人类呼出气中含有丰富的生理和疾病标志性信息,其中有多种组分可以作为疾病和代谢过程的“生物标记”。呼出气中氨气的产生与体内氮的代谢有关,它与血液中的血尿素氮(BUN)存在一定的线性关系,可以通过检测呼出气中氨气含量来诊断肾脏功能。基于光声光谱技术的呼出氨气检测系统具有灵敏度高、选择性好和操作简便等特点,可以实现呼出氨气的高灵敏度实时检测,进而对肾衰竭患者血液透析效果做出间接评价,本文在呼出氨气检测系统的实验模拟和临床应用方面进行了深入的研究。首先介绍了呼出气检测的发展历史和各种分析技术及其特点,并分析了目前国内外呼出氨气的研究现状。在红外光谱产生原理的基础上阐述了光声光谱技术的基本理论和多组分气体检测方法。并针对呼出氨气的产生机理进行了分析,为呼出氨气检测用于临床医学诊断提供了理论依据。为配合呼出气检测的特点和要求,在基于TEDFL和EDFA的光声光谱检测系统基础上,设计了小体积低表面能材料光声池,并增加了呼吸采气和恒温控制装置,研制出高灵敏度呼出氨气检测系统。采用多气体光谱测量算法,实现了高浓度CO2和H20存在条件下NH3的高灵敏度快速检测。采用标准气配制的模拟呼出气建立了呼出氨气的标定模型。在理论和实验分析基础上,开展了针对多名健康志愿者和终末期肾病患者(ESRD)的呼出氨气检测实验。其中,健康志愿者的呼出氨气浓度在200ppb-500ppb之间；ESRD患者透析前呼出氨气浓度在2000ppb左右,透析过程中呼出氨气浓度呈下降趋势,前半个小时下降趋势显著,随后下降趋于平缓,透析结束时呼出氨气浓度维持在200-600ppb之间。测量结果显示,终末期肾病患者透析前后呼出氨气下降率(BARR)基本超过65%,与临床常用的BUN检测透析治疗充分性标准一致,说明我们研制的基于光声光谱技术的呼出氨气检测系统具备了临床血液透析过程疗效的实时监测能力,可以成为血液透析效果评价的一种新的技术手段。