[发明专利]一种基于电子鼻检测呼吸气体的糖尿病诊断系统

说明书

一种基于电子鼻检测呼吸气体的糖尿病诊断系统，包括：呼吸气体收集模块，使用呼吸气体交换装置将呼吸气体收集在气袋中；气体信息采集模块，使用微悬臂梁谐振式气敏传感器阵列对气袋送来的呼吸气体中的敏感气体发生反应，将敏感气体的浓度信息转换为对应的谐振频率信号，并对谐振频率信号进行采样；特征提取和筛选模块，对采样的信号进行特征提取和特征筛选，将经特征提取与筛选后的信号传递给模式识别模块；模式识别模块使用模式识别方法对所采集的数据进行训练和识别。该系统能实现糖尿病的快速非侵入式诊断，具有无创性、价格低廉、可靠性高、可以实时在线测量、可以实现便携式设计、分析时间短、操作简单等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于电子鼻检测呼吸气体的糖尿病诊断系统。

背景技术

长期以来，糖尿病诊断主要是通过生化仪血糖测定和快速血糖仪方法。首先这两种方法都是基于血液化验的一种侵入式的检测方法，会对人体造成不同程度的损害。同时生化仪检测的方法价格相对较贵，结果分析周期较长，难以实现实时检测的目的；而快速血糖仪由于存在个人差异性，会受到进针深浅、是否自然流出法采血、取血量的多少、酒精是否擦拭干净等客观因素的影响，且采血针和试纸只能一次性使用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电子鼻检测呼吸气体的糖尿病诊断系统,实现糖尿病的快速非侵入式诊断。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于电子鼻检测呼吸气体的糖尿病诊断系统，包括呼吸气体收集模块、气体信息采集模块、特征提取和筛选模块、模式识别模块；

所述呼吸气体收集模块使用一个呼吸气体交换装置将呼吸气体收集在一个气袋中，收集好气体之后再送至所述气体信息采集模块；

所述气体信息采集模块具有基于MEMS的微悬臂梁谐振式气敏传感器阵列，所述微悬臂梁谐振式气敏传感器阵列对所述气袋送来的呼吸气体中的敏感气体发生反应，将所述敏感气体的浓度信息转换为对应的谐振频率信号，并对谐振频率信号进行采样；

所述特征提取和筛选模块对采样的信号进行特征提取和特征筛选，并将经特征提取与筛选后的信号传递给所述模式识别模块；

所述模式识别模块使用模式识别方法对所采集的数据进行训练和识别；最终识别出所述敏感气体的种类和浓度。

进一步地：

呼吸气体交换装置包括呼吸共用通道、吸入空气通道和呼出气体通道，所述呼吸共用通道连接供人使用的气嘴，所述吸入空气通道和所述呼出气体通道与所述呼吸共用通道形成三通结构，所述吸入空气通道连接大气，所述呼出气体通道连接气袋，所述气袋连接所述气体信息采集模块。

所述微悬臂梁谐振式气敏传感器阵列的传感器包括气体敏感膜、热激励电阻、谐振元件和拾振电阻，所述谐振元件由设置在所述气体敏感膜下方的所述热激励电阻驱动，所述拾振电阻进行振荡信号检测，拾振的信号经过多级放大、移相、整形、功放后反馈至热激励电阻，实现闭环谐振。

各传感器设置在同一硅基底上。

所述气体信息采集模块包括频率采集卡，所述频率采集卡对谐振频率信号进行采样，优选将采样信号以数字形式存入内存中。

所述频率采集卡对谐振频率的正弦信号进行采样。

还包括信号预处理模块，所述气体信息采集模块将采样的谐振频率信号传给所述信号预处理模块，所述信号预处理模块对信号进行包括滤波、去噪、基线修正在内的预处理，再将经预处理后的信号传送给所述特征提取与筛选模块。

根据所述呼吸气体中的若干VOCs成分的含量来检测所述敏感气体，其中作为糖尿病的呼吸气体标识物的VOCs成分包括甲苯、乙苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇，优选为乙苯、乙醇、丙酮和异丙醇。