收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

呼吸检测电子鼻及其在肺癌诊断应用中的研究

陈星  
【摘要】: 肺癌是一种高恶性度的肿瘤,发病率呈快速上升趋势,因为缺少有效的早期诊断技术其死亡率亦高踞肿瘤前三甲。因此急需研制出可应用于临床的新型肺癌诊断技术。呼吸诊断方法是一种新型的无创伤的诊断技术,电子鼻技术能够提供自动、快捷、方便的检测技术,基于此两种技术,本文提出了新型肺癌呼吸诊断电子鼻的技术实现方法。该方法基于临床数据得出的诊断模型,利用声表面波传感器结合毛细管分离技术,实现了肺癌的快速、无创诊断,为早期诊断肺癌开辟了一条新的途径。 本文的主要研究内容: (一)肺癌呼吸诊断方法 1)研究了肺癌的病理,阐述了肺癌细胞代谢过程中产生特异性标志物的可能。使用固相微萃取和气相色谱联用技术检测肺癌细胞和其他正常细胞离体时的代谢产物,比较了他们之间的共性和差异,找出了四种气体作为肺癌细胞代谢的特异性气体,根据气相色谱外标法确定了其中的两种为癸烷和十一烷。为呼吸检测肺癌提供了细胞水平的病理依据。 提出了肺癌细胞代谢产物中可能存在细胞水平的特征性标志物,并对这个可能性进行了实验的论证。设计了相关的实验方法,选择了顶空固相微萃取联用气相色谱技术对细胞培养液中的代谢产物进行检测。 得出了相关的实验结果,论证了肺癌细胞代谢中确实存在和正常细胞不同的代谢产物。异戊二烯在含量上要比正常细胞多。十一烷和癸烷可以用来区别肺癌细胞和正常细胞。在保留时间为1.6min到3.6min的区域里,不同肺癌细胞都有代谢产物,而正常细胞则没有。 进行了肺癌细胞代谢模型的探讨。根据实验现象的总结和对细胞癌变的一些理解,探讨了在细胞癌变过程中的各个阶段产生特征性标志物的可能,以及它们之间的相互关系。 2)研究了人体呼出气的收集和检测方法,根据实验统计结果确定了基于不同肺癌特征性标志物组合的诊断模型,研究了这些模型的诊断灵敏度和特异度。根据和肺癌细胞代谢特征性产物的对比,选择了癸烷和十一烷的组合作为诊断模型。基于该模型的诊断方法达到了80%左右的灵敏度和70%左右的特异度。ROC曲线下面积为0.8左右。实现了肺癌呼吸诊断方法,为诊断电子鼻的设计提供了临床数据。 (二)呼吸检测电子鼻 1)研究制作了中心频率为120MHz,敏感区为0.5 mm见方的声表面波质量温度传感器。其质量灵敏度达到1 KHz/ng,温度灵敏度达到9 KHz/℃。设计了基于此传感器的电子鼻气体质量检测器。实现了该检测器工作温度的精确控制(±0.02℃),使得检测器基线噪声在40Hz以内。 研究了声表面波质量温度传感器的设计原理,方法。对具体实现的声表面波传感器的基本特性进行了测试。实验结果显示,该传感器的实际表现基本达到了我们的设计要求。 研究了利用该传感器制作高灵敏度质量检测器的设计方案。对该检测器的工作原理,工作方式进行了探讨。 设计了温控反馈系统,对该系统的实际工作功率进行了数据分析,根据功率曲线调整了PID温控算法从而实现了传感器工作温度的精确控制和调节。 论述了该检测器工作时存在的干扰因素,讨论了他们的屏蔽方法。设计了检测器的接口和封装 2)研究了电子鼻的系统方案,确定了基于毛细管分离柱结合声表面波传感器的电子鼻检测系统,设计制作了该系统的软件和硬件,实现了对诊断方法中的特征性标志物的检测。 根据实际要求对仪器的气路,电路系统进行了设计。标定了整个电子鼻系统的电路。标定了电子鼻系统对癸烷和十一烷的检测灵敏度分别为12Hz/ng和27Hz/ng,检测下限分别为10ng和4.5ng.线性检测范围分别为10ng-2000ng和4.5ng-400ng。 对电子鼻系统的软件进行了设计。完成了各个模块的功能实现,对特征值提取的算法进行了设计并优化了参数。实现了呼吸检测肺癌的诊断方法。 3)研究了电子鼻的临床应用。对肺癌病人和正常人呼吸样本进行检测。通过对比基于热解析-GC-FID分析系统的临床实验数据,阐明了该电子鼻不但可以应用于肺癌临床诊断还可以应用于肺癌呼出气特征性标志物的研究。 研究得出了呼吸气体预处理的不同会影响特征性标志物的检测。比较了基于固相微萃取和热解析预处理的临床实验结果。发现只有十一烷可作为特征性标志物同时出现。