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人体呼出氨气的光声光谱检测技术研究

作　者: 李良
导　师: 于清旭
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 呼出氨气光声光谱波长标定实时监测
分类号: R692.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 150次
引　用: 3次
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内容摘要

呼出气检测是一种重要的无损诊断技术。由于人呼出气中NH3的含量与BUN存在良好的线性关系,因此通过检测呼出气中的NH3可以实现对肾衰竭患者血液透析效果的间接评价,进而得以对血液透析过程进行实时监测。光声光谱技术凭借其检测灵敏度高且可以实现多组分气体同时检测的优势,在人类健康医学诊断领域的微量气体检测中得到了广泛的应用。本论文首先介绍了各种呼出气检测技术及特点,指出光声光谱检测技术的优点；详细的分析了光声光谱技术的理论,描述了光声信号的产生以及光声信号的检测,并指出使用波长调制与二次谐波探测技术能够提高系统信噪比；然后分析呼出气体与疾病的关系,着重分析了氨气可作为肾衰竭患者透析程度监测手段的原因和呼出气中氨气检测的特点,为在实验中使用光声光谱技术进行呼出氨气检测提供了理论支持。在实验优化基于TEDFL和EDFA的光声光谱系统的基础上,利用LabVIEW程序编写了整个系统控制与数据处理程序,完成了波长标定,实现了测量结果实时分析；之后分析呼出气的成分以及可能会对氨气测量产生影响的优势气体,主要分析了氨气和水、二氧化碳在近红外1.5μm带的吸收线,通过谱线选择确定对1522.44nm处呼出氨气进行检测,排除高浓度水和二氧化碳的干扰；最后在氨气的检测极限灵敏度为8ppb的情况下,实现了常温常压下对模拟呼出气中微量氨气的检测,并完成了模拟呼出氨气标定模型的建立,并在标定模型的基础上,完成对3名健康志愿者呼出气中氨气含量的实际检测,结果分别为313ppb、208ppb、559ppb,与其他学者的测量结果对比,证明系统基本符合临床肾透析患者透析水平实时监测的需求。本论文的意义在于：1)利用光声光谱技术实现了人体呼出氨气的实时监测,解决了高效的HD治疗效果检验方法这一难题；2)进一步实现了光声光谱技术用于呼出气检测的实际应用,加快了呼出气检测的临床医学应用推广的步伐。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-19
  1.1 选题依据及意义  9-10
  1.2 呼吸气体检测历史及方法概述  10-14
  1.3 多气体光声光谱检测技术的发展  14-17
  1.4 课题的开展工作以及论文的主要内容  17-19
2 氨气呼出气光声光谱检测技术  19-29
  2.1 气体光声光谱原理  19-24
    2.1.1 光声信号的产生  19-22
    2.1.2 光声信号的检测  22-23
    2.1.3 多气体光声光谱  23-24
  2.2 氨气呼出气检测的理论依据及特点  24-29
    2.2.1 氨气呼出气检测原理  24-26
    2.2.2 呼出气中氨气的特点  26-29
3 人体呼出氨气的光声实时监测系统组成及软件实现  29-41
  3.1 系统组成  29-34
  3.2 系统控制软件程序实现  34-41
4 氨气呼出气的实验模拟及实验结果  41-55
  4.1 模拟氨气呼出气测量  41-51
    4.1.1 吸收线选择  41-44
    4.1.2 检测参数的确定  44-45
    4.1.3 模拟呼出气体的测量  45-47
    4.1.4 系统响应时间的测量  47-49
    4.1.5 模拟氨气呼出气标定模型的建立  49-51
  4.2 实际人体氨气呼出气的实时测量  51-55
    4.2.1 实验装置  51-52
    4.2.2 志愿者呼出气体的测量  52-53
    4.2.3 呼出气标定模型的评价  53-55
结论  55-57
参考文献  57-63
附录A 呼出氨气实时监测系统程序图  63-64
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  64-65
致谢  65-67

人体呼出氨气的光声光谱检测技术研究

内容摘要

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