[发明专利]紧凑型气体分析设备和方法

说明书

一种气体分析设备，适于例如对来自对象的呼出气进行医学分析。气体入口将气体样本接收到流路径，以将气体样本引导到具有不同的相应的分子选择性性质的两个或更多个气体分离器，例如气相色谱柱。一个或多个检测器，每个具有传感器，被布置为生成对来自两个或更多个气体分离器的输出的相应的响应。通信模块响应于来自一个或多个检测器的相应的响应而生成输出数据，例如，指示气体样本中的选定的分子的数据，例如，指示被识别为气体样本中识别的生物标记的结果的一种或多种疾病的数据。设备适合作为紧凑设备，例如，手持呼吸分析设备，因为多个气体分离器的使用允许可以以小尺寸实施的非常分子特异的气体分离器的使用。例如，可以使用具有若干并行路径的流路径，每个并行路径包括一个或多个气体分离器。

技术领域

本发明总体上涉及对气体的分析。具体地，本发明涉及适于对气体，例如从人呼出的呼吸气或者基于来自皮肤、尿液或粪便的样本的气体的医学分析的方法和设备。

背景技术

健康和疾病中的呼出气分析是日益增长的临床兴趣的领域。使用呼吸作为生物样本是有吸引力的，因为呼吸收集是便宜、易于执行和非侵入性的。挥发性有机化合物(VOC)从皮肤、尿液、粪便排出，并且最为显著地经由呼出气排出。除了肺根源之外，VOC还源自于血液，从而反映贯穿身体的任何生理、病理或病原体相关生化过程。这样一来，呼出气分析可以允许对身体内部的任何地方的疾病过程进行代谢指纹分析。

若干研究已经示出这些技术在清楚定义的具有各种疾病的患者的子集中的诊断潜力。当疾病存在时呼出气中的挥发物变化，并且特定标记可以被链接到特定疾病。呼出气中存在的其他挥发性化合物的复合基质中的非常低的量的这些特定标记的检测，甚至对现有技术分析技术而言也是一个挑战。

现有技术的方法通常包括分离和检测器步骤，在必要时利用预浓缩器以便增加浓度。

呼吸分析中的当前现有技术一方面是所谓的电子鼻，并且另一方面是气相色谱-质谱(GC-MS)系统。电子鼻包括不同地与给定类型的化合物进行反应的不同检测器的阵列。来自阵列的信号的组合可以被用作一种种类的指纹分析方法以识别化合物的类型。这些检测器的灵敏度和选择性不适于识别复合呼出气基质中的特定标记。

另一方面，用于该目的的高端GC-MS系统包括：色谱柱，其分离基质的个体化合物；以及质谱检测器，其能够在给定所需的选择性和特异性的情况下准确检测被分离的每种化合物。这些GC-MS系统非常昂贵并且笨重，并且需要高技能的技术人员进行操作，以及定期校准和清洁。因此，这样的高端装备不适于例如在医院中靠近患者使用。

发明内容

根据以上所述，本发明的发明人已经意识到用于气体分析的改进的设备和方法是有利的。具体地，这种方法和设备优选地允许利用小设备(例如，手持设备)分析来自呼吸的人或动物的呼出气，并且仍具有特异性以允许一种或多种选定的疾病的识别或诊断。

具体地，可以将本发明的目的看作是提供一种解决现有技术的上述问题或其他问题的设备和方法。

在第一方面中，本发明提供了一种气体分析设备，包括：

-气体入口，其被布置为接收气体样本；

-流路径，其被连接到所述气体入口，并且被布置为将气体样本引导至具有相应的第一和第二分子选择性性质的第一和第二气体分离器，其中，第一和第二分子选择性性质是不同的；

-至少一个检测器，其包括传感器，所述传感器被布置为生成对来自第一和第二气体分离器的输出的相应的第一和第二响应；以及

-通信模块，其被布置为响应于来自至少一个检测器的第一和第二响应而生成输出数据。