基于多周期光谱重建神经网络的PPB水平检测呼吸氧化
1School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China.
Analytical chemistry
|January 29, 2025
概括
一个新的呼吸氧化 (NO) 传感器使用光谱重建和神经网络进行准确的实时检测. 这种非侵入性工具通过分析呼出的NO水平来帮助诊断呼吸道炎症.
科学领域:
- 分析化学 分析化学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 光学传感传感器是什么?
背景情况:
- 呼吸氧化 (NO) 是呼吸道炎症的关键生物标志物.
- 对呼吸系统疾病的非侵入性诊断方法至关重要.
- 精确检测出口气中的每十亿分之一 (ppb) 的NO水平是具有挑战性的.
研究的目的:
- 开发一种新型传感器,在线检测出口气中的ppb级NO.
- 提高非侵入性呼吸道炎症诊断的准确性和可靠性.
- 建立一个强大的光学方法来进行呼吸分析.
主要方法:
- 开发了一种光谱重建方法,以增强强度域中的NO吸收信号.
- 使用多周期光谱重建神经网络进行NO度检测.
- 处理光谱数据以消除噪声和干扰,改善目标气体的提取.
主要成果:
- 在线检测NO在1.63846.68ppb的范围内.
- 证明了高精度,平均绝对误差 (MAE) 为0.31ppb,平均绝对百分比误差 (MAPE) 为0.96%.
- 在呼气实验中,成功地区分了健康个体和模拟患者之间的呼吸NO水平.
结论:
- 开发的呼吸NO传感器为诊断呼吸道炎症提供了可靠和准确的非侵入性方法.
- 频谱重建和神经网络方法有效地提高了NO检测的灵敏度和特异性.
- 这种基于光学的呼吸分析技术对医学诊断具有重大潜力.


