【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测气体样本中的化合物的仪器和处理(process)，具体地涉及用于从生物样本中检测健康障碍(disorder)的仪器和处理，更优选地涉及用于从哺乳动物的呼吸样本中检测疾病的仪器和处理。它被纳入诊断covid-19的方法和仪器中。
技术介绍
1、人体作用(respiration)含有大量挥发性有机化合物(voc)，它们是代谢活动的产物。这些voc可能会根据诸如年龄、体重、性别、生活方式或饮食习惯等的遗传或环境因素而不同，并且可能会影响人的呼吸的化学成分，这取决于这些化合物的量和浓度。疾病也会导致呼吸作用期间呼出气(exhaled breath)中的voc的变化。
2、数百年前，医生就已经知道呼吸中的气味与疾病之间的关系。通过气味检测疾病的历史可以追溯到公元四世纪，当时医生根据经验，能够通过人呼吸的气味来确定他们患有什么疾病。例如，水果味呼吸被认为是与糖尿病相关联的酮症酸中毒的征兆，并且氨的气味可能与肾衰竭有关。这种方法并不准确，因为疾病必须处于晚期才能通过人类嗅觉检测到。但是，技术进步使得电子系统能够在此基础上发展起来以通过呼吸来诊断疾病并提供关于人体状态的信息。
3、电子鼻代表了一种创新的voc采样方法，因为这些设备可以使用纳米传感器阵列结合学习算法而在线识别复杂的voc混合物。每组传感器对voc混合物的不同部分敏感，并且阵列表现出良好的辨别性能以及高灵敏度和短响应时间。
4、因此，电子鼻的使用构成了目前用于诊断covid-19的标准和优选方法的一种有吸引力的替代方法，其是
5、在现有技术中可以找到的用于从呼吸样本中的voc诊断疾病的设备中，可以提到文档us20190167152a1中公开的用于使用呼出气诊断肺炎的设备。所述设备包括呼吸检测器，该呼吸检测器可操作以捕获并保留呼出气中所含的挥发性有机化合物(voc)；与呼吸检测器装置通信的呼吸voc分析器，其中所述voc是1-丙醇并且其中所述呼吸voc分析器包括被配置为确定关注的voc的电子鼻或气相色谱-质谱(gc-ms)分析器。另一方面，文档wo2020/160753a1介绍了一种用于减少混杂因素对于呼吸作用的化学成分的实时分析的影响的装置，其中所述装置与化学分析器耦合。该分析器包括离子发生器和离子分析器，该离子发生器通过电离来自传递至分析器的所述流的关注的分子来产生离子，并且该离子分析器分析所述离子。所述离子分析器可以是质谱仪、离子迁移谱仪、或者质谱仪和离子迁移谱仪的组合。此外，文档https://doi.org/10.1007/s00464-020-08169-0公开了使用来自“the aeonose company”的名为“aeonose”的设备来诊断covid-19疾病。该设备包含检测co、n2和voc的三个金属氧化物型传感器。每次测量时，传感器都会经历温度循环。呼出的voc经由氧化还原反应与传感器发生反应，引起电导率变化并生成随后被存储和分析的数值模式。
6、市场上可用于疾病检测的呼吸分析设备基于质谱仪、离子迁移谱仪、气相色谱仪或它们的组合，这意味着成本高且尺寸大。不同类型的传感器具有一定的缺点，诸如恢复慢(金属氧化物半导体)、响应漂移(金属氧化物半导体、导电聚合物、表面声波)、抗噪声能力低(光电离检测器)以及不同组传感器(导电聚合物、金属氧化物半导体场效应、石英晶体微平衡、表面声波)之间和长期来看相同的传感器缺乏再现性。如果要避免这些缺点，替代方法将是使用不同类型的传感器阵列来克服这些限制并最大限度地发挥其优势。但是，这意味着更高的成本和更复杂的设备。
7、另一方面，文档doi.org/10.1039/c6ja00226a介绍了一种基于电晕放电诱导等离子体光谱法的系统。该系统用于确定氧气和氮气混合物的浓度。电晕放电诱导等离子体光谱法(cdips)技术基于通过恒定气流上的电晕放电生成等离子体。来自等离子体的辐射提供了关于其物理性质的信息，诸如成分、电子密度和温度。因此，发射体物质的行为可以与离子密度和电子温度的变化相关，从而允许对此类物质的量化。等离子体的发射由uv-可见光谱仪收集，从而获得由离散且窄的原子发射线和较宽的分子物质(诸如n2或o2)带组成的光谱，这是等离子体中存在的元素的特性。该系统表现出高重现性，并且可以在不同的实验室使用，从而在每个实验室获得相同的信息。这项技术需要非常昂贵的标准光谱仪。
8、仍然需要一种允许通过采用能够检测呼出气成分变化的电晕放电诱导等离子体光谱测定技术来诊断诸如covid-19的疾病的设备。
9、仍然需要一种能够以安全、快速、经济和非侵入性的方式进行的诊断；其中消除了电子鼻中传统使用的化学传感器受到污染和耗尽的可能性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于从生物样本中检测健康障碍的设备，包括用于在所述样本中产生放电的部件；至少一个光学传感器和用于图像处理的部件。所述设备不需要复杂的检测系统，而且还能够以高效率和非常低的成本进行分析，因为它只需要图像检测器来进行诊断。
2、本专利技术提供了一种设备，其使所述生物样本(优选地为气态样本，更优选地为呼吸样本)经受能够诱发等离子体的放电。
3、其中所述健康障碍包括疾病。