使用热解析-GC-FID检测系统测试了80例气体样本(40例为肺癌患者,40例为正常人),根据实验统计结果,选择了出峰时间为10.870(十一烷),17.867,20.881,21.809和24.331的五种物质作为该系统的肺癌标志性物质。 使用电子鼻诊断仪测试了10例气体样本(5例肺癌患者,5例正常人),对比热解析-GC-FID检测系统的临床数据,发现选中的五种物质可以和电子鼻检测到的肺癌患者呼吸中的特征性物质一一对应(在出锋保留时间上相差1.3秒)。 根据我们目前的研究,基于有限样本量,确定了呼吸诊断肺癌的方法,为该方法的病理研究提供了实验数据。基于此设计了电子鼻系统实现了肺癌呼吸诊断的仪器化和标准化。为呼吸诊断早期肺癌打下了坚实的基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;世界传感器市场分析(十五)——电子鼻[J];传感器世界;2001年06期
2 邹小波,吴守一,方如明;电子鼻判别挥发性气体的实验研究[J];江苏理工大学学报;2001年02期
3 金石;;电子鼻测水果[J];华夏星火;1999年10期
4 张勇,刘君华,吴浩扬,陈志平;基于遗传神经网络的电子鼻在大气环境气体模式识别中的应用[J];仪器仪表学报;2001年S1期
5 钟灿涛;便携式气味探测器[J];电子产品世界;1999年08期
6 高大启,杨根兴;电子鼻技术新进展及其应用前景[J];传感器技术;2001年09期
7 郭春阳;;电子鼻:嗅出疾病[J];科学世界;2000年02期
8 邹小波,赵杰文,潘胤飞,黄星奕;基于遗传RBF网络的电子鼻对苹果质量的评定[J];农业机械学报;2005年01期
9 王磊,曲建岭,杨建华;发展中的电子鼻技术[J];测控技术;1999年05期
10 秦树基,徐春花,王占山;人工神经网络对电子鼻性能的影响[J];同济大学学报(自然科学版);2005年06期
11 史志存,李建平,崔大付,朱敏慧;电子鼻数据融合的软件实现[J];仪表技术与传感器;2000年10期
12 王米娜,杨建华,侯宏,王晗;基于多BP子网络的电子鼻信息融合技术[J];传感器技术;2003年11期
13 徐毓龙,徐玉成;电子鼻的研究和开发现状[J];传感器世界;1999年08期
14 丁鹏;马以武;;蓬勃发展的人工嗅觉技术——电子鼻[J];中国电子商情;2002年10期
15 Wolfgang.Goepel,周志刚,张毅;当代化学传感器系列讲座(1) 从电子鼻向生物电子鼻发展的嗅觉和模块式传感器系统[J];传感器世界;1999年03期
16 ;英研究出新型“电子鼻”[J];科学之友;1996年12期
17 杨燕明;杨芃原;王小如;蔡鹭欣;刘伽;;基于阵列声表面波传感器的电子鼻系统及应用初步[J];化学传感器;1997年04期
18 ;新型电子鼻智能探测系统问世[J];企业技术开发;2010年01期
19 ;新型电子鼻智能探测系统问世[J];企业技术开发;2010年03期
20 Wolfgang Gpel;;从电子鼻到生物电子鼻—人鼻和 MOSES 人工鼻的嗅觉感受[J];化学传感器;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭涤非;;电子鼻在水果无损检测中的应用[A];园艺学文集——湖南省园艺学会第八次会员代表大会暨学术年会论文集[C];2005年
2 黄品文;郑丽敏;;嵌入式电子鼻系统的研究现状与发展趋势[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
3 贾宗艳;任发政;郑丽敏;;电子鼻技术及在奶制品中的应用研究进展[A];食品感官科学前沿与发展——首届中国食品感官科学学术研讨会暨《食品感官科学》课程建设研讨会论文集[C];2006年
4 何继芹;张海德;蒋志国;;电子化感观分析原理及应用进展[A];食品感官科学前沿与发展——首届中国食品感官科学学术研讨会暨《食品感官科学》课程建设研讨会论文集[C];2006年
5 毛友安;刘巍;黄建国;卢红兵;钟科军;梁进平;;用电子鼻技术评价烟叶挥发性组分的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
6 林然;陈星;徐风娟;王平;;仿生人工嗅觉-生物电子鼻的研究进展[A];第二届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2006年
