多通道激光光谱技术使得仅测量呼吸气体进行癌症的检测成为可能

江苏激光联盟导读：来自华沙大学的研究人员发展了一种多通道激光光谱技术，仅仅测量人们呼吸中甲醛（福尔马林）气体，就可以作为是否疾患癌症判断的生物标记。

甲醛（福尔马林）的光学探测设计用于人体的肺中的浊气的感知癌症生物标志物在自由大气中进行应用的可能进行了介绍。其测量的波长范围在3595.77–3596.20 nm之间进行。结果发现在压力为.01 atm 时吸收谱对典型干扰源呈现出最佳免疫，也许可以在人的呼吸的时候发生在高浓度的时候。多通道吸收光谱技术得到应用。采用通过波长调制的光学条纹淬火和信号平均化的干扰周期法均给予了展示。这些技术的应用使得可以达到探测一个ppb的极限范围。

这一光学传感探测技术是华沙大学的一个团队所发展的，依靠高度灵敏的光谱学测量技术来探测人体呼吸时是否存在甲醛（ 又叫福尔马林）。这一呼吸测试是基于多通道光谱学进行的，可以探测出1个million空气粒子中的一个单个的分子，甚至是在存在气体会干扰光学精密测量的时候也能实现测量。的时候

研究发展的极端灵敏且简单的光学技术来探测甲醛（ 福尔马林）

图解：这一技术建立在多通道的光谱学测量的技术之上，该装置引入了一个激光，该激光穿过镜子中的一个小孔。激光就会在镜子之间来回弹跳。从而制造出在样品的整个长度之间的相互作用，在这个实验装置中的长度范围内会发生上百次这样的来回弹跳

甲醛（ 又叫福尔马林）在当前是肺和乳房中是否有癌症的生物学标记。快速和非创伤的探测甲醛（ 又叫福尔马林）的能力支撑着发展一个价格便宜和快速扫描测试的发展路径。

多通道光谱学增加了光同样品的相互作用，使得测量低浓度的气体分子的探测成为可能。在华沙大学的研究团队中，科学家们采用激光来照射，通过一个镜子中的小孔，该镜子位于实验装置的一端。在实验装置的另外一端放置着另外一个镜子，光被来回弹跳。这样，光的相互作用就会在这一装置中的整个长度范围内发生上百次。

由于多道激光束可以导致条纹干涉，于是，实际上，就会降低灵敏度和阻碍科学家使用多通道光谱学系统来精确的探测生物标记的浓度，研究人员同时也发展了一个称之为光学条纹淬火的技术，来克服测试装置中噪音的影响。

通过轻微的调制激光的发射，该激光的波长是预先设置好的，并且对从样品中发射出来的光依据波长进行平均计算，研究人员成功的排除了光学干涉的影响并获得甲醛（ 又叫福尔马林）的精确的测量。为了进一步的减少呼吸样品中的其他常见物质的干扰，研究人员选择了一个优化的光谱范围和样品的压力来实现。

甲醛（ 福尔马林） 的吸收光谱和人体中典型的干扰物的代表

图解： a) 在正常大气压下的结果；b) 在大气压减少到0.01 atm 的测量结果

研究人员说，下一步的计划就是利用这一技术来测量呼吸中的乙烷。目前正在研究乙烷作为癌症和其他疾病中是否可以作为生物标记。

该研究成果发表在期刊《Biomedical Optics Express》上。