4、本专利技术提供了一种图像传感器和用于通过人工智能处理图像的部件。所述放电可以是电晕放电。因此，该系统可以命名为电晕放电诱导等离子体数字光谱法。
5、该系统对于诊断covid-19具有高重现性。这项技术可以提供使用低成本仪器以非侵入性和快速的方式诊断或筛查健康障碍的可能性。
6、其中所述疾病或健康障碍优选地选自由病毒感染、细菌感染、乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结肠癌、血液中存在酒精、糖尿病、肾衰竭或血液中存在大麻素组成的组。更优选是covid-19疾病。细菌感染可能是肺炎。此外，还可以是可以通过呼出气中存在的生物标志物表现出来的任何健康障碍。
7、根据本专利技术的用于检测化合物的设备也可以检测存在于选自由尿液样本和粪便样本组成的组的生物样本中的挥发性化合物。
8、在优选实施例中，本专利技术包括：样本入口、载气入口、均化区段和气体出口(1)；至少一个电离室(2)；至少一个光学传感器(3)；以及图像存储和处理系统(4)。在本专利技术的更优选实施例中，所述样本入口、所述载气入口、所述均化区段和所述气体出口包括：样本入口端口；样本入口管道，其将所述样本入口端口与电离室连通；气体出口端口；气体出口管道，其将电离室与所述气体出口端口连通；电离产物截留过滤器(retention filter)；样本入口和出口泵；为所述泵供电的低压电源；载气入口端口；载气入口管道；链接样本和载气入口管道的元件；至少一个样本流量控制阀；至少一个载气流量控制阀。其中所述电离室优选地包括具有两个电极的主体：阳极和阴极；为所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于从生物样本中检测健康障碍的设备，包括用于在所述样本中生成放电的部件；至少一个光学传感器和用于图像处理的部件。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述放电在所述样本中生成等离子体，并且所述样本是气态样本。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍包括疾病。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述生物样本包括呼吸样本。
5.如权利要求1所述的设备，包括：样本入口、载气入口、均化区段和气体出口(1)；至少一个电离室(2)；至少一个光学传感器(3)；以及图像存储和处理系统(4)。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述样本入口、所述载气入口、所述均化区段和所述气体出口包括：样本入口端口；样本入口管道，其将所述入口端口与电离室连通；气体出口端口；气体出口管道，其将电离室与所述出口端口连通；电离产物截留过滤器；样本入口和出口泵；为所述泵供电的低压电源；载气入口端口；载气入口管道；链接样本和载气入口管道的元件；至少一个样本流量控制阀；至少一个载气流量控制阀。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述电离室包括具有两个
8.如权利要求7所述的设备，其中所述电源包括高压电源。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述电源包括低压电源。
10.如权利要求5所述的设备，其中所述电离室还包括链接所述电离室(2)的主体的内部和所述光学传感器(3)的光纤。
11.如权利要求7所述的设备，其中所述阳极包括中心电极并且所述阴极是形成同轴针-圆柱体几何形状的圆柱体。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述光学传感器包括至少一个显微镜。
13.如权利要求1所述的设备，其中所述光学传感器包括至少一个照相相机。
14.如权利要求5所述的设备，其中所述图像存储和处理系统(4)包括：连接到所述光学传感器(3)的计算机，其接收、存储和通过人工智能分析样本在通过电极之间的电弧时产生的等离子体的图像。
15.如权利要求1所述的设备，其中它还包括PC USB连接；锂离子电池；集成触摸屏；建立无线连接的必要元件。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是病毒感染。
17.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是COVID-19的病毒感染。
18.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是肺炎的病毒感染。
19.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是糖尿病。
20.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是细菌感染。
21.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是肺炎的细菌感染。
