[發明專利]一種呼出氣體中揮發性有機物分子的檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201811298889.0
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109283154B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 婁存廣;劉秀玲;荊聰蕊;侯凱旋;祝偉仝;呂林洋;王鑫;張建濤
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/01
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 白海靜;蘇艷肅

1.一種呼出氣體中揮發性有機物分子的檢測系統，其特征在于，包括肺泡氣分離系統和氣體測量系統；

所述肺泡氣分離系統包括：

衰蕩腔，為密閉腔體，腔體的兩端為高反射率反射鏡，在所述腔體上設有供呼出氣體進入的吹氣口、供死腔氣排出的第一出氣口、供肺泡氣排出的第二出氣口以及壓力監測口，在所述吹氣口、第一出氣口和第二出氣口處均設有單向閥，在第一出氣口和第二出氣口處均設有真空泵；

脈沖激光器，用于向衰蕩腔發射脈沖激光；在所述脈沖激光器與衰蕩腔之間設有光隔離器；

光電探測器，用于檢測透過衰蕩腔后光信號強度隨時間變化的指數衰減曲線；以及

信號處理和控制系統，用于根據衰蕩時間同步運算得到氣體中二氧化碳濃度隨時間變化的波形圖，并根據二氧化碳濃度信息控制對應真空泵，將死腔氣排出，將肺泡氣抽入氣體測量系統；

所述氣體測量系統包括：

氣體測量腔，為密閉腔體，腔體的兩端為太赫茲窗，在腔體上設有供肺泡氣導入的進氣口、用于排出多余氣體的排氣口以及與氣壓表相連接的氣壓檢測口，在氣體測量腔內置有活性吸附材料，用于吸附待測氣體中的揮發性有機物分子；

發射器，用于產生并向氣體測量腔發射太赫茲波；

探測器，用于接收穿過氣體測量腔的太赫茲波；

太赫茲透鏡，包括第一太赫茲透鏡和第二太赫茲透鏡，第一太赫茲透鏡設于發射器和氣體測量器之間，用于將太赫茲波聚焦到氣體測量腔內；第二太赫茲透鏡設于氣體測量腔和探測器之間，用于將穿過氣體測量腔的太赫茲波匯聚到探測器；以及

信號處理系統，用于對檢測氣體的太赫茲時域光譜和頻域光譜進行分析處理。

2.根據權利要求1所述的呼出氣體中揮發性有機物分子的檢測系統，其特征在于，所述肺泡氣分離系統中，在所述壓力監測口設有氣體壓力傳感器，在所述吹氣口處設有吹嘴和過濾器，所述衰蕩腔為直徑為5cm，長度為20cm的圓柱形不銹鋼腔體。

3.根據權利要求1所述的呼出氣體中揮發性有機物分子的檢測系統，其特征在于，所述肺泡氣分離系統中，所述脈沖激光器為輸出波長1573nm的單模脈沖激光器，脈沖重復頻率100Hz~1KHz連續可調，脈寬2~3ns。

4.根據權利要求1所述的呼出氣體中揮發性有機物分子的檢測系統，其特征在于，所述氣體測量系統中，太赫茲窗選用HDPE材質，所述排氣口設有真空泵。

5.根據權利要求1所述的呼出氣體中揮發性有機物分子的檢測系統，其特征在于，所述氣體測量系統中，所述吸附材料為氧化石墨烯紙、Au-氧化石墨烯、泡沫石墨烯、PdO?WO₃納米材料或氧化錫-還原石墨烯納米薄膜材料中的一種。