品室内气体抽出，低压可至I. lX10-2Torr (约I. 47Pa，ITorr = 133. 3Pa) ； (3) 一个三通阀，分别连接装有氮气10的高压气瓶和装有实验样品气体11的气体采集袋。
[0050]测量原理基于背景扣除法。要测量呼吸样本中某一 VOC的含量，须用空气作为背景，因此，在测量开始前要测出空气的实际吸收。也即将空气引入样本腔，测量衰荡时间。测量3次后取平均值，计算出空气的吸收，作为背景。然后进行样本测量。每次测量呼吸样本后，要利用真空栗将样本抽出样本腔，为防止残留，还需使用高纯氮气或干燥空气进行清洗。
[0051](3)光探测器12及带通滤波片：腔衰荡信号由一个微型的光电倍增管（PMT，R74000U-09, Hamamatsu)进行探测，其尺寸仅为直径Φ = 16mm，长度L = 12mm。其响应速度可达O. 78ns (上升时间），在266nm处的阴极辐射灵敏度约为10mA/W，增益可达5 X 104 (电S800V)。由于激光器所输出266nm激光是由532nm光栗浦至其二倍频得到，所以输出光束中会伴有532nm激光成分。因此，本系统中加了一片266nm带通滤波片（CVI Melles Griot,直径Φ = 25. 4mm)，置于PMT入射窗口前端，不仅有效避免了 532nm激光的干扰，而且消除了其它杂散光的影响，使得实验可以在可见光条件下进行。
[0052]根据CRDS基本原理，计算出各次测量的样本吸收之后，需采用背景扣除法，得出被测VOC的实际吸收。然后根据测量时的压强与分子吸收截面确定被测VOC浓度。
[0053]如图I所示为用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪装置示意图，包括：
[0054](4)示波器3及计算机4 :示波器3 (TDS460A, Tektronix)用于显示腔衰荡信号，并完成数据采集卡的功能，将PMT获得的电信号进行平均后再转换成数字信号，由加载于便携式计算机4内的CRDS软件进行数据处理，对腔衰荡信号进行单指数拟合，获得腔衰荡时间参数。
[0055]在该子系统中，作为主要的光学部件的激光头1、气体样品室8、PMT及其附件等均被固定于一块厚约10mm、长宽600mmX 250mm的招板9上，组成了该实验系统的光学平台部分。该部分作为一个整体可随意移动，而且由于使用了小型化的激光器和光探测器等关键器件，使得其可以置于一个内径Φ = 200_、长度L = 600mm的筒式耐压密封舱内，可以满足要求。
[0056]系统中采用了工业级纯度的氮气（99.2% , Airgas Inc.)作为背景气体、缓冲气及吹洗气。使用同一种气体作为背景气体，可以消除背景气体变化对实验结果的影响，保证实验背景一致；作为缓冲气，可用于气体样品的稀释；作为吹洗气，在每次完成一种样品的测量后，对气体样品室进行冲洗，消除气体残留，保证每次实验的准确性。
[0057]测量开始时，首先要使用高纯氮气对气体样品室进行冲洗，以消除残留杂质气体。具体过程为：首先使用真空抽气栗将样品室内原有的气体完全抽出；然后将氮气充入气体样品室内，使样品室内压强上升至接近一个大气压；再使用真空栗将氮气抽出，直至真空。实验表明，反复进行此过程3?4次，即可实现对样品室的冲洗。氮气在充入和抽出的过程中，要通过控制气体阀门的开关使得样品室内气压缓慢的改变，防止样品室内外压强差改变过于剧烈导致反射镜位置变化。
[0058](5)光学腔镜
[0059]采用金属垫圈固定高反射镜，将消除系统腔镜的微小位移可能导致衰荡信号畸变；高反射镜两面分别采用球状垫片和波纹垫片夹持镀膜高反镜，在球状垫片上再加一层环状垫片用于腔体密封，同时腔体最外侧加载一块带有光学窗口的不锈钢块密封，并采用M6螺柱锁紧。由于金属的刚性与密封性，此结构可应用于海洋、航空等振动环境中工作，因而在呼吸分析过程中具有非常可靠的稳定性。另外，样本腔的内表面采用特殊的化学镀膜技术，可有效防止呼吸气体或者大气中的VOCs或其他分子残留，可保证腔体的长期稳定运行。
