项目背景
幽门螺旋杆菌（Hp）是一种对人类健康构成严重威胁的细菌，能引起慢性胃炎、胃溃疡甚至胃癌等疾病。由于其感染率极高，特别是在发展中国家，开发一种快速、准确、非侵入性和经济的检测方法具有重要意义。当前的检测方法包括呼气试验（C14）、血清抗体检测、粪便抗原检测和内镜下组织学检查、试纸法等，这些方法要么侵入性强，要么准确度有限，或是操作复杂、时间长和成本高昂。电子鼻技术提供了一种模拟哺乳动物嗅觉系统的方法，通过分析呼出气体的化学成分来实现对Hp的快速检测，代表了一种全新的检测思路。 随着人们对健康问题的日益关注以及对非侵入性医疗技术的需求增加，基于电子鼻技术的幽门螺旋杆菌感染检测设备市场前景广阔。特别是在全球范围内，大约有一半的人口感染幽门螺旋杆菌，检测需求巨大。此外，该技术的便携性使其在资源有限的区域特别有价值，可大大提高幽门螺旋杆菌感染的筛查率，对于预防胃癌等疾病具有重要意义。
项目介绍
本项目致力于研发一款基于电子鼻技术的幽门螺旋杆菌感染微型检测设备，旨在解决现有幽门螺旋杆菌检测方法的局限性，如侵入性强、操作复杂、检测周期长及成本相对较高等问题。幽门螺旋杆菌作为人类胃癌的第一类致癌因子，其广泛传播与感染对公共健康构成重大威胁。本项目采用先进的电子鼻技术，通过模拟哺乳动物的嗅觉系统，利用微纳气体传感器阵列和智能算法对呼吸气体中的化学成分进行分析，实现幽门螺旋杆菌的非侵入性、快速、便携式检测. 项目目标包括设计并制造体积小于10 cm3、重量不超过500克的微型检测设备，并确保准确度达到或超过90%，检测时间不超过2分钟。研究方案包括高性能微纳气体传感器的制备、智能识别算法的开发和基于手机的数据处理系统开发，旨在提高检测的速度、便携性和经济性，适合大规模人群筛查。 1.碳纳米管传感芯片的开发：成功开发了尺寸为3 x 3 mm2的碳纳米管传感芯片，该芯片内集成了9个不同气体传感器，能够对不同的化学物质进行高灵敏度检测。这些传感器的最低检测限小于10 ppb，响应时间小于1分钟，展示了高性能传感阵列的集成化能力。 2.外围电路设计：设计了小型集成化的外围电路板，尺寸为4.5 cm x 4.5 cm x 5 cm，气室尺寸为2.3 cm x 2.2 cm，确保整个装置的体积控制在10 cm x 10 cm x 10 cm内，满足了项目对设备便携性的要求。 3.智能识别算法筛选和定制：建立了模拟幽门螺旋杆菌感染呼气数据库，并进行了智能识别算法的筛选和定制，实现了识别准确率达到95%。这一进展证明了算法在处理复杂数据方面的有效性，为后续的实际应用奠定了基础。 4.手机通信和数据处理软件的开发：完成了手机通信模块和数据处理软件的开发，使得检测设备能够与智能手机连接通信，为实现手机供电，便于用户操作和数据分析。这一进展提高了设备的用户友好性和数据处理能力。 5.临床样本收集准备：为了验证设备的实际应用效果，项目计划进行临床真实呼气样本的收集，并建立相应的数据库进行智能识别，这标志着项目即将进入临床试验阶段，是实现产品化的关键一步。
技术优势
本项目通过开发一款基于电子鼻技术的幽门螺旋杆菌感染检测设备，解决了传统检测方法侵入性强、操作复杂、检测周期长及成本高昂等问题。特别是在快速筛查和早期诊断领域，该设备提供了一种非侵入性、即时分析的解决方案，显著提高了检测的便捷性和效率，同时降低了成本，解决了广大患者和医疗机构面临的痛点。本项目开发的电子鼻技术在性能、成本、售价等方面具有明显优势： 1.性能优势：提供快速（检测时间不超过2分钟）、非侵入性检测，灵敏度和准确性高（95%），适应于早期筛查和大规模人群检测。 2.成本优势：基于微型化设计和简化的检测流程，大幅降低了生产和操作成本，使得检测成本低于传统方法。普通人学习成本低，每个人都可上手操作。 3.售价优势：低成本（〈 0.2万）使得设备售价具有较大竞争空间，更适合面向基层医疗机构和普通家庭市场。 4.适应性强：便携式设计使得设备不仅适用于医院和诊所，整个尺寸小于10 cm x 10 cm x 10 cm，重量小于500克。可广泛应用于基层医疗点和家庭，具有很高的市场适应性。
研究团队
艾斌， “百人计划”研究员，博导，留美博士后，发表SCI文章50余篇，授权发明专利9项。小米青年学者，“虞创英才”，智能感知与智能信息处理重庆市重点实验室副主任 田逢春，教授，博导，智能感知与智能信息处理重庆市重点实验室主任、重庆市学术技术带头人、国际嗅觉与化学传感器学会中国区主席、中国电子学会优秀科技工作者。
