本實用新型屬于呼氣分子診斷領(lǐng)域，具體涉及檢測人體呼氣中的生物標(biāo)志物的呼氣分子診斷系統(tǒng)的檢測裝置。

背景技術(shù)：

正常人體呼出的氣體中,除了氮、氧和二氧化碳之外,還包含著其他許多種化合物,通過檢測這些化合物的含量即可診斷疾病。

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院近日公布的一項研究成果表明，每個人在呼吸時呼出的化合物和人類的指紋一樣獨一無二，醫(yī)生甚至可以根據(jù)這些化合物來診斷疾病。同時，由于呼氣測試法還能獲得與尿液檢查以及血液檢查相近的結(jié)果，因此未來不但可以用來診斷疾病，還可能會用于運動員興奮劑檢測。該項研究成果已經(jīng)發(fā)表在國際權(quán)威生物學(xué)類學(xué)術(shù)雜志《PLoS ONE》上。

在歐美國家，呼氣分子診斷已成為呼吸系統(tǒng)及消化系統(tǒng)的金標(biāo)技術(shù)，并用于心肺、腸胃、腎肝、糖尿病及癌癥等疾病的醫(yī)學(xué)研究與臨床檢驗，被期望用于常見病、多發(fā)病、慢性病、流行病與職業(yè)病的基層篩查及家庭自檢。

由于人體呼出氣體中的生物標(biāo)志物濃度極低，以ppb即10億分之幾為單位計，精確測定其濃度非常困難。

當(dāng)前呼吸分析儀器仍主要依賴于大且昂貴的儀器，例如氣相色譜儀(GC)及質(zhì)譜儀(MS)，使得這些儀器不能廣泛地應(yīng)用。

還有的呼吸分析儀器是以電化學(xué)檢測原理制成的檢測裝置，雖然體積小、但無法實現(xiàn)連續(xù)動態(tài)監(jiān)測生物標(biāo)志物、檢測費用高、特異性差等局限性，不能充分滿足臨床需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠快速準(zhǔn)確檢測生物標(biāo)志物含量的智能呼氣分子診斷系統(tǒng)的透射式光學(xué)檢測裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一種技術(shù)方案是：一種智能呼氣分子診斷系統(tǒng)的透射式光學(xué)檢測裝置，用于檢測人體呼出氣體中生物標(biāo)志物的含量。所述檢測裝置包括反應(yīng)池、生物傳感器和光譜分析的光路結(jié)構(gòu)，所述生物傳感器包括能夠與生物標(biāo)志物反應(yīng)并將生物標(biāo)志物吸收的反應(yīng)體，所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔能夠連通外部的人體呼出氣體氣源，所述生物傳感器裝設(shè)在反應(yīng)腔處且反應(yīng)體被封裝在反應(yīng)腔內(nèi)，所述光路結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生光束射入反應(yīng)腔內(nèi)并經(jīng)過反應(yīng)體后射出反應(yīng)池形成反應(yīng)體的吸收光譜。

具體的，所述生物傳感器還包括基體，所述反應(yīng)體固定安裝在基體上，所述反應(yīng)腔在反應(yīng)池形成有與外部連通的入口，所述反應(yīng)體自入口處伸入反應(yīng)腔內(nèi)，所述基體封蓋在反應(yīng)池的入口上將反應(yīng)體封閉在反應(yīng)腔內(nèi)。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)體呈片狀結(jié)構(gòu)，所述基體上間隔地安裝有多個反應(yīng)體。

進(jìn)一步的，所述反應(yīng)體立在基體上，所述多個反應(yīng)體相互平行，所述光路結(jié)構(gòu)射入反應(yīng)腔的光束依次穿過多個反應(yīng)體后射出反應(yīng)池。

具體的，所述反應(yīng)池上具有入射端面、出射端面、第一反射面和第二反射面，所述入射端面接受所述光路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光束并將光束引導(dǎo)射在第一反射面上，所述第一反射面將光束反射至反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)體上，光束穿過反應(yīng)體射在第二反射面上，所述第二反射面將光束反射至出射端面，所述光束經(jīng)出射端面射出反應(yīng)池。

