[发明专利]一种呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统及方法

摘要

本发明提供了一种呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统及方法，所述检测系统包括肺泡气分离系统和气体测量系统；所述肺泡气分离系统包括衰荡腔、脉冲激光器、光电探测器和信号处理和控制系统；所述气体测量系统包括气体测量腔、发射器、探测器、太赫兹透镜和信号处理系统。本发明利用近红外光腔衰荡光谱测量系统，实现死腔气和肺泡气的在线实时分离，肺泡气中内源性VOCs浓度比混合有死腔气的呼出气体样本中的浓度要高出两到三倍，并且肺泡气更能反映人体生理代谢状况，因此排除死腔气或者其他无效气体的干扰，有助于提高特征分子测量精度，大大提升系统检测灵敏度。

主权项

1.一种呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统，其特征在于，包括肺泡气分离系统和气体测量系统；所述肺泡气分离系统包括：衰荡腔，为密闭腔体，腔体的两端为高反射率反射镜，在所述腔体上设有供呼出气体进入的吹气口、供死腔气排出的第一出气口、供肺泡气排出的第二出气口以及压力监测口，在所述吹气口、第一出气口和第二出气口处均设有单向阀，在第一出气口和第二出气口处均设有真空泵；脉冲激光器，用于向衰荡腔发射脉冲激光；光电探测器，用于检测透过衰荡腔后光信号强度随时间变化的指数衰减曲线；以及信号处理和控制系统，用于根据衰荡时间同步运算得到气体中二氧化碳浓度随时间变化的波形图，并根据二氧化碳浓度信息控制对应真空泵，将死腔气排出，将肺泡气抽入气体测量系统；所述气体测量系统包括：气体测量腔，为密闭腔体，腔体的两端为太赫兹窗，在腔体上设有供肺泡气导入的进气口、用于排出多余气体的排气口以及与气压表相连接的气压检测口，在气体测量腔内置有活性吸附材料，用于吸附待测气体中的挥发性有机物分子；发射器，用于产生并向气体测量腔发射太赫兹波；探测器，用于接收穿过气体测量腔的太赫兹波；太赫兹透镜，包括第一太赫兹透镜和第二太赫兹透镜，第一太赫兹透镜设于发射器和气体测量器之间，用于将太赫兹波聚焦到气体测量腔内；第二太赫兹透镜设于气体测量腔和探测器之间，用于将穿过气体测量腔的太赫兹波汇聚到探测器；以及信号处理系统，用于对检测气体的太赫兹时域光谱和频域光谱进行分析处理。