najoNanosystems: Physics, Chemistry, MathematicsНаносистемы: физика, химия, математика2220-80542305-7971Университет ИТМОnajo-1181Research ArticleСтатьиThe application of subTHz and THz nonstationary spectroscopy methods and devices for non-invasive medical diagnosticsПрименение методов и средств нестационарной спектроскопии субТГц и ТГц диапазонов частот для неинвазивной медицинской диагностикиВаксВ. Л.VaksV. L.

Нижний Новгород

vax@ipm.sci-nnov.ruДомрачеваЕ. Г.DomrachevaE. G.

Нижний Новгород

elena@ipm.sci-nnov.ruСобакинскаяЕ. А.SobakinskayaE. A.

Нижний Новгород

katja@ipm.sci-nnov.ruЧерняеваМ. Б.ChernyaevaM. B.

Нижний Новгород

masha@ipm.sci-nnov.ruУчреждение Российской академии наук Институт физики микроструктур РАНRussian Federation201118082025211622Copyright © Vaks V.L., Domracheva E.G., Sobakinskaya E.A., Chernyaeva M.B., 20252025Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Собакинская Е.А., Черняева М.Б.Vaks V.L., Domracheva E.G., Sobakinskaya E.A., Chernyaeva M.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nanojournal.ifmo.ru/jour/article/view/1181

.

Рассмотрены несколько вариантов реализации спектрометров терагерцового частотного диапазона, работающих на эффектах свободно затухающей поляризации и быстрого прохождения частоты. Представлены результаты применения разработанных спектрометров для регистрации аммиака, ацетона и оксида азота в выдыхаемом воздухе, а также анализа промывочной жидкости трансплантируемых паренхиматозных органов — кустодиола.

неинвазивная медицинская диагностиканестационарная спектроскопия ТГц и субТГц частотного диапазоновспектрометр с фазовой манипуляцией воздействующего на газ излучениявыдыхаемый воздухмолекула-маркеркустодиолРабота выполнена при поддержке РФФИ (грант 10-08-01124-а), проекта TeraDec, Программы Президиума РАН «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов» (проект «Квантовые когерентные наноструктуры для прием а и генерации электромагнитного излучения терагерцового диапазона»).ReferencesСтепанов Е.В. Методы высокочувствительного газового анализа молекул-биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха // Труды Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 2005, 61, 5-47.Степанов Е.В. Методы высокочувствительного газового анализа молекул-биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха // Труды Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 2005, 61, 5-47.Скрупский В.А. Эндогенные летучие соединения — биологические маркеры в физиологии и патологии человека и методы их определения // Научно-технический отчет. Институт Океанологии РАН, 1994, 75 с.Скрупский В.А. Эндогенные летучие соединения — биологические маркеры в физиологии и патологии человека и методы их определения // Научно-технический отчет. Институт Океанологии РАН, 1994, 75 с.Phillips M. Breath Tests in Medicine. Sci.Amer., July, 1992, 74-79.Phillips M. Breath Tests in Medicine. Sci.Amer., July, 1992, 74-79.Higenbottam T. Lung disease and pulmonary endothelial nitric oxide. Exp. Physiol., 1995, 80, 855-864.Higenbottam T. Lung disease and pulmonary endothelial nitric oxide. Exp. Physiol., 1995, 80, 855-864.Alving K., Weitzberg E., Lundberg J.M. Increased amount of nitric oxide in exhaled air of asthmatics // Eur. Respir. J., 1993, 6, 1368–1370.Alving K., Weitzberg E., Lundberg J.M. Increased amount of nitric oxide in exhaled air of asthmatics // Eur. Respir. J., 1993, 6, 1368–1370.Taylor D.R., Pijnenburg M.W., Smith A.D., Jongste J.C.D. Exhaled nitric oxide measurements: clinical application and interpretation // Thorax, 2006, 61, 817–827.Taylor D.R., Pijnenburg M.W., Smith A.D., Jongste J.C.D. Exhaled nitric oxide measurements: clinical application and interpretation // Thorax, 2006, 61, 817–827.Дедов И.И., Шестакова М.В. Сахарный диабет. М.: Универсум паблишинг, 2003, 456 с.Дедов И.И., Шестакова М.В. Сахарный диабет. М.: Универсум паблишинг, 2003, 456 с.Дедов И.И., Балаболкин М.И., Клебанова Е.М. Сахарный диабет: патогенез, классификация, диагностика и лечение: Пособие для врачей. М., 2003, 170 с.Дедов И.И., Балаболкин М.И., Клебанова Е.М. Сахарный диабет: патогенез, классификация, диагностика и лечение: Пособие для врачей. М., 2003, 170 с.Joslin’s Diabetes Mellitus. Fourteenth Edition by C. Ronald Kahn . Lippincott Williams & Wilkins, 2005, 1209 p.Joslin’s Diabetes Mellitus. Fourteenth Edition by C. Ronald Kahn . Lippincott Williams & Wilkins, 2005, 1209 p.Березкин В.Г. Газо-жидко-твердофазная хроматография. М.: Химия, 1986, 112 с.Березкин В.Г. Газо-жидко-твердофазная хроматография. М.: Химия, 1986, 112 с.Kage S., Kudo K., Ikeda N. Determination of nitrate in blood by gas chromatography and gas chromatography- mass spectrometry // Journal of Chromatography-Biomedical Applications, 2000, 742(2), 363-368.Kage S., Kudo K., Ikeda N. Determination of nitrate in blood by gas chromatography and gas chromatography- mass spectrometry // Journal of Chromatography-Biomedical Applications, 2000, 742(2), 363-368.Larstad M., Loh C., Ljungkvist G., Olin A.C., Toren K. Determination of ethane, pentane and isoprene in exhaled air using a multi-bed adsorbent and end-cut gas-solid chromatography // The Analyst, 2002, 127(11), 1440-1445.Larstad M., Loh C., Ljungkvist G., Olin A.C., Toren K. Determination of ethane, pentane and isoprene in exhaled air using a multi-bed adsorbent and end-cut gas-solid chromatography // The Analyst, 2002, 127(11), 1440-1445.Mamyrin B.A. Time-of-flight mass spectrometry (concepts, achievements, and prospects) // International Journal of Mass Spectrometry, 2001, 206(3), 251-266.Mamyrin B.A. Time-of-flight mass spectrometry (concepts, achievements, and prospects) // International Journal of Mass Spectrometry, 2001, 206(3), 251-266.Carrick W.A., Cooper D.B., Muir B. Retrospective identification of chemical warfare agents by high-temperature automatic thermal desorption–gas chromatography–mass spectrometry // Journal of Chromatography A, 2001, 925, 241–249.Carrick W.A., Cooper D.B., Muir B. Retrospective identification of chemical warfare agents by high-temperature automatic thermal desorption–gas chromatography–mass spectrometry // Journal of Chromatography A, 2001, 925, 241–249.Kharintsev S.S., Hoffmann G.G., Loos J., De With G., Dorozhkin P.S., Salakhov M.Kh. Subwavelength- resolution near-field Raman spectroscopy // Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2007, 105(5), 909-915.Kharintsev S.S., Hoffmann G.G., Loos J., De With G., Dorozhkin P.S., Salakhov M.Kh. Subwavelength- resolution near-field Raman spectroscopy // Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2007, 105(5), 909-915.Zheng J., Tang Zh., He Y., Guo L. Sensitive detection of weak absorption signals in photoacoustic spectroscopy by using derivative spectroscopy and wavelet transform // Journal of Applied Physics, 2008, 103(9), 093116- (1-4).Zheng J., Tang Zh., He Y., Guo L. Sensitive detection of weak absorption signals in photoacoustic spectroscopy by using derivative spectroscopy and wavelet transform // Journal of Applied Physics, 2008, 103(9), 093116- (1-4).Pushkarsky M.B., Webber M.E., Patel C.K.N. Ultra-sensitive ambient ammonia detection using CO2-laser-based photoacoustic spectroscopy // Applied Physics B: Lasers and Optics, 2003, 77(4), 381-385.Pushkarsky M.B., Webber M.E., Patel C.K.N. Ultra-sensitive ambient ammonia detection using CO2-laser-based photoacoustic spectroscopy // Applied Physics B: Lasers and Optics, 2003, 77(4), 381-385.Yan W.-B., Trace gas analysis by diode laser cavity ring-down spectroscopy // Test and Measurement Applications of Optoelectronic Devices, Proc. SPIE, 2002, 4648, 156-164.Yan W.-B., Trace gas analysis by diode laser cavity ring-down spectroscopy // Test and Measurement Applications of Optoelectronic Devices, Proc. SPIE, 2002, 4648, 156-164.Feng J., Raynor M., Chen Yu. Spectroscopy exposes trace-water contamination in process gases. Technology Equipment Update. Compoud Semiconductor, October, 2007, 31-33.Feng J., Raynor M., Chen Yu. Spectroscopy exposes trace-water contamination in process gases. Technology Equipment Update. Compoud Semiconductor, October, 2007, 31-33.Vaks V.L., Brailovsky A.B., Khodos V.V. Millimeter Range Spectrometer with Phase Switching – Novel Method for Reaching of the Top Sensitivity // Infrared & Millimeter Waves, 1999, 20(5), 883-896.Vaks V.L., Brailovsky A.B., Khodos V.V. Millimeter Range Spectrometer with Phase Switching – Novel Method for Reaching of the Top Sensitivity // Infrared & Millimeter Waves, 1999, 20(5), 883-896.Vaks V.L., Khodos V.V., Spivak E.V. A nonstationary microwave spectrometer // Review of Scientific Instruments, 1999, 70(8), 3447-3453.Vaks V.L., Khodos V.V., Spivak E.V. A nonstationary microwave spectrometer // Review of Scientific Instruments, 1999, 70(8), 3447-3453.Khodos V.V., Ryndyk D.A., Vaks V.L. Fast passage microwave molecular spectroscopy with frequency sweeping // Eur. Phys. J. Appl. Phys., 2004, 25, 203.Khodos V.V., Ryndyk D.A., Vaks V.L. Fast passage microwave molecular spectroscopy with frequency sweeping // Eur. Phys. J. Appl. Phys., 2004, 25, 203.Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Никифоров С.Д., Собакинская Е.А., Черняева М.Б. Применение микроволновой нестационарной спектроскопии для неинвазивной медицинской диагностики // Известия вузов. Радиофизика, 2008, 51(6), 490-498.Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Никифоров С.Д., Собакинская Е.А., Черняева М.Б. Применение микроволновой нестационарной спектроскопии для неинвазивной медицинской диагностики // Известия вузов. Радиофизика, 2008, 51(6), 490-498.Вакс В.Л., Панин А.Н., Басов С.А., Иллюк А.В., Приползин С.И., Павельев Д.Г., Кошуринов Ю.И. Нестационарная спектроскопия диапазона частот 1-2,5 ТГц на твердотельных устройствах // Известия вузов. Радиофизика, 2009, 52(7), 569-575.Вакс В.Л., Панин А.Н., Басов С.А., Иллюк А.В., Приползин С.И., Павельев Д.Г., Кошуринов Ю.И. Нестационарная спектроскопия диапазона частот 1-2,5 ТГц на твердотельных устройствах // Известия вузов. Радиофизика, 2009, 52(7), 569-575.Вакс В.Л., Кошуринов Ю.И., Павельев Д.Г., Панин А.Н. Разработка и создание системы фазовой синхронизации в субтерагерцовом и терагерцовом частотных диапазонах по гармонике сигнала синтезатора сантиметрового диапазона // Известия вузов. Радиофизика, 2005, 48(10-11), 933-938.Вакс В.Л., Кошуринов Ю.И., Павельев Д.Г., Панин А.Н. Разработка и создание системы фазовой синхронизации в субтерагерцовом и терагерцовом частотных диапазонах по гармонике сигнала синтезатора сантиметрового диапазона // Известия вузов. Радиофизика, 2005, 48(10-11), 933-938.Vaks V.L., Panin A.N., Paveliev D.G., Koshurinov U.I. Generation of high stable wide-range THz radiation for precise frequency measurements // Proceedings of 33𝑟𝑑 International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, Pasadena, California, USA, 2008, M4B3.1560Vaks V.L., Panin A.N., Paveliev D.G., Koshurinov U.I. Generation of high stable wide-range THz radiation for precise frequency measurements // Proceedings of 33𝑟𝑑 International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, Pasadena, California, USA, 2008, M4B3.1560Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Никифоров С.Д., Собакинская Е.А., Черняева М.Б. Метод микроволновой нестационарной газовой спектроскопии для неинвазивной медицинской диагностики // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2008, 5, 9-14.Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Никифоров С.Д., Собакинская Е.А., Черняева М.Б. Метод микроволновой нестационарной газовой спектроскопии для неинвазивной медицинской диагностики // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2