[实用新型]一种基于非相干腔增强光谱技术的酮症检测装置

说明书

本实用新型涉及一种基于非相干腔增强光谱技术的酮症检测装置，该检测装置包括LED光源、透镜、滤光片、光阑、光学腔、气体采样口、排气口、N₂输入口、消色差透镜、光纤、光谱仪、信号处理系统。酮症患者呼出的气体中丙酮气体浓度比一般正常人呼出气体中的丙酮气体浓度大了很多，利用非相干腔增强光谱技术具有的高探测灵敏度，可以非常精确地检测出病人呼出气体中丙酮气体浓度的大小，根据呼出气体中的丙酮气体浓度大小诊断出病人是否患有酮症。本实用新型灵敏度高、稳定性好、使用方便，可以不受场地限制，无创、快速准确地检测出病人是否患有酮症。

技术领域

本实用新型涉及酮症的检测，尤其是一种基于非相干腔增强光谱技术的酮症检测装置。

背景技术

酮体是脂肪酸β氧化分解的代谢产物，包括乙酰乙酸、β-羟基丁酸及丙酮。正常人血清中存在微量酮体，人体饥饿期间酮体是包括中枢神经系统在内的许多组织的能量来源，因此具有重要的生理意义。在酮体的生成过程中，胰岛素和其拮抗激素(如胰高血糖素、儿茶酚胺等)调节其生成和利用，使其浓度保持在正常范围内。

当人体中胰岛素不足，糖类代谢发生障碍，血液中葡萄糖不能充分利用，脂肪会被大量分解生成酮体来给身体提供能量，导致酮体生成增多。另外，糖尿病患者(特别是1型糖尿病)在感染、应激或停用胰岛素等情况下，酮体生成增加。当产生的酮体超过肝外组织所能利用时，产生酮症。

目前酮症的诊断方法是对血液和尿液进行化验检查，通过检测血糖、血酮、尿糖、尿酮体、血电解质及尿素氮(BUN)、血酸碱度等指标来确诊。所以酮症检查需要采集患者的血液、尿液，再送到检测中心化验检测，患者检查、等候报告结果的时间长。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于非相干腔增强光谱技术检测酮症的装置。利用非相干腔增强光谱技术检测呼出气体中的丙酮气体浓度大小，可以不受场地限制、无创、快速准确地诊断出病人是否患有酮症。

本实用新型所采用的技术方案依据如下：

酮症患者体内酮体生成增多，过多的酮体主要从肾脏排出，丙酮因为有挥发性，可从呼吸道自由排出。酮症患者呼出的丙酮气体浓度比正常人要大，因此通过检测呼出的丙酮气体的浓度大小可以快速的检测病人是否患有酮症。

非相干腔增强光谱技术通过测量光源经光学腔有无吸收气体的光强变化以及腔镜的反射率确定待测气体的浓度。假设光学腔的有效腔长为L，腔镜的反射率为R，I₀和I分别为腔内无待测气体和有待测气体时的出射光强，C_i为待测气体的浓度，σ_i为待测气体的吸收截面。腔内气体的吸收系数α可以表示为：

待测气体的浓度C_i通过最小二乘拟合的方法得到。

本实用新型基于非相干腔增强光谱技术检测酮症，检测装置包括：LED光源、透镜、滤光片、光阑、光学腔、气体采样口、排气口、N₂输入口、消色差透镜、光纤、光谱仪、信号处理系统。使用时先通入N₂清洗光学腔；LED光源发出探测光经透镜准直后，经滤光片、光阑过滤杂散光，入射至光学腔。患者通过气体采样口向光学腔内吹气，探测光入射至充满样品气体的光学腔，光学腔的出射光经过消色差透镜聚焦，耦合进光纤传输至光谱仪，再对光谱仪接收后到的信号进行数据处理分析，得到患者呼出气体中丙酮的浓度数据。最后根据得到的数据判断患者是否患有酮症。

进一步的，上述的LED光源，发射特定中心波长，波长范围为[400-460nm]。

进一步的，上述的光学腔，其腔镜由两块反射率大于99.9％的平凹透镜组成， LED发出的400-460nm波长的光处于腔镜的高反射区内。

进一步的，上述的样品气体，为患者避免运动2小时后呼出的气体，检测气体为患者呼出的丙酮气体。