具體的，所述入射端面和出射端面均在反應(yīng)池上形成透鏡結(jié)構(gòu)。

具體的，所述光路結(jié)構(gòu)包括能夠產(chǎn)生光束的光源、第一準(zhǔn)直透鏡、第一聚焦透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、第二聚焦透鏡、狹縫、第三準(zhǔn)直透鏡、光柵、第三聚焦透鏡和光電探測器，所述光源產(chǎn)生的光束依次經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡和第一聚焦透鏡射入反應(yīng)池的入射端面，自反應(yīng)池的出射端面出射的光束依次經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡和第二聚焦透鏡聚焦在狹縫處，自狹縫出射的光束經(jīng)第三準(zhǔn)直透鏡到達(dá)光柵處，所述光束在光柵處衍射并經(jīng)第三聚焦透鏡成像在光電探測器上獲得反應(yīng)體的吸收光譜。

進(jìn)一步的，所述第一準(zhǔn)直透鏡的光軸、第一聚焦透鏡的光軸和反應(yīng)池的入射端面的光軸重合。

進(jìn)一步的，所述第二準(zhǔn)直透鏡的光軸、第二聚焦透鏡的光軸和反應(yīng)池的出射端面的光軸重合。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)體包括載體和細(xì)胞色素C，所述載體為氣溶膠，所述細(xì)胞色素C分布在氣溶膠內(nèi)形成納米結(jié)構(gòu)的反應(yīng)體。

本實用新型的范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應(yīng)涵蓋由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的（但不限于）具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案等。

由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：智能呼氣分子診斷系統(tǒng)的透射式光學(xué)檢測裝置采用生物傳感器的反應(yīng)體與人體呼出的氣體中的生物標(biāo)志物反應(yīng)并通過能夠?qū)Ψ磻?yīng)體進(jìn)行光譜分析的光路結(jié)構(gòu)檢測吸收生物標(biāo)志物后的反應(yīng)體，快速、準(zhǔn)確地檢測出人體呼出氣體的生物標(biāo)志物的含量，靈敏度、可靠性高。

附圖說明

圖1為本實用新型智能呼氣分子診斷系統(tǒng)的透射式光學(xué)檢測裝置的光路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、光源；2、第一準(zhǔn)直透鏡；3、第一聚焦透鏡；4、第二準(zhǔn)直透鏡；5、第二聚焦透鏡；6、狹縫；7、第三準(zhǔn)直透鏡；8、光柵；9、第三聚焦透鏡；10、光電探測器；100、反應(yīng)池；101、反應(yīng)腔；102、入射端面；103、出射端面；104、第一反射面；105、第二反射面；200、生物傳感器；201、反應(yīng)體；202、基體。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，本實用新型所述的一種智能呼氣分子診斷系統(tǒng)的透射式光學(xué)檢測裝置，用于檢測人體呼出氣體中的生物標(biāo)志物的含量。智能呼氣分子診斷系統(tǒng)的透射式光學(xué)檢測裝置包括反應(yīng)池100、生物傳感器200和光譜分析的光路結(jié)構(gòu)。

本文中所述的生物標(biāo)志物是指人體呼出氣體中的化合物，臨床上普遍公認(rèn)并用于診斷疾病的標(biāo)志物。比如一氧化氮、一氧化碳、氫氣、甲烷、氨氣、醛和硫化物等人體呼出的化合物或呼氣分子。

所述生物傳感器200包括能夠與生物標(biāo)志物反應(yīng)并將生物標(biāo)志物吸收的反應(yīng)體201和基體202。所述反應(yīng)體201呈片狀結(jié)構(gòu)，所述基體202上間隔地安裝有多個反應(yīng)體201。所述反應(yīng)體201立在基體202上，所述多個反應(yīng)體201相互平行且隔離。本實施例的反應(yīng)體201包括載體和細(xì)胞色素C。所述載體為氣溶膠，氣溶膠通過溶膠凝膠法制成，所述細(xì)胞色素C分布在氣溶膠內(nèi)形成納米結(jié)構(gòu)的反應(yīng)體201。為了控制反應(yīng)體201的厚度，通過開模形成容納反應(yīng)體201的容腔，在容腔內(nèi)讓氣溶膠和細(xì)胞色素C定型，反應(yīng)體201的厚度控制在1mm以下。