[0060](6)腔镜寿命延长系统
[0061]I)高纯氮气或干燥空气由靠近腔镜的进气口进入样本腔，在腔镜表面附近产生气流冲刷作用，通过真空栗将腔内气体不断抽出。气体进入腔体的流速由减压阀控制。
[0062]2)与此同时，附着在腔体两端的环状加热片对腔体镜端（小面积处）进行加热，促进腔镜表面附着沉积的VOCs分子的挥发，最终被冲刷气流带出腔体。控制系统将保证加热温度不超过60°C。此功能装置无需经常开启，仅在仪器长期运行时需要进行延长使用寿命的保养。
[0063]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于包括：光学平台部分和电子控制部分，其中光学平台部分包括激光器、气体样品室、探测器及光学谐振腔，光学谐振腔两端是两片高反射率反射镜；电子控制部分包括激光控制电源、真空栗、示波器和计算机。2.根据权利要求I所述的一种用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于所述激光器是一台Q开关Nd:YAG脉冲激光器，输出波长为266 nm，由控制电源和激光头两部分组成；所述控制电源控制输出激光脉冲的重复频率在I KHz到100 KHz的范围内改变，并伴随每个激光脉冲输出一个同步信号。3.根据权利要求I所述的一种用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于所述气体样品室为圆形不锈钢管材料，长度为430 mm，内径20 mm，其两端装配有一对反射镜固定支架，用于固定反射镜；所述反射镜固定支架配有三个微调螺钉，微调反射镜的角度；所述反射镜为一对高反射率反射镜，分别装配在所述反射镜固定支架里，构成一个稳定的谐振腔，高反射镜两面分别采用球状垫片和波纹垫片夹持镀膜高反镜，在球状垫片上再加一层环状垫片用于腔体密封，同时腔体最外侧加载一块带有光学窗口的不锈钢块密封，并采用M6螺柱锁紧；所述反射镜的反射面直接与气体样品接触，与不锈钢管共同构成了 一个密封性良好的气体样品室。4.根据权利要求I所述的一种用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于所述气体样品室上有三个气体输入输出接口，分别连接微型的压强传感器、真空抽气栗、以及一个三通阀；所述三通阀分别连接装有氮气的高压气瓶和装有气体样品的气体采集袋。5.根据权利要求4所述的一种用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于腔衰荡信号由一个微型的光电倍增管进行探测，其直径直径Φ = 16 _，长度Z =12mm,所述激光器所输出266nm激光由532nm光栗浦至其二倍频得到，在光电倍增管前端加设一片266nm带通滤波器。6.根据权利要求I所述的一种用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于该光学平台部分被固定于一块600 mm X 250 mm X 10 mm (长宽厚）的招板上，可整体移动；该光学平台部分装载于一个内径Φ 400 _、长度Z^600 mm的筒式耐压密封舱内。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于无创伤测量酮体水平的丙酮呼吸分析仪。该分析仪是基于超灵敏、高选择性的光腔衰荡光谱技术(CRDS)，用于无创测量血液酮体水平的CRDS丙酮呼吸分析仪，其特征在于包括：光学平台部分和电子控制部分，其中光学平台部分包括激光器、气体样品室、探测器及光学谐振腔，光学谐振腔两端是两片高反射率反射镜；电子控制部分包括激光控制电源、真空泵、示波器和计算机。
【IPC分类】G01N21/31
【公开号】CN205157417
【申请号】CN201520627766
【发明人】不公告发明人
【申请人】苏州华和呼吸气体分析研究所有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年8月19日