基于近红外可调谐二极管激光吸收光谱法测定人体呼出气中二氧化碳

摘要： 通过可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）结合垂直腔面发射激光器（VCSEL）和有效光程20米的多通池，实现了对呼出气中二氧化碳（CO2）的精确监测光谱检测系统。该VCSEL二极管以0.8 mW输出功率发光，通过驱动电流调谐覆盖了CO2在6330.82 cm?1处的强吸收谱线。实验获得0.769%的CO2最低检测浓度，在168秒积分时间内实现了约100 ppm的测量精度。针对健康受试者呼气曲线进行了实时在线测量，发现死腔气和肺泡气体中存在不同浓度值。随着体力活动增强，呼出CO2显著增加，在呼吸代偿开始时达到峰值后直至最大运动量前略有下降。该测量系统在检测与CO2潴留相关的肺部疾病方面具有重要的实际应用潜力。