì)復(fù)雜的反應(yīng)室來(lái)控制氣體的流速、平流等進(jìn)而使氣體能均勻分布在反應(yīng)室中。3、卟啉傳感器片子上的卟啉傳感器是專門(mén)針對(duì)肺癌呼出標(biāo)志性氣體設(shè)計(jì)的多種口卜啉，這些B卜啉與肺癌標(biāo)志氣體反應(yīng)后會(huì)反生相應(yīng)可見(jiàn)光的改變。B卜啉傳感器片子上使 用不同的敏感材料可用于檢測(cè)不同的氣體，并不限于肺癌呼出氣體，也可以是氨氣、二氧化硫、甲醛等工業(yè)、環(huán)境安全等其它的揮發(fā)性氣體檢測(cè)，系統(tǒng)檢測(cè)氣體濃度可達(dá)PPb級(jí)。


圖I為一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2為L(zhǎng)ED光源板的結(jié)構(gòu)示意 圖3為反應(yīng)臺(tái)和旋轉(zhuǎn)軸配合的結(jié)構(gòu)示意 圖4為卟啉傳感器片子的結(jié)構(gòu)示意 圖5為氣體反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)示意 圖6為氣體反應(yīng)室頂蓋的結(jié)構(gòu)示意 圖7為底座、導(dǎo)向桿和絲桿配合的結(jié)構(gòu)示意 圖8為滑動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中I —LED光源板；2—攝像頭；4一半圓孔；5 —LED燈；6 —電機(jī)I ;7—?dú)怏w反應(yīng)室；8—反應(yīng)臺(tái)；9 一旋轉(zhuǎn)軸；10—卟啉傳感器片子；11 一氣泵；12—卟琳傳感器；13—頂蓋；14一進(jìn)氣口 ； 15 —出氣口 ； 16 —電機(jī)II ； 17一底座；18—滑塊；19一螺母塊；20—導(dǎo)向桿；21—絲桿；22—滑動(dòng)工作臺(tái)；23—激光二極管；24—光電管；25—磁塊；26—行星減速器；27—聯(lián)軸器；28—片子定位銷；29—定位孔；30一行星減速器；31—聯(lián)軸器；32—支撐板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖I所示，一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，包括LED光源板I、攝像頭2、氣體反應(yīng)器和ARM芯片。LED光源板的結(jié)構(gòu)如圖2所示，LED光源板I的一側(cè)設(shè)有一半圓孔4，LED光源板I上設(shè)有多個(gè)與半圓孔4等距離的LED燈5，攝像頭2位于LED光源板I的正上方，攝像頭2與ARM芯片連接，攝像頭2將可見(jiàn)光顏色信號(hào)(即圖像數(shù)據(jù))送入ARM芯片。氣體反應(yīng)器包括電機(jī)I 6、氣體反應(yīng)室7、反應(yīng)臺(tái)8、旋轉(zhuǎn)軸9、卟啉傳感器片子10、氣泵11和驅(qū)動(dòng)電機(jī)I 6水平移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。反應(yīng)臺(tái)8位于氣體反應(yīng)室7內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸9穿過(guò)氣體反應(yīng)室7的底部并通過(guò)密封軸承與氣體反應(yīng)室7的底部轉(zhuǎn)動(dòng)、且密封配合，反應(yīng)臺(tái)8固定在旋轉(zhuǎn)軸9的端部，反應(yīng)臺(tái)8和旋轉(zhuǎn)軸9連接的結(jié)構(gòu)如圖3所示。電機(jī)I 6采用步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)帶有行星減速器26，旋轉(zhuǎn)軸9的底部通過(guò)聯(lián)軸器27與行星減速器26的動(dòng)力輸出軸連接，旋轉(zhuǎn)軸9由電機(jī)I 6驅(qū)動(dòng)。在反應(yīng)臺(tái)8的上表面上設(shè)有三個(gè)片子定位銷28，卟啉傳感器片子10的結(jié)構(gòu)如圖4所示，在卟啉傳感器片子10上設(shè)有與三個(gè)片子定位銷28配合使用的定位孔29，該卟啉傳感器片子10放置在反應(yīng)臺(tái)8上，三個(gè)片子定位銷28分別插入對(duì)應(yīng)的定位孔29中，進(jìn)而使卟啉傳感器片子10可拆卸的設(shè)置在反應(yīng)臺(tái)8上，葉啉傳感器片子10上均布設(shè)有數(shù)個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸9等距離的卟啉傳感器12。氣體反應(yīng)室7的底部和氣體反應(yīng)室的頂蓋13均由透明材料制成，氣體反應(yīng)室7的結(jié)構(gòu)如圖5所示，頂蓋13的結(jié)構(gòu)如圖6所示，在氣體反應(yīng)室7的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口 14和出氣口 15，氣泵11與進(jìn)氣口 14連接。在該氣體反應(yīng)室7內(nèi)通入肺癌呼出氣體，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)氣體反應(yīng)室7轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使待測(cè)的肺癌呼出氣體在氣體反應(yīng)室7中均勻分布，該氣體反應(yīng)器可使肺癌呼出氣體與卟啉傳感器12發(fā)生反應(yīng)。氣體反應(yīng)室7的位置高度高于LED光源板1，氣體反應(yīng)室7的位置高度低于攝像頭2。