肺癌vocs静态配气系统的研究与设计

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1、肺癌VOCs静态配气系统的研究与设计重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：李显指导教师：侯长军教授学位类别：工程硕士（生物医学工程领域）重庆大学生物工程学院二O一五年四月DevelopmentofGasDistributionSystemforVOCsasLungCancerMarkersbasedonStaticVolumetricMethodAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByLiXianSupervise

2、dbyProf.HouChangjunSpecialty：BiomedicalEngineeringFieldCollegeofBioengineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要肺癌是目前人类发病率与致死率最高的恶性肿瘤之一。对高危人群的筛查以及肺癌的早期诊断可以提高患者的生存率。目前利用呼出气体检测方法已受到研究人员的广泛关注，有望成为继CT、MRI等大型检测仪器与穿刺活检等方式之后又一有效的肺癌诊断手段。如何得到痕量级别的肺癌标志物VOCs是呼出气体检测方法的关键之一。本文在分析系统需求

3、的基础上，基于静态体积法配气原理，设计并加工了一套配气系统，用于直接将常温下呈液态的肺癌标志物VOCs配制成指定低浓度的VOCs气体。在文中，具体介绍了相关的配气原理、配气方案、系统硬件与软件设计过程，以及装置的检测分析等，具体研究工作如下：①方法选取：本文在分析对比目前已有的各种配气方法的优势与不足，选取了适合本文要求的静态体积法，用于将常温下呈液态的VOCs配制为痕量级别低浓度的混合气体。基于静态体积法的配气原理构建了一套合理的配气系统方案，并给出了明确的配气步骤。②模型构建：针对不同种类的肺癌标志物VOC，本文根据实际加工条件，设计一个合理的配气系统多参数模型。在理论

4、条件的基础上得出了这一模型在实际情况下适用的计算公式，推算出不同的目标浓度与汽化室恒温温度、混匀室混匀次数、注射泵注射器规格和抽气行程等参量之间的关系。③仪器设计：本文利用模块化设计思路，将整个配气系统分作汽化室、混匀室和注射泵三部分。在总结关键部件选型、明确硬件系统框图的基础上，得到了系统的气路结构设计与硬件电路设计，并给出了配气系统的整体硬件设计与加工实物。与此同时，本文明确了系统软件的功能模块，并详述了PIC16F877的PID温度控制、气泵与电磁阀组控制以及步进电机驱动控制等模块的程序以及PC端VB语言控制软件的设计。④系统测试：本文以苯气作为肺癌标志物VOCs的样

5、本，使用本文的静态配气系统配制了多组超低浓度的苯-氮气混合气体，并使用Agilent7890A型气相色谱仪进行气相色谱检测。通过针对性地分析气相色谱图，并对比出峰时间、峰面积与单位浓度响应值等参量，验证了本文配气系统的有效性、准确性与稳定性，证明了本文系统设计的合理性。关键词：VOCs，静态体积法，PID，微量注射泵，GCI英文摘要ABSTRACTCurrently,lungcancerisoneofhumanmalignanttumorswiththehighestincidencerateandmortalityrate.Thescreeningandearlydiag

6、nosingofpeopleathighriskofhavinglungcancercanincreasethesurvivalrateofpatients.Atpresentbreathtestmethodhasbeenwidelyconcernedbyresearchers,anditiswithagreatpossibilitytobecometooneoftheeffectivedetectionmethodsoflungcancer,justlikepuncturebiospyandothermethodsbasedoninstrumentssuchasCTand

7、MRI.However,oneofthekeystobeingsuccessfullyappliedinbreathtestishowtogetVOCsintracelevelsaslungcancermarkers.Basedonthestaticvolumetricmethod,agasdistributionsystemhasbeendesignedanddevelopedinthispaperwithrequirementanalysis.Thissystemisdesignedfordirectlypre