呼出氣體分析是一種測量呼出氣體成分和含量的新技術(shù),在人體健康的無創(chuàng)檢測和分析中應用得越來越廣泛�；诘统杀疚⑿痛怪鼻幻姘l(fā)射激光二極管（VCSEL）搭建了可調(diào)諧激光吸收光譜（TDLAS）氣體分析系統(tǒng),實現(xiàn)了人體呼出CO₂的在線測量。該系統(tǒng)主要由激光管、驅(qū)動控制電路、光電探測器、放大電路、數(shù)據(jù)采集卡、控制軟件、鎖相放大器及赫里奧特氣體池構(gòu)成。該檢測池的體積為400 mL,有效光程為20 m,激光光源的中心波長為1579.57 nm。采用波長調(diào)制吸收光譜技術(shù)中的二次諧波幅值反演計算人體呼出CO₂的濃度。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)精準、無損、高效地在線測量人體呼出CO₂氣體的濃度,波動范圍小于±0.06%,靈敏度為0.14%。這一研究為近紅外TDLAS技術(shù)研究人體呼出氣體與相關(guān)疾病標志物的無創(chuàng)檢測提供了新的研究思路。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

基于TDLAS的人體呼氣末CO2檢測系統(tǒng)。

TDLAS系統(tǒng)采集的實驗數(shù)據(jù)

為了測量系統(tǒng)的檢測下限,配制體積分數(shù)為2.5%的標準CO2氣體,并將其通入吸收池中進行周期掃描,經(jīng)過多次實驗和對比發(fā)現(xiàn),掃描頻率過快會導致信號失真,不能保持良好的波形,頻率太低,則會導致信噪比(SNR)變小。因此,選擇優(yōu)化的掃描頻率和電壓分別為2.5 Hz和0.8 mV。經(jīng)鎖相放大器解調(diào)得到的信號的SNR較大,同時沒有失真,基線相對更平滑。采集到的兩個周期內(nèi)的2f信號如圖5所示。根據(jù)圖5可以對信噪比進行推算,在CO2體積分數(shù)為2.5%時,根據(jù)2f信號峰值均值(SV)為0.30 V和無吸收處的噪聲幅值(SD)之比可以計算出該系統(tǒng)的二次諧波信噪比約為55.56[22]。采用樣品檢出限的方法(3σ準則)對系統(tǒng)檢測的最小靈敏度進行估算[23],即認為最小檢測靈敏度為噪聲幅值(SD)的3倍,從而可以獲得系統(tǒng)測量的最小靈敏度約為0.14%(用CO2體積分數(shù)為2.5%時的2f幅值(SV)0.3 V去除3倍噪聲幅值(SD)就可以得到。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3592648