中国激光, 2018, 45 (2): 0207015, 网络出版: 2018-02-28   

激光光谱技术在呼吸气体分析中的发展与未来 下载: 1472次

Breath Analysis Using Laser Spectroscopy Techniques: Development and Future
作者单位
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 中国医学科学院生物医学工程研究所, 天津 300192
4 美国密西西比州立大学, 美国 密西西比 MS 39762
摘要
呼吸气体分析技术在疾病诊断和代谢监测方面无创性、实时性的优势使其成为一个颇具前途的研究领域,也是未来新型诊断仪器的发展方向。目前大多呼吸生物标志物的检测和定量分析均采用气相色谱-质谱联用技术。近几年来,激光光谱技术和激光光源的发展加速推进了呼吸气体分析研究的进展。与质谱技术相比,激光光谱技术不但具有高灵敏度、高选择性的优点,而且具有低成本、实时性及即时检测(POCT)的功能特点。目前,在已确定的35种呼吸生物标记物中,研究人员采用可调谐半导体激光吸收光谱、光腔衰荡光谱以及光声光谱技术进行了多种呼吸生物标记物人体呼吸气体实验,其相应生物标记物的光谱“指纹”涵盖了从紫外到中红外的光谱范围。
Abstract
As a promising new field of medicine and a new development direction of medical instrumentation, breath analysis offers noninvasive and real-time disease diagnostics and metabolic status monitoring potentially. Numerous breath biomarkers are detected and quantified so far by the utilization of gas chromatography-mass spectrum(GC-MS) technique. Recent advances in laser spectroscopic techniques and laser sources accelerate the development of breath analysis. Compared with the MS-based techniques, laser spectroscopic techniques have not only the high-sensitivity and high-selectivity, but also the advantageous features of real-time response, low instrument cost and point-of-care testing(POCT). In the approximately 35 established breath biomarkers, serious species in human breath are analyzed by laser spectroscopic techniques, namely, tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS), cavity ringdown spectroscopy (CRDS), and photoacoustic spectroscopy (PAS). The spectral fingerprints of the measured biomarkers are spanned from the ultra violet to the mid-infrared spectral regions.

姜琛昱, 孙美秀, 李迎新, 王储记. 激光光谱技术在呼吸气体分析中的发展与未来[J]. 中国激光, 2018, 45(2): 0207015. Jiang Chenyu, Sun Meixiu, Li Yingxin, Wang Chuji. Breath Analysis Using Laser Spectroscopy Techniques: Development and Future[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(2): 0207015.

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