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可驅(qū)動(dòng)氣體反應(yīng)室7移動(dòng)到LED光源板I處。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)II 16(采用步進(jìn)電機(jī))、行星減速器30、聯(lián)軸器31、底座17、滑塊18、螺母塊19、導(dǎo)向桿20 (本實(shí)施例中，導(dǎo)向桿20為兩根)、絲桿21和滑動(dòng)工作臺(tái)22。兩根導(dǎo)向桿20的兩端固定在底座17的兩端設(shè)置的支撐板32上，絲桿21的兩端通過(guò)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在底座17的兩端設(shè)置的支撐板32上，絲桿21位于兩根導(dǎo)向桿20之間，導(dǎo)向桿20與絲桿21平行，如圖7所示，電機(jī)II 16通過(guò)行星減速器30和聯(lián)軸器31驅(qū)動(dòng)絲桿21轉(zhuǎn)動(dòng)?；瑝K18和螺母塊19固定在滑動(dòng)工作臺(tái)22的下方，電機(jī)I 6安裝在滑動(dòng)工作臺(tái)22上，滑塊18和螺母塊19均與底座17滑動(dòng)配合，兩根導(dǎo)向桿20上均套有滑塊18，滑塊18與導(dǎo)向桿20滑動(dòng)配合，螺母塊19旋套在絲桿21上并與絲桿21螺紋配合。在底座17的一側(cè)邊上設(shè)有三個(gè)激光二極管23，滑動(dòng)工作臺(tái)22的側(cè)邊上設(shè)有光電管24 (如圖8所示)，光電管24在滑動(dòng)工作臺(tái)22移動(dòng)過(guò)程中可與三個(gè)激光二極管23依次對(duì)應(yīng)。LED光源板I與底座17上靠近一端的激光二極管23在豎直方向上對(duì)應(yīng)。在氣體反應(yīng)室7的頂部圓周上設(shè)有四個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)安裝有磁鐵，在氣體反應(yīng)室7的頂蓋13上設(shè)有四個(gè)與凹槽內(nèi)安裝的磁鐵相吸的磁鐵25，氣體反應(yīng)室7的頂蓋13通過(guò)相互吸附的磁鐵25吸附在氣體反應(yīng)室7上并通過(guò)密封材料與氣體反應(yīng)室7的頂部密封配合。ARM芯片分別與攝像頭2和PIC單片機(jī)(采用PIC16F877A)連接，電機(jī)I 6、電機(jī)
II16、氣泵11、LED燈5和激光二極管23均由PIC單片機(jī)控制，ARM芯片作為PIC單片機(jī)的上位機(jī)使用串口與之通訊。嵌入式系統(tǒng)ARM采用ARM9芯片S3C2440，也可采用其他嵌入式系統(tǒng)芯片。系統(tǒng)預(yù)留2個(gè)USB接口，其一用于將ARM處理結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)拷貝出來(lái)，另一個(gè)可用于與計(jì)算機(jī)之間的通訊。使用該一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置的工作流程將卟啉傳感器片子10放入氣體反應(yīng)室7內(nèi)——電機(jī)II 16驅(qū)動(dòng)絲桿21帶動(dòng)滑動(dòng)工作臺(tái)22及其上的部件從熒光檢測(cè)工位移動(dòng)到可見(jiàn)光檢測(cè)工位(左側(cè)的激光二極管處)——自動(dòng)打開(kāi)LED光源板I上的LED燈5，并打開(kāi)攝像頭2將測(cè)得的反應(yīng)前的圖像數(shù)據(jù)送入ARM芯片——電機(jī)I 6帶動(dòng)反應(yīng)臺(tái)8和卟啉傳感器片子10旋轉(zhuǎn)180度——使用攝像頭2將測(cè)得的反應(yīng)前的圖像數(shù)據(jù)送入ARM芯片，關(guān)閉LED燈——將已收集并標(biāo)準(zhǔn)化的待檢測(cè)的肺癌呼出氣體通過(guò)氣泵11送入氣體反應(yīng)室7——通過(guò)電機(jī)I 6帶動(dòng)反應(yīng)臺(tái)8和卟啉傳感器片子10旋轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，使得待檢測(cè)的肺癌呼出氣體均勻分布于氣體反應(yīng)室7中并與卟啉傳感器片子10上的敏感點(diǎn)(SP卟啉傳感器12)充分反應(yīng)——打開(kāi)LED光源板I上的LED燈5，并開(kāi)啟攝像頭2將測(cè)得的反應(yīng)后的圖像數(shù)據(jù)送入ARM芯片——電機(jī)I 6帶動(dòng)反應(yīng)臺(tái)8和卟啉傳感器片子10旋轉(zhuǎn)180度——使用攝像頭2將測(cè)得的反應(yīng)后的圖像數(shù)據(jù)送入ARM芯片——關(guān)閉所有光源——?dú)獗?br> 11通氮?dú)馇逑凑麄€(gè)氣體反應(yīng)室7及氣路，回收廢氣——電機(jī)II 16驅(qū)動(dòng)絲桿21帶動(dòng)滑動(dòng)工作臺(tái)22及其上的部件回到初始工位——ARM芯片對(duì)可見(jiàn)光信號(hào)進(jìn)行分析處理，并給出檢測(cè)結(jié)果。