22.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是肾衰竭。
23.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍选自由：乳腺癌、前列腺癌、肺癌和结肠癌组成的组。
24.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是血液中存在酒精。
25.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍与血液中存在大麻素有关。
26.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍包括能够通过呼出气中存在的生物标志物表现自身的任何障碍。
27.如权利要求1所述的用于从呼吸样本检测疾病的设备，包括放电诱导等离子体数字光谱仪。
28.如权利要求1所述的设备，其中所述生物样本包括尿液样本。
29.如权利要求1所述的设备，其中所述生物样本包括粪便样本。
30.如权利要求1所述的设备，其中它还包括样本储存器，其中引入固体或液体样本。
31.如权利要求30所述的设备，其中所述固体或液体样本包括粪便和尿液。
32.如权利要求30所述的设备，其中它包括用于汽化液体或固体样本的部件。
33.如权利要求32所述的设备，其中所述用于汽化所述液体或固体样本的部件包括激光器。
34.一种用于从呼吸样本中检测健康障碍的处理，其使用如权利要求1所述的设备并且包括以下步骤：
35.一种用于从气体样本中检测化合物的处理，其使用如权利要求1所述的设备并且包括以下步骤：
36.如权利要求35所述的处理，还包括以下步骤：
37.一种包含被抽空且灭菌的柔性材料的容器，所述容器仅具有一个气体进口，所述容器可以用作为如权利要求1所述的生物样本的呼出的呼吸填充。
38.一种如权利要求1所述的设备的被称为数字光谱法的图像分析处理，包括以下步骤：
39.一种被称为数字光谱法的图...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于从生物样本中检测健康障碍的设备，包括用于在所述样本中生成放电的部件；至少一个光学传感器和用于图像处理的部件。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述放电在所述样本中生成等离子体，并且所述样本是气态样本。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍包括疾病。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述生物样本包括呼吸样本。
5.如权利要求1所述的设备，包括：样本入口、载气入口、均化区段和气体出口(1)；至少一个电离室(2)；至少一个光学传感器(3)；以及图像存储和处理系统(4)。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述样本入口、所述载气入口、所述均化区段和所述气体出口包括：样本入口端口；样本入口管道，其将所述入口端口与电离室连通；气体出口端口；气体出口管道，其将电离室与所述出口端口连通；电离产物截留过滤器；样本入口和出口泵；为所述泵供电的低压电源；载气入口端口；载气入口管道；链接样本和载气入口管道的元件；至少一个样本流量控制阀；至少一个载气流量控制阀。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述电离室包括具有两个电极的主体：阳极和阴极；以及为所述电极供电的电压电源。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述电源包括高压电源。
9.如权利要求7所述的设备，其中所述电源包括低压电源。
10.如权利要求5所述的设备，其中所述电离室还包括链接所述电离室(2)的主体的内部和所述光学传感器(3)的光纤。
11.如权利要求7所述的设备，其中所述阳极包括中心电极并且所述阴极是形成同轴针-圆柱体几何形状的圆柱体。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述光学传感器包括至少一个显微镜。
13.如权利要求1所述的设备，其中所述光学传感器包括至少一个照相相机。
14.如权利要求5所述的设备，其中所述图像存储和处理系统(4)包括：连接到所述光学传感器(3)的计算机，其接收、存储和通过人工智能分析样本在通过电极之间的电弧时产生的等离子体的图像。
15.如权利要求1所述的设备，其中它还包括pc usb连接；锂离子电池；集成触摸屏；建立无线连接的必要元件。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述健康障碍是病毒感染。
17.如权利要求1所述的设备...
【专利技术属性】
技术研发人员：里卡多·丹尼尔·德·西莫内，
申请(专利权)人：里卡多·丹尼尔·德·西莫内，
类型：发明
国别省市：
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