[發(fā)明專利]一種基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀

在審

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• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107655855A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫美秀;趙曉萌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01;G01N35/00
• 代理公司: 北京旭路知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11567
• 代理人: 董媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀，具體涉及一種用于呼吸中痕量氣體濃度檢測的，采用光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀。

背景技術(shù)

呼吸分析是一種通過分析呼吸氣體中的易揮發(fā)的有機物含量來監(jiān)測人體健康狀態(tài)的技術(shù)手段，對重大慢性疾病的無創(chuàng)診斷、早期篩查和代謝監(jiān)測等具有重大意義。目前GC-MS是痕量氣體分析的一個通用技術(shù)，雖然具有高靈敏性和高選擇性，但是檢測過程復(fù)雜、處理時間長，無法滿足實時在線、無須樣品前處理的呼吸氣體分析要求。電化學(xué)傳感器，其優(yōu)點是體積小，成本低，但此種方法靈敏度較低，而且需要頻繁的校準(zhǔn)，容易發(fā)生基線漂移和假報警。

而隨著激光技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)激光光譜技術(shù)(如激光誘導(dǎo)熒光光譜、拉曼光譜、激光吸收光譜)以其高靈敏度、高選擇性、實時在線分析的特點，為氣體分析領(lǐng)域的研究提供了一種可行的方法和技術(shù)手段。尤其是高靈敏度的光腔衰蕩光譜(CRDS)方法和它的衍生方法(腔增強光譜)。與差分吸收光譜(DOAS)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)、光聲光譜(PAS)等傳統(tǒng)的吸收光譜檢測方法相比，光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS)技術(shù)不受脈沖激光漲落的影響,具有靈敏度高、信噪比高、抗干擾能力強等優(yōu)點。

綜上，開發(fā)一種靈敏度高、操作簡便、效率高、可實時在線監(jiān)測的全自動呼吸氣體分析儀是十分有必要的。

發(fā)明專利內(nèi)容

本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題是，開發(fā)一種靈敏度高、操作簡便、效率高、可實時在線監(jiān)測的全自動呼吸氣體分析儀。為此目的，本發(fā)明專利提出了一種基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀，包括：激光光源、壓控衰蕩腔、全自動進(jìn)樣系統(tǒng)、光電信號檢測模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和人機交互模塊。

優(yōu)選地，所述的基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀，其特征在于，所述激光光源為激光脈沖光源(1)，可根據(jù)不同氣體成分的指紋光譜來選擇對應(yīng)波長的激光脈沖光源。

優(yōu)選地，所述壓力衰蕩腔為特制的密封真空腔體(2)，腔體設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口和壓力監(jiān)測口，其中進(jìn)出氣端口分別由電磁閥(7)(8)進(jìn)行控制，在壓力監(jiān)測口處連接壓力傳感器(9)進(jìn)行腔體內(nèi)部壓力監(jiān)測。

優(yōu)選地，所述全自動進(jìn)樣系統(tǒng)由自動控制電路(3)進(jìn)行腔體的壓力檢測及進(jìn)出氣控制。優(yōu)選地，所述光電信號檢測模塊由光電倍增管(4)來檢測真空腔體的出射光。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊由高速數(shù)據(jù)采集卡(5)來采集光電倍增管(4)輸出的微弱高頻電流信號，并傳遞給配套的PC104主板進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，通過對衰蕩波形的分析處理從而計算出對應(yīng)狀態(tài)下的衰蕩時間，進(jìn)一步計算出對應(yīng)氣體成分濃度。

優(yōu)選地，所述人機交互模塊由TFT觸摸顯示屏(6)和PC104主板共同組成，TFT觸摸顯示屏可顯示PC104主板傳輸上來的氣體濃度數(shù)據(jù)分析結(jié)果，并監(jiān)控儀器內(nèi)部各模塊的運行狀態(tài)。

通過上述技術(shù)方案，可研發(fā)出一種基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀，具有靈敏度高、操作簡便、效率高、實時在線監(jiān)測等優(yōu)點。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明專利的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明專利進(jìn)行任何限制，在附圖中：

圖1示給出了本發(fā)明專利的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明專利的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明專利進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明專利，但是，本發(fā)明專利還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖1所示，基于光腔衰蕩光譜技術(shù)的全自動呼吸氣體分析儀，包括：激光光源、壓控衰蕩腔、全自動進(jìn)樣系統(tǒng)、光電信號檢測模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和人機交互模塊。

優(yōu)選地，所述激光光源為激光脈沖光源(1)，可根據(jù)不同氣體成分的指紋光譜來選擇對應(yīng)波長的激光脈沖光源。

優(yōu)選地，所述壓力衰蕩腔為特制的密封真空腔體(2)，腔體設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口和壓力監(jiān)測口，其中進(jìn)出氣端口分別由電磁閥(7)(8)進(jìn)行控制，在壓力監(jiān)測口處連接壓力傳感器(9)進(jìn)行腔體內(nèi)部壓力監(jiān)測。

優(yōu)選地，所述全自動進(jìn)樣系統(tǒng)由自動控制電路(3)進(jìn)行腔體的壓力檢測及進(jìn)出氣控制。優(yōu)選地，所述光電信號檢測模塊由光電倍增管(4)來檢測真空腔體的出射光。