Ppb-Level Ammonia Sensor for Exhaled Breath Diagnosis Based on UV-DOAS Combined with Spectral Reconstruction Fitting Neural Network

人工神经网络 气体分析呼吸 呼出的空气 环境科学 遥感 材料科学 生物系统 化学 人工智能 计算机科学 色谱法 生物 生物化学 地质学 毒理
作者
Rui Zhu,Qiwen Zhou,Qi Tian,Shuo Zhao,Wanyi Qin,Xijun Wu,Shufeng Xu,Yungang Zhang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:9 (8): 4286-4294 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acssensors.4c01525
摘要

Ammonia (NH3) in exhaled breath (EB) has been a biomarker for kidney function, and accurate measurement of NH3 is essential for early screening of kidney disease. In this work, we report an optical sensor that combines ultraviolet differential optical absorption spectroscopy (UV-DOAS) and spectral reconstruction fitting neural network (SRFNN) for detecting NH3 in EB. UV-DOAS is introduced to eliminate interference from slow change absorption in the EB spectrum while spectral reconstruction fitting is proposed for the first time to map the original spectra onto the sine function spectra by the principle of least absolute deviations. The sine function spectra are then fitted by the least-squares method to eliminate noise signals and the interference of exhaled nitric oxide. Finally, the neural network is built to enable the detection of NH3 in EB at parts per billion (ppb) level. The laboratory results show that the detection range is 9.50–12425.82 ppb, the mean absolute percentage error (MAPE) is 0.83%, and the detection accuracy is 0.42%. Experimental results prove that the sensor can detect breath NH3 and identify EB in simulated patients and healthy people. Our sensor will serve as a new and effective system for detecting breath NH3 with high accuracy and stability in the medical field.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
hhh完成签到 ,获得积分10
1秒前
开心诗云完成签到 ,获得积分10
4秒前
西柚柠檬完成签到 ,获得积分10
4秒前
zyn完成签到,获得积分10
5秒前
拟晓汁发布了新的文献求助10
6秒前
彭于晏应助wm采纳,获得30
6秒前
随风完成签到 ,获得积分10
8秒前
拂晨柳絮发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
拟晓汁完成签到,获得积分10
10秒前
一人完成签到 ,获得积分10
11秒前
13秒前
Efficient完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
灵巧一手完成签到,获得积分10
13秒前
16秒前
罗梦完成签到 ,获得积分10
17秒前
郑匕发布了新的文献求助10
18秒前
青木完成签到 ,获得积分10
19秒前
NexusExplorer应助zz采纳,获得10
19秒前
Sunny发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
文澜清禾完成签到 ,获得积分10
24秒前
zhangk完成签到,获得积分10
25秒前
29秒前
王俊完成签到 ,获得积分10
32秒前
枫楠完成签到,获得积分10
34秒前
喜高远完成签到,获得积分10
35秒前
俏皮元珊完成签到 ,获得积分10
35秒前
南山完成签到 ,获得积分10
35秒前
37秒前
英俊的铭应助某某采纳,获得10
38秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
38秒前
38秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
39秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
39秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
39秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
39秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Understanding Acculturation: The Process of Cultural Adjustment as Applied to International Migration 700
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7370960
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8978554
关于积分的说明 19087672
捐赠科研通 7012981
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3224993
关于科研通互助平台的介绍 2388632
邀请新用户注册赠送积分活动 2205699