7 李文敏;吴纯洁;黄学思;陈楚明;艾莉;刘克海;;电子鼻和电子舌技术及其在中药加工炮制中的应用展望[A];中华中医药学会四大怀药与地道药材研究论坛暨中药炮制分会第二届第五次学术会与第三届会员代表大会论文集[C];2007年
8 康明丽;牟德华;陈辉;;仿生电子鼻及其在食品鉴评中的应用[A];食品感官科学前沿与发展——首届中国食品感官科学学术研讨会暨《食品感官科学》课程建设研讨会论文集[C];2006年
9 李雪春;韩小敏;禹玉洪;向晓玲;戴荣继;孟薇薇;邓玉林;;电子鼻监测百药煎的固态发酵[A];2009全国中药创新与研究论坛学术论文集[C];2009年
10 芦筱菲;郑丽敏;贾宗艳;朱虹;;干酪识别中电子鼻系统数据预处理和特征提取的研究[A];农业系统工程理论与实践研究——全国农业系统工程学术研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 史志存;电子鼻及其应用研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年
2 李建平;微结构气敏传感器与电子鼻研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年
3 魏广芬;基于微热板式气体传感器的混合气体检测及分析[D];大连理工大学;2006年
4 杨建华;新型气/液分析传感器关键技术研究[D];西北工业大学;2002年
5 王鹤;基于遗传神经网络的电子鼻系统研究[D];华中科技大学;2007年
6 胥勋涛;医用电子鼻关键技术研究[D];重庆大学;2009年
7 Antihus Alexander Hernández Gómez;[D];浙江大学;2005年
8 于慧春;基于电子鼻技术的茶叶品质检测研究[D];浙江大学;2007年
9 张红梅;基于气体传感器阵列的几种农产品品质检测研究[D];浙江大学;2007年
10 吕品;室内空气质量控制中关键检测技术的研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 栾淑利;基于人工神经网络的酒精识别电子鼻研究[D];大连理工大学;2005年
2 王米娜;电子鼻动态特征信息处理方法研究[D];西北工业大学;2005年
3 王晗;基于动态特征的便携式电子鼻系统的研究与实现[D];西北工业大学;2005年
4 徐良;新型气体传感器及呼吸诊断电子鼻设计[D];浙江大学;2003年
5 高旭昇;ICA在电子鼻信号处理中的应用[D];浙江大学;2001年
6 黄祖刚;电子鼻在卷烟鉴别和酒气检测中的应用[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
7 海铮;基于电子鼻的牛肉新鲜度检测[D];浙江大学;2006年
8 潘胤飞;基于非线性模式识别的电子鼻技术在苹果分类中的应用[D];江苏大学;2003年
9 庞林江;电子鼻技术在小麦陈化评定中的应用研究[D];浙江大学;2005年
10 郭冬敏;基于可视嗅觉的电子鼻技术研究与实现[D];西北工业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 熊明山;台研制成检测肝硬化的电子鼻[N];中国高新技术产业导报;2001年
2 赵亚萍;多媒体电子鼻伸进互联网[N];科技日报;2004年
3 熊明山;台湾制成检测肝硬化的电子鼻[N];医药经济报;2002年
4 王迪;“电子鼻”可助医生“嗅”出呼吸道疾病[N];医药经济报;2004年
5 舒歧;用“电子鼻”缉查毒品[N];大众科技报;2000年
6 胡德良;美科学家研究出能嗅出疾病的“电子鼻”[N];中国中医药报;2008年
7 ;意大利研究出能检测肺癌的“电子鼻”[N];今日信息报;2003年
8 俞陶然;电子鼻可“闻”出变质食品[N];中国质量报;2007年
9 ;让电子鼻嗅出肺癌[N];河北日报;2003年
10 记者 袁锦林;电子鼻嗅出肺癌[N];新华每日电讯;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978