[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

权利要求书

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；在所述脉冲激光器与衰荡腔之间设有光隔离器；

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。

2.根据权利要求1所述的呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统，其特征在于，所述肺泡气分离系统中，在所述压力监测口设有气体压力传感器，在所述吹气口处设有吹嘴和过滤器，所述衰荡腔为直径为5cm，长度为20cm的圆柱形不锈钢腔体。

3.根据权利要求1所述的呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统，其特征在于，所述肺泡气分离系统中，所述脉冲激光器为输出波长1573nm的单模脉冲激光器，脉冲重复频率100Hz~1KHz连续可调，脉宽2~3ns。

4.根据权利要求1所述的呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统，其特征在于，所述气体测量系统中，太赫兹窗选用HDPE材质，所述排气口设有真空泵。

5.根据权利要求1所述的呼出气体中挥发性有机物分子的检测系统，其特征在于，所述气体测量系统中，所述吸附材料为氧化石墨烯纸、Au-氧化石墨烯、泡沫石墨烯、PdO‒WO₃纳米材料或氧化锡-还原石墨烯纳米薄膜材料中的一种。