所述反應(yīng)池100內(nèi)設(shè)置有反應(yīng)腔101，所述反應(yīng)腔101能夠連通外部的人體呼出氣體氣源。即能夠?qū)⑼獠坎杉娜梭w呼出氣體的樣本導(dǎo)入反應(yīng)腔101中。所述生物傳感器200裝設(shè)在反應(yīng)腔101處且反應(yīng)體201被封裝在反應(yīng)腔101內(nèi)。具體的說，所述反應(yīng)腔101在反應(yīng)池100形成有與外部連通的入口，所述反應(yīng)體201自入口處伸入反應(yīng)腔101內(nèi)，所述基體202封蓋在反應(yīng)池100的入口上將反應(yīng)體201封閉在反應(yīng)腔101內(nèi)。這樣，人體呼出氣體中的生物標(biāo)志物能夠充分與反應(yīng)體201中的細(xì)胞色素C反應(yīng)將生物標(biāo)志物吸收在反應(yīng)體201內(nèi)。

所述反應(yīng)池100為能夠讓光束穿過的透明體。所述反應(yīng)池100上具有入射端面102、出射端面103、第一反射面104和第二反射面105。第一反射面104和第二反射面105分設(shè)反應(yīng)腔101的兩側(cè)。所述入射端面102和出射端面103均在反應(yīng)池100上形成透鏡結(jié)構(gòu)。

所述光路結(jié)構(gòu)包括能夠產(chǎn)生光束的光源1、第一準(zhǔn)直透鏡2、第一聚焦透鏡3、第二準(zhǔn)直透鏡4、第二聚焦透鏡5、狹縫6、第三準(zhǔn)直透鏡7、光柵8、第三聚焦透鏡9和光電探測器10。所述第一準(zhǔn)直透鏡2的光軸、第一聚焦透鏡3的光軸和反應(yīng)池100的入射端面102的光軸重合。所述第二準(zhǔn)直透鏡4的光軸、第二聚焦透鏡5的光軸和反應(yīng)池100的出射端面103的光軸重合。

所述光源1產(chǎn)生的復(fù)色光的光束依次經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡2分成多束平行光，再經(jīng)第一聚焦透鏡3聚焦后射入反應(yīng)池100的入射端面102。所述入射端面102將光束引導(dǎo)設(shè)在第一反射面104上。所述第一反射面104將光束反射至反應(yīng)腔101內(nèi)的反應(yīng)體201上。光束依次穿過相互平行的多層反應(yīng)體201射在第二反射面105上。所述第二反射面105將光束反射至出射端面103，所述光束經(jīng)出射端面103射出反應(yīng)池100。自反應(yīng)池100的出射端面103出射的光束依次經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡4和第二聚焦透鏡5聚焦在狹縫6處，自狹縫6出射的光束經(jīng)第三準(zhǔn)直透鏡7到達(dá)光柵8處。所述光束在光柵8處衍射并經(jīng)第三聚焦透鏡9成像在光電探測器10上獲得生物傳感器200的反應(yīng)體201的吸收光譜。

通過比較未吸收生物標(biāo)志物之前的反應(yīng)體201的光譜和吸收生物標(biāo)志物后的反應(yīng)體201的吸收光譜，能夠獲得人體呼出氣體中的生物標(biāo)志物的含量。準(zhǔn)確度、精度均非常高。

生物傳感器中反應(yīng)體201的片狀結(jié)構(gòu)使反應(yīng)體201的厚度小，能夠快速與生物標(biāo)志物反應(yīng)。同時光的吸收系數(shù)與光經(jīng)過的反應(yīng)體201的厚度相關(guān)，光經(jīng)過的厚度越厚越能保證光被吸收的充分性，多層反應(yīng)體201間隔設(shè)置能夠保證光經(jīng)過的反應(yīng)體201的厚度，還能夠充分、完全地將人體呼出氣體的樣品中的生物標(biāo)志物吸收。保證檢測結(jié)果的靈敏度和可靠性。

如上所述，我們完全按照本實用新型的宗旨進(jìn)行了說明，但本實用新型并非局限于上述實施例和實施方法。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者可在本實用新型的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進(jìn)行不同的變化及實施。