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，其特征在于包括LED光源板(I)、攝像頭(2)和氣體反應(yīng)器；所述LED光源板(I)的一側(cè)設(shè)有一半圓孔(4)，所述LED光源板(I)上設(shè)有多個(gè)與半圓孔(4)等距離的LED燈(5)，所述攝像頭(2)位于LED光源板(I)的正上方； 所述氣體反應(yīng)器包括電機(jī)I (6)、氣體反應(yīng)室(7)、反應(yīng)臺(tái)(8)、旋轉(zhuǎn)軸(9)、卟啉傳感器片子(10)、氣泵(11)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)I (6)水平移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述反應(yīng)臺(tái)(8)位于氣體反應(yīng)室(7)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸(9)穿過(guò)氣體反應(yīng)室(7)的底部并與其轉(zhuǎn)動(dòng)、且密封配合，所述反應(yīng)臺(tái)(8)固定在旋轉(zhuǎn)軸(9)的端部，旋轉(zhuǎn)軸(9)由電機(jī)I (6)驅(qū)動(dòng)；所述卟啉傳感器片子(10)可拆卸的設(shè)置在反應(yīng)臺(tái)(8)上，所述卟啉傳感器片子(10)上均布設(shè)有數(shù)個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸(9)等距離的卟啉傳感器(12);所述氣體反應(yīng)室(7)的底部和氣體反應(yīng)室的頂蓋(13)均由透明材料制成，氣體反應(yīng)室(7)上設(shè)有進(jìn)氣口(14)和出氣口(15)，所述氣泵(11)與進(jìn)氣口(14)連接；所述氣體反應(yīng)室(7 )的位置高度高于LED光源板(I)并低于攝像頭(2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)II (16)、底座(17)、滑塊(18)、螺母塊(19)、導(dǎo)向桿(20)和絲桿(21);所述導(dǎo)向桿(20)固定設(shè)置在底座(17)的上方，絲桿(21)可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置在底座(17)的上方并由電機(jī)II (16)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向桿(20)與絲桿(21)平行，所述滑塊(18)和螺母塊(19)固定在電機(jī)I (6)的基座的下方并與底座(17)滑動(dòng)配合，滑塊(18)套在導(dǎo)向桿(20)上并與其滑動(dòng)配合，所述螺母塊(19)旋套在絲桿(21)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，其特征在于所述電機(jī)I (6)安裝在滑動(dòng)工作臺(tái)(22)上，所述滑塊(18)和螺母塊(19)固定在滑動(dòng)工作臺(tái)(22 )的下方；在底座(17 )的一側(cè)邊上設(shè)有三個(gè)激光二極管(23 )，所述滑動(dòng)工作臺(tái)(22 )的側(cè)邊上設(shè)有光電管(24)，所述光電管(24)在滑動(dòng)工作臺(tái)(22)移動(dòng)過(guò)程中可與三個(gè)激光二極管(23)依次對(duì)應(yīng)；所述LED光源板(I)與底座(17)上靠近一端的激光二極管(23)在豎直方向上對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，其特征在于所述氣體反應(yīng)室(7)的頂蓋(13)通過(guò)磁鐵(25)吸附在氣體反應(yīng)室(7)上并與氣體反應(yīng)室(7)的頂部密封配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，其特征在于還包括ARM芯片，所述ARM芯片分別與攝像頭(2)和PIC單片機(jī)連接，所述電機(jī)I (6)、電機(jī)II (16 )、氣泵(11)、LED燈(5 )和激光二極管(23 )均由PIC單片機(jī)控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于肺癌呼出氣體檢測(cè)的可見(jiàn)光檢測(cè)裝置，包括LED光源板、攝像頭和氣體反應(yīng)器；LED光源板的一側(cè)設(shè)有一半圓孔，LED光源板上設(shè)有多個(gè)與半圓孔等距離的LED燈，攝像頭位于LED光源板的正上方；氣體反應(yīng)器包括電機(jī)Ⅰ、氣體反應(yīng)室、反應(yīng)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)軸、卟啉傳感器片子、氣泵和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，反應(yīng)臺(tái)位于氣體反應(yīng)室內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)氣體反應(yīng)室的底部并與其轉(zhuǎn)動(dòng)、且密封配合，反應(yīng)臺(tái)固定在旋轉(zhuǎn)軸的端部，旋轉(zhuǎn)軸由電機(jī)Ⅰ驅(qū)動(dòng)，卟啉傳感器片子設(shè)在反應(yīng)臺(tái)上；氣體反應(yīng)室的位置高度高于LED光源板并低于攝像頭。本發(fā)明采用可見(jiàn)光顏色信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)快速，靈敏度高，大大提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度，而且價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01N21/76GK102798631SQ20121033185
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者侯長(zhǎng)軍, 雷靳燦, 霍丹群, 羅小剛, 楊眉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)