基于光腔衰蕩光譜的呼吸丙酮分析儀器及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科技的發(fā)展和多學(xué)科的交叉融合，作為醫(yī)學(xué)研究前沿的重大疾病早期診斷技術(shù)也在不斷突破和創(chuàng)新，特別是用于重大慢性疾病診斷的呼吸氣體分析領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。然而，這一基本思想始于“聞診”的領(lǐng)域，其發(fā)展面臨著兩大主要挑戰(zhàn):1）對目前已經(jīng)確定的呼吸生物標(biāo)記物，與人體的生理狀態(tài)缺乏定量相關(guān)性;2）人體呼吸氣體中含有上千種VOCs，目前只發(fā)現(xiàn)了30多種呼吸生物標(biāo)記物，還有大量的VOCs作為呼吸生物標(biāo)記物有待研究，建立其與疾病、代謝異常和環(huán)境

2、影響等方面的聯(lián)系。這就需要高靈敏實時在線的儀器，在短時間內(nèi)實現(xiàn)大量樣品的檢測。與傳統(tǒng)的GC-MS技術(shù)和電子傳感器相比，作為超靈敏光譜吸收測量方法的光腔衰蕩光譜技術(shù)，具有測量快速、靈敏度高等優(yōu)點，為應(yīng)對呼吸氣體分析領(lǐng)域兩大挑戰(zhàn)的提供了迄今為止最新、最完整、最可行的解決方案。
　　在理論方面，以丙酮為檢測對象，系統(tǒng)對比分析了丙酮的光譜“指紋，并在CRDS原理實驗中，論證了各關(guān)鍵部件的參數(shù)，為儀器的分系統(tǒng)設(shè)計和部件選型提供了技術(shù)依據(jù)。<

3、br>　　在儀器設(shè)計與研制方面，以模塊化設(shè)計思想，實現(xiàn)了CRDS呼吸丙酮分析儀的研制，通過儀器的自身的主要性能測試、GC-MS對比測試及初步的人體呼吸氣體分析測試，儀器的檢測極限達到57.69ppbv，穩(wěn)定性參數(shù)S=0.16％，線性相關(guān)度達0.999，能夠?qū)崿F(xiàn)1s的快速響應(yīng)，同時其與GC-MS的對比結(jié)果顯示，其二者結(jié)果的線性相關(guān)度達0.98，充分體現(xiàn)了CRDS呼吸丙酮分析儀的精準(zhǔn)度。
　　在呼吸氣體的應(yīng)用測試方面，以大鼠和人為研究

4、對象，采用CRDS呼吸丙酮分析儀開展了相關(guān)研究。在大鼠實驗中，Ⅰ型糖尿病大鼠實驗結(jié)果的初步分析顯示，動物模型可以作為用于大規(guī)模臨床研究，從而推動呼吸氣體分析領(lǐng)域的研究。在呼吸丙酮實驗中，我們通過分析CRDS呼吸丙酮分析儀的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)相比健康人，糖尿病人的呼吸丙酮平均值更高，T1D受試組和T2D受試組的呼吸丙酮平均濃度分別為4.9±1.6 ppm和1.5±1.5 ppm，是健康人受試組相應(yīng)值1.1±0.6 ppm的4.5倍和1.4倍;而T