目前，肺癌是一种危害生命健康的主要疾病。近些年，随着国内空气质量的不断下降，我国肺癌发病率呈现明显的上升趋势，WHO更是预测到2025年中国将成为世界肺癌第一大国。肺癌的早期诊断可以大大提高治愈率，目前，临床上缺乏快速、低成本的肺癌早期诊断筛查设备。基于生化传感器技术的呼出气体诊断灵敏度高、响应速度快、价格便宜、结构简单、易于小型化，且完全无创，具有很好地应用前景。人体呼出气体包含生理代谢产物，有研究证明呼出气体中部分挥发性有机气体（VOCs）与肺癌有关，可作为肺癌检测的标志物，肺癌标志物检测最大的困难在于肺癌患者呼出气体中VOCs含量小（仅为PPb数量级）。进行肺癌气体检测需要对患者呼出气体进行采集，并对其中的VOCs加以浓缩以提高其浓度，便于传感器识别。基于生化传感器技术的呼出气体检测本质上是一种化学反应，需要对反应条件（即待测气体物理状态）进行控制。肺癌呼出气体诊断是近几年才兴起的一种检测方法，目前还没有相应的肺癌呼出气体采集、标志物浓缩及物理条件标准化控制的装置。有鉴于此，本文旨在提供一套可自动的对肺癌患者呼出气体进行采集、目标物富集、较精确温湿度控制的气路系统。为肺癌呼出气体检测设备的临床应用与开发提供相对独立的气流控制及前处理模块。本文的工作主要有以下方面：一、分析基于生化传感器肺癌呼出气体检测的过程，总结检测系统设计要求和课题组现有气体检测系统的欠缺，创新性地设计出一套结构简单、功能全面的气路系统。以呼出气体中VOCs富集模块为中心，创造性地提出多层循环的设计思路。分析目标物浓缩与检测过程，简化气路设计，在保障功能的前提下设计出了包括“富集循环”与“检测循环”的气路系统。该气路可自动地对肺癌患者呼出气体进行采集、目标物富集、较精确温度湿度控制，来保证所采集的气体与生化传感器相对一致的反应条件。二、由于采用的生化传感器灵敏度很高，杂质气体会对检测结果造成影响，所以，气路系统及反应气室要求具有较好的气密性。针对现有气体检测系统中反应气室密闭性不够的缺点，对其进行了气密性优化设计。三、根据肺癌呼出气体检测系统的功能需求，设计了上下位机的总体结构。以ARM作为上位机进行图像采集、图像处理、结果分析和整体控制，以PIC16F877A作为下位机完成气路控制。针对气路系统中下位机和外围设备不同的动作和功能要求，设计并加工完成包括电源模块、储气模块、气泵与电磁阀控制模块、温控模块、温湿度监测模块和通信模块等在内的一整套硬件系统。按照检测流程，在MPLAB软件环境下设计下位机各个模块控制程序和主控程序。四、对系统中各个模块进行功能测试，测试各个模块的工作性能及主要参数。配置以苯作为目标物的实验气体，验证气路系统的目标物浓缩效果。本文的主要创新点有：以呼出气体中VOCs富集模块为中心，创造性地提出多层循环的设计思路，设计出一套结构简单、功能全面的气路系统。在文章的最后，总结本文的主要工作，为系统的后续完善和发展提出了自己的意见。