肺癌作为严重威胁人类身体健康的疾病之一,使用传统检测方法确诊时间晚,容易造成生存率低下,因此其早期检测显得尤为重要。本文总结了呼吸气体检测方法在医学上尤其是肺癌检测方面的应用,基于卟啉传感器阵列对气体的识别响应机理,结合电子技术及光谱检测方法,设计了一套肺癌呼吸气体早期检测系统。本文设计的系统抽取呼吸气体进入气室,使用CMOS摄像头采集气室中的卟啉传感器阵列与气体反应前后的图像信息,通过图像处理技术获得传感器阵列的颜色变化信息,将其与数据库中的记录进行匹配,得到检测结果。本文的具体工作包括以下几个方面:①基于肺癌呼吸气体检测系统的功能需求,采用模块化的设计思想,设计了上下位机结构的硬件电路。以微型PC作为上位机,控制整个系统的工作过程;以PIC16F877A单片机作为下位机,辅助上位机控制其外围模块完成系统功能。外围模块包括抽取气体的微型气泵驱动模块,监测温度、湿度、流量的反应条件监测模块,提供背景光源的LED驱动模块,联络上下位机通讯的USB通信模块。②根据下位机外围模块核心元器件的工作时序图,在MPLAB集成开发环境下设计外围模块监控软件程序,包括微型气泵调速控制程序,反应条件监测程序以及USB通信程序。按照肺癌呼吸气体检测系统的工作流程,设计下位机的主控制程序。③基于气室对于检测结果的重要性,对气室模型进行优化设计,并使用FLUENT软件对气体在气室中的流场进行仿真计算,输出结果模拟图。比较分析仿真结果模拟图,确定气室的优化模型。④对硬件电路的功能模块进行测试;以九种肺癌呼吸气体中的特征气体作为检测对象,对装配好的整个系统进行功能测试。最后对自己的研究工作进行总结和评价,并提出肺癌呼吸气体检测系统下一步的改进和完善方案。