金成,王久洪,张成,张泽,王海容

(1.西安交通大学机械制造与系统工程国家重点实验室,710049,西安;2.西安交通大学机械工程学院,710049,西安)

近年来,在医疗、工业、农业、军事等领域对挥发性有机物(VOCs)特别是异戊二烯的检测系统需求越来越多。2012年,杰西卡等人通过气相色谱-质谱仪进行慢性肝病患者呼气研究,得出异戊二烯变化的可能原因是氧化应激、伤肝、新陈代谢等[1]。因此,对异戊二烯的识别与检测成为了慢性肝病检测的研究重点。目前国内外对于异戊二烯的检测研究还比较少,张泉水等人使用气相色谱-质谱联用仪探究精神分裂症患者与异戊二烯的关系,发现两者存在高度相关性[2]。孙美秀等人研究了使用光腔衰荡光谱技术(CRDS)检测非酒精性脂肪肝病人呼出气体中的丙酮与异戊二烯成分[3]。王禹等人使用二次电喷雾电离-离子迁移率谱系统检测样品中的异戊二烯气体[4]。王海容等人研制了用于异戊二烯检测的气体传感器[5],接着提出使用半导体气敏传感器阵列检测人体呼出气体的方案[6]。Han等人研制了花状In2O3半导体传感器检测异戊二烯有望用于呼吸分析[7]。

目前,对于混合物中异戊二烯的检测大部分还是使用基于质谱、色谱、光谱等原理的大型分析仪器,分析时间过长,仪器本身体积大、价格高、操作复杂,而气体传感器检测异戊二烯大部分只针对单一异戊二烯气体。由于异戊二烯在人体呼气中的浓度为痕量级别(体积分数为10-6量级),且浓度范围小,难以检测,因此本文使用金属氧化物半导体传感器阵列与模式识别算法结合的方法检测混合气体中的异戊二烯气体浓度,更加方便快捷,适用于大规模筛查检测的应用场景。……