基于锁频石英增强光声光谱技术的皮肤二氧化碳代谢体积分数实时检测
摘要
无创检测是医疗领域的重要研究方向，其中通过检测人体排出气体来进行疾病诊断的方式在近年来被广泛研究。皮肤二氧化碳（CO2）作为新陈代谢的主要产物，可以反映人体代谢水平以及皮肤角质的屏障功能和完整性。采用一次谐波锁频技术结合石英增强光声光谱技术，对人体皮肤代谢的CO2进行实时检测。将2004 nm的分布式反馈（DFB）激光器输出激光一分为二，以样品吸收池解调所得的一次谐波信号作为自制模拟比例-积分-微分（PID）控制电路的输入信号，将激光器输出波长锁定在CO2气体分子4991.26 cm-1的吸收线上，以石英音叉解调所得的二次谐波信号作为检测腔内CO2的响应信号。锁频系统的检测速度是传统非锁频波长扫描系统的12.5倍，以2.5 Hz的速度对检测腔内CO2的响应信号进行采集，能够实时地响应皮肤CO2代谢的变化过程，且探测极限并未受到影响。经测试，系统的检测线性度达到了0.998，最低探测极限达到了2.04×10-6，并用于人体不同位置皮肤CO2排出检测，验证了系统的可行性与一致性。该研究为非侵入式医疗诊断提供了一种方便快捷的检测方法。
引用本文（GB/T 7714）
章艺欣 Zhang Yixin, 吴华坤 Wu Huakun, 吴琼 Wu Qiong, 等. 基于锁频石英增强光声光谱技术的皮肤二氧化碳代谢体积分数实时检测[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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