技术领域 [0001]本发明属于疾病早期诊断器械技术领域，具体涉及一种基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件。 背景技术 [0002]帕金森氏病(Parkinson’s Disease，PD)是一种慢性、进展性的运动障碍和非运动并发症疾病，由于PD患者控制运动的能力受到限制，所以大大阻碍了患者的肌肉活动，严重降低患者的生活质量。PD是仅次于阿尔茨海默病的第二大类神经退行性疾病，没有可以治愈的方法，同时，由于不清楚PD的病因，目前也没有已被验证、能够预防这种疾病的方法。据世界卫生组织统计，在全球范围内，PD导致残疾和死亡的增长速度超过任何其他神经系统疾病。鉴于PD无法治愈，也无法有效预防，那么，早期发现和诊断PD就成为延缓发病、提高患者生活质量、减轻患者经济负担唯一可行的措施。 [0003]当前，PD的诊断方法包括血液检查、电子计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)等，均对人体有不同程度的伤害，更重要的是采用上述方法对患者进行诊断时，往往是在患者已经出现了PD初期常见的体征和症状时才会施行，那时，有可能病程已经发展了10年甚至更久。英国护士乔伊·米尔恩(JoyMilne)通过其嗅觉准确判断PD患者的报道引发了基于人体皮脂分泌气体诊断PD的研究，但目前报道的研究成果都是基于气相色谱技术实现，即便是已开发出的便携式设备也依然存在人体皮脂气体采集困难、诊断准确度较低、操作难度大、成本高等问题。 发明内容 [0004]本发明针对当前帕金森氏病早期诊断困难、诊断准确率低的问题，提出一种基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件，该纳米器件将新型二维材料与金属表面等离子体共振技术相结合，实现了人体微量皮脂分泌气体的采集及其红外光谱的金属等离子体增强，通过分析被诊断人皮脂分泌气体的金属等离子体增强红外光谱，实现对被诊断人是否患有帕金森氏病的早期诊断。 [0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是： [0006]基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件，包括透气保护纱布1、固定框架2、纳米气敏芯3和粘接胶带4，其中，固定框架是高度为0.8cm-1.4cm的中空结构；纳米气敏芯的基底为厚度是0.2mm-0.7mm、双面抛光的CaF₂晶体7，CaF₂晶体的上表面附着具有气体吸附功能的二维材料6，通过电子束光刻在附着有二维材料的CaF₂基底上加工有纳米金属阵列5，纳米气敏芯的外围尺寸略小于固定框架的内尺寸，纳米气敏芯粘接固定在固定框架内，且其下表面与固定框架的下表面平齐；透气保护纱布的外缘形状和大小与固定框架的外缘形状和大小相同，透气保护纱布外缘与固定框架外缘对齐粘接在固定框架的上表面上；粘接胶带为上表面两端带胶、上表面中部和下表面不带胶的长条形胶带，上表面中部不带胶部分的面积稍大于固定框架的外围尺寸，结合了纳米气敏芯的固定框架的下表面置于粘接胶带上表面中部不带胶的部分； [0007]所述纳米金属阵列是一种单元结构或多种不同单元结构组合形成的微小金属阵列，金属是金或银，单元结构是由一对等腰三角形组成的蝴蝶结结构、细长的矩形结构或其等离子体共振峰在5.7μm-8.5μm的结构，单元结构的高度为80nm-120nm； [0008]将基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件的透气保护纱布贴在被诊断人的前额或后背，并通过粘接胶带将帕金森氏病早期诊断纳米器件固定在人体上，保持3-5分钟以完成被诊断人皮脂分泌气体的采集，然后将透气保护纱布和粘接胶带去掉，将纳米气敏芯上表面向上，采用显微红外光谱仪扫描吸附了被诊断人皮脂分泌气体的纳米气敏芯的红外光谱，通过分析被诊断人皮脂分泌气体的金属等离子体增强红外光谱实现是否患有帕金森氏病的早期诊断。 [0009]所述具有气体吸附功能的二维材料包括二硫化钼、石墨烯、碳纳米管或其它能够吸附有机气体的二维材料。 [0010]采集被诊断人皮脂分泌的气体时，将帕金森氏病早期诊断纳米器件贴在人体上采集，或用被诊断人的贴身上衣将帕金森氏病早期诊断纳米器件包裹后静置3-5分钟进行采集。 [0011]本发明具有以下有益效果： [0012]1)将基于金属表面等离子体共振的红外光谱检测从液体和固体检测扩展到气体检测，实现了微量气体的红外光谱增强； [0013]2)为帕金森氏病的诊断提供了一种无创伤的诊断仪器和方法； [0014]3)可实现无初期常见体征和症状时帕金森氏病的早期诊断。 附图说明 [0015]图1为本发明帕金森氏病早期诊断纳米器件结构爆炸图； [0016]图2为本发明帕金森氏病早期诊断纳米器件装配图； [0017]图3为本发明实施例1的纳米气敏芯三维结构示意图； [0018]图4为本发明实施例1二硫化钼的拉曼光谱图； [0019]图5为本发明实施例1纳米金属阵列示意图； [0020]图6为本发明实施例1纳米气敏芯表面的SEM图； [0021]图7为本发明实施例1纳米气敏芯和单层二硫化钼薄膜在吸附PD患者皮脂分泌气体前、后的红外光谱图； [0022]图8为本发明实施例2纳米金属阵列的单元结构图； [0023]图9为本发明实施例2单元结构仿真获得的等离子体增强电场和红外光谱； [0024]图10为本发明实施例3纳米金属阵列的单元结构图； [0025]图11为本发明实施例3单元结构仿真获得的等离子体增强电场和红外光谱。 [0026]图中，1-透气保护纱布、2-固定框架、3-纳米气敏芯、4-粘接胶带、5-纳米金属阵列、6-二维材料、7-CaF₂晶体。 具体实施方式 [0027]以下结合附图介绍本发明详细技术方案： [0028]基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件，包括透气保护纱布1、固定框架2、纳米气敏芯3和粘接胶带4，其中，固定框架是高度为0.8cm-1.4cm的中空结构；纳米气敏芯的基底为厚度是0.2mm-0.7mm、双面抛光的氟化钙(CaF₂)晶体7，CaF₂晶体的上表面附着具有气体吸附功能的二维材料6，通过电子束光刻在附着有二维材料的CaF₂基底上加工有纳米金属阵列5，纳米气敏芯的外围尺寸略小于固定框架的内尺寸，纳米气敏芯粘接固定在固定框架内，且其下表面与固定框架的下表面平齐；透气保护纱布的外缘形状和大小与固定框架的外缘形状和大小相同，透气保护纱布外缘与固定框架外缘对齐粘接在固定框架的上表面上；粘接胶带为两端带胶、中部不带胶的长条形胶带，中部不带胶部分的面积稍大于固定框架的外围尺寸，结合了纳米气敏芯的固定框架下表面置于粘接胶带中部的不带胶部分； [0029]所述纳米金属阵列是一种单元结构或多种不同单元结构组合形成的微小金属阵列，金属是金或银，单元结构是由一对等腰三角形组成的蝴蝶结结构、细长的矩形结构或其等离子体共振峰在5.7μm-8.5μm的结构，单元结构的高度为80nm-120nm。 [0030]将基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件的透气保护纱布贴在被诊断人的前额或后背，并通过粘接胶带将帕金森氏病早期诊断纳米器件固定在人体上，保持3-5分钟以完成被诊断人皮脂分泌气体的采集，然后将透气保护纱布和粘接胶带去掉，将纳米气敏芯上表面向上，采用显微红外光谱仪扫描吸附了被诊断人皮脂分泌气体的纳米气敏芯的红外光谱，通过分析被诊断人皮脂分泌气体的金属等离子体增强红外光谱实现是否患有帕金森氏病的早期诊断。 [0031]所述具有气体吸附功能的二维材料包括二硫化钼、石墨烯、碳纳米管或其它能够吸附有机气体的二维材料。 [0032]采集被诊断人皮脂分泌的气体时，将帕金森氏病早期诊断纳米器件贴在人体上采集，或用被诊断人的贴身上衣将帕金森氏病早期诊断纳米器件包裹后静置3-5分钟进行采集。 [0033]实施例1 [0034]如图1-2，基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件，包括透气保护纱布1、固定框架2、纳米气敏芯3和粘接胶带4，其中，固定框架为高度是1cm、壁厚是3mm的正方形中空结构，其内部尺寸为6mm×6mm。 [0035]如图3所示，纳米气敏芯的基底是长、宽、高分别为5mm、5mm和0.5mm、双面抛光的正方形CaF₂晶体7，CaF₂晶体的上表面附着单层二硫化钼6，单层二硫化钼的拉曼光谱如图4所示，拉曼光谱的两个吸收峰分别出现在384.13和408.50，表面二硫化钼是单层结构。通过电子束光刻在附着有单层二硫化钼的CaF₂基底上加工有纳米金属阵列5，纳米气敏芯粘接固定在固定框架内，且其下表面与固定框架的下表面平齐。纳米金属阵列由4种不同蝴蝶结形的单元结构组成，金属为金，如图5所示，蝴蝶结中三角形的底边L和高H分别为80nm、90nm、100nm、116nm和100nm、120nm、135nm、150nm，两三角形顶点间距b分别为46nm、75nm、95nm、120nm，蝴蝶结间的横向间距T和纵向间距S分别为60nm、100nm、300nm、500nm和1μm、2μm；图6为制备完成的纳米金属阵列的扫描电镜(Scanning Electron Microscope，SEM)图。透气保护纱布为9mm×9mm的正方形，其边缘与固定框架的外缘对齐粘接在固定框架的上表面；粘接胶带为上表面两端带胶、上表面中部和下表面不带胶的长条形胶带，上表面中部不带胶部分的面积为11mm×11mm，结合了纳米气敏芯的固定框架下表面置于粘接胶带中部不带胶的部分。 [0036]将基于皮脂分泌气体分析的帕金森氏病早期诊断纳米器件的透气保护纱布贴在被诊断人的后背，通过粘接胶带将帕金森氏病早期诊断纳米器件固定在人体上，保持5分钟。然后，将透气保护纱布和粘接胶带去掉，将纳米气敏芯的上表面朝上，采用显微红外光谱仪扫描吸附了被诊断人皮脂分泌气体的纳米气敏芯的透射红外光谱，如图7所示。由图7可见，区别于常规单一单元结构金属等离子体增强的窄峰光谱，本实施例中采用的纳米金属阵列获得了5.88μm-6.09μm的宽峰金属等离子体增强红外光谱(干净、未吸附被测物时)，在吸附了PD患者皮脂分泌的气体后，在5.95μm-6.08μm之间出现了光谱增强(吸附被测物后)，同时，在5.85μm-5.88μm之间也出现了轻微的次峰增强。对比没有金属等离子体增强、单纯单层二硫化钼薄膜的透射红外光谱，可以看出本发明公开的纳米金属阵列对所吸附皮脂分泌气体红外光谱具有明显的增强效果；虽然，吸附皮脂分泌气体后二硫化钼薄膜的红外光谱较干净的二硫化钼薄膜的红外光谱在5.86μm、5.93μm、6.02μm-6.06μm处有吸收变化，但是吸光度变化非常小，说明单层二硫化钼薄膜具有吸附皮脂气体的能力，但是其红外光谱的辨识度较差。 [0037]实施例2 [0038]将实施例1中的纳米金属阵列5替换为由图8所示单元结构形成的阵列，其金属等离子体增强红外光谱的峰值红移到7.33μm，电场强度增加到3.09，如图9所示。 [0039]实施例3 [0040]将实施例1中的纳米金属阵列5替换为由图10所示单元结构形成的阵列，其金属等离子体增强红外光谱的峰值红移到8.73μm，电场强度增加到3.42，如图11所示。