[发明专利]一种基于宽带光源腔增强吸收光谱的FENO检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于宽带光源腔增强吸收光谱的FENO检测系统，具体地说是一种用LED发光二极管作光源，结合腔增强吸收光谱技术对人呼出一氧化氮气体浓度(即fractional concentration of exhaled nitri coxide FENO)进行实时在线检测的系统，属于医疗器械设备领域。

背景技术

当今社会的高速发展，空气与环境污染严重，导致呼吸系统疾病已经越来越趋向于低龄化与致命化，由于呼吸系统感染导致的各种顽疾也在不断发生着变化，传统技术已经不足以完全应对现代疾病的诊断和治疗，作为一种常见的呼吸系统疾病，气道炎症在临床上十分常见，通常表现为发烧、咳嗽和哮喘等；其特点多呈慢性、反复、不易治愈。快速准确的对气道炎症进行诊断，对治疗方案和指导用药有重要参考价值。目前的气道炎症检测方法分为有创技术和无创技术，有创技术主要有支镜镜下粘膜活检、支气管肺泡灌洗，这两种直接监测的方法能够直接检测气道炎症，是气道炎症的“金标准”，但是有创技术属于侵入性监测，会引起气道高反应，可以作为研究工具，不能够作为临床常规技术开展；无创技术则主要有支气管激发试验一气道高反应性测定(BHR)、诱导痰检测(SI)、呼出冷凝物检测(EBC)和呼出气一氧化氮测定等，支气管激发试验通过外界药物刺激，使支气管平滑肌收缩，再用肺功能做指标，判断支气管狭窄的程度，用于测定气道高反应性，这种方法是目前诊断气道炎症疾病的依据之一，但是此方法不能直接反应气道炎症，对设备要求较高，还具有一定的危险性，不适于肺功能较差以及急性发作的患者，敏感性高而特异性较低，具有滞后性。诱导痰检测(SI)是通过吸入雾化高渗盐水诱导痰液生成，并对痰液中的细胞成分和上清液可溶性介质进行分析研究的一种检测方法，此方法影响因素较多，个体差异性大，会出现一定副作用，约有40％的患者诱导不出痰。呼出气冷凝物检测(EBC)通过对呼出气冷凝液中的生化标记物进行检测来分析判断气道炎症，此方法目前尚无统一方法和标准、无法质量控制，仍处于研究阶段。呼出气一氧化氮(FENO)是国际上首个、也是目前唯一用于临床常规的直接检测气道炎症的生物学指标，众多研究表明，气道炎症患者的呼出气和血浆中均含有高浓度NO，检测呼出气一氧化氮可以直接反映患者气道炎症，通过检测患者呼出气中一氧化氮浓度的增高来进行气道炎症的临床诊断，有着较高的特异度和敏感度。目前的呼出气一氧化氮检测方法主要是电化学方法，利用NO与O₃或者H₂O₂等反应产生化学发光，通过发光强度来判断NO浓度，属于间接的测量，需要对呼吸样品进行处理，不能实时在线反应呼气浓度，且检测时引入的外源性气体会影响NO测定的特异性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高灵敏度、实时在线、非侵入无创式和特异性较强的FENO检测系统，一种基于宽带光源腔增强吸收光谱的FENO检测系统。本发明将LED宽带光源与腔增强吸收光谱技术相结合，根据气体的吸收光谱特性，实时在线测量气道炎症患者呼出气中的一氧化氮浓度，确保及时准确的对气道炎症做出诊断。

本发明的技术方案是：一种基于宽带光源腔增强吸收光谱的FENO检测系统，主要由光源部分、FENO浓度检测部分和NO吸收信号分析部分组成。所述的光源部分由LED驱动电源、LED发光二极管组成；FENO浓度检测部分由两个准直透镜、两个凸透镜、滤光片、两个凹球面高反镜组成的光学谐振腔以及进气口和两个洗气排气口组成；NO吸收信号分析部分则由光谱仪、数据采集处理系统和显示器组成，三个部分通过两根光纤连接在一起进行工作。其中，LED发光二极管作为检测光源，出射光经过光纤传输至FENO浓度检测部分，由一组准直透镜和凸透镜耦合穿过滤光片进入光学谐振腔中，患者将呼出的气体吹入谐振腔，光束在谐振腔中多次反射传播，经过吸收后的出射光束再由另一组凸透镜和准直透镜汇聚耦合到光纤中传输至NO吸收信号分析部分，由光谱仪和数据采集及处理系统进行处理分析，最终将检测结果呈现在显示器上。

进一步的，所述LED二极管在其驱动电源驱动下发射出光，光经过光纤传输后由准直透镜准直出射至凸透镜。

进一步的，所述凸透镜将光束汇聚，汇聚光束经过滤波片后耦合进入光学谐振腔。