基于TDLAS技术的人体呼出一氧化氮在线检测系统

作     者：何伟杰 卢俊城 高璐 吴琼 吴晓虞 聂华贵 陈孝敬 邵杰 He Weijie;Lu Juncheng;Gao Lu;Wu Qiong;Wu Xiaoyu;Nie Huagui;Chen Xiaojing;Shao Jie

作者机构：温州大学生命与环境科学学院浙江温州325035 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江金华321004 浙江金华广福肿瘤医院浙江金华321000 温州大学化学与材料工程学院浙江温州325035 温州大学电子与电气工程学院浙江温州325035 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第5期

页      面：153-160页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 070203[理学-原子与分子物理] 070302[理学-分析化学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 0202[经济学-应用经济学] 1202[管理学-工商管理] 100706[医学-药理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61775797) 浙江省重点研发项目(2022C03066) 金华市重点科技攻关项目(20213032,2022-1-084,2022-3-071) 

主　　题：生物技术 光谱学 二氧化碳 一氧化氮 临床应用 吸收光谱 

摘      要：针对呼出气一氧化氮(FeNO)体积分数的检测,使用了具有高灵敏度、高精度等特性的可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术。利用直接吸收光谱(DAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术对呼出二氧化碳(CO_(2))体积分数进行标定,并通过模拟两种气体信号来确定相关系数并完成FeNO体积分数反演。连续测量15 min气体体积分数,根据其变化实验和Allan方差曲线分析确定两种气体的参数,该系统中的CO_(2)气体测量精度和探测极限分别为0.045%和5.4×10^(-3),一氧化氮(NO)气体测量精度和探测极限分别为1.1×10^(-9)和3.4×10^(-9);通过反复置换CO_(2)和NO的混合气体与氮气(N_(2))测量气体体积分数随时间变化情况来确定该系统响应时间为12 s;最后根据单次呼气周期曲线确定志愿者呼出气体中CO_(2)和NO的体积分数。该研究为FeNO的在线检测提供实验依据。