[发明专利]基于皮脂气体分析的疾病早期诊断系统

说明书

本发明针对当前疾病早期诊断困难、诊断准确率低的问题，提出基于皮脂气体分析的疾病早期诊断系统，采用将微机电系统、新型二维材料与金属表面等离子体共振技术相结合制备出的皮脂气体采集及其红外光谱增强装置，采集人体微量皮脂气体并对其红外光谱进行金属等离子体增强，然后将皮脂气体的金属等离子体增强红外光谱输入疾病早期诊断模型，最终实现对被诊断人是否患病的早期诊断。本发明公开的基于皮脂气体分析的疾病早期诊断系统为疾病的诊断提供了一种无创伤的诊断方法，具有无创、简单、高效，且对环境无污染和生态破坏的优势。

技术领域

本发明属于疾病早期诊断技术领域，具体涉及一种基于皮脂气体分析的疾病早期诊断系统。

背景技术

物质能量代谢是生命体的特征之一，人体新陈代谢的产物能够反映人体的异常变化。人体汗液和皮脂类代谢产物生成的同时，会通过散发出特定的气味表达某种疾病。例如，糖尿病患者的脂肪在肝脏中氧化产生酮体，发出烂苹果的气味；慢性肾炎或肝病患者由于尿素氮、肌酐等潴留于血中散发出氨味；帕金森氏病(Parkinson’s Disease，PD)患者的皮脂气体中包含紫苏醛等有机气体，出现类似于“麝香”的体味；阿尔兹海默症患者身体散发出甲醛气体等。

诸如癌症、帕金森氏病、阿尔兹海默症等人体罹患的很多慢性疾病，其发病是一个缓慢进展的过程，有的病程长达10年甚至更久才会出现症状。以帕金森氏病为例，2015年，英国广播公司报道，乔伊(Joy Milne)护士在其患PD的丈夫出现相关体征和症状前12年，就闻到了他身体散发出来的特殊的味道。2019年，英国爱丁堡大学著名帕金森病专家TiloKunath博士也研究证实了人体皮脂中含有的马尿酸(C₉H₉NO₃)、紫苏醛(C₁₀H₁₄O)、二十烷(C₂₀H₄₂)和十八烷(C₁₈H₃₈)等4种有机成分与PD密切相关。如果能够在患者发病早期就及时检测到这些特定的气体，那么就会给未病诊治提供依据，进而实现疾病的早诊早治。

然而，人体释放出的气体很难检测。首先，形成体味的气体是人体汗液、皮脂等释放出气体的混合物，含有有机挥发性成分，其含量很少、采集困难。现有人体皮脂气体的采集方法均是采用纱布在人的皮肤上擦拭采集皮脂，而后通过热解析附方式析出气体，采集过程繁琐复杂，对设备要求非常高，且气体在析出过程中会混入无法去除的杂质，严重影响检测准确度；其次，针对皮脂气体分析无法避开气相色谱价格昂贵、操作复杂的气相色谱仪，大大增加了皮脂气体分析的门槛和难度；第三，人体皮脂气体成分复杂，属挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)，现有VOC的检测方法仅能测试VOC的总浓度，但无法确定其成分含量。

目前，学者们开始关注人体皮脂气体与疾病的关系，试图通过分析皮脂气体达到诊断疾病的目的。陈星课题组研发了气相色谱与表面声波传感相结合的便携式“电子鼻”，分析人体皮脂气体诊断PD，获得了91.6％的特异性和91.7％敏感性；日本Kinji OHNO团队通过分析皮肤气体中的化学物质与PD的关系，获得了90.2％的分析准确率和85.2％的特异性，并得出结论：皮肤上气体可能作为PD的生物标志物；服部信孝团队通过对皮脂RNA、年龄、性别信息进行分析后鉴别出PD；霍萨姆·海克教授团队采用化学电阻传感器和硅纳米线传感器以及气相色谱-质谱分析了PD患者的呼吸样本，获得了76％的准确率、77％的敏感性和73％的特异性。

综上所述，国内、外对人体皮脂气体的分析还受皮脂采样方式、检测仪器和分析方法的限制，无法达到很好的效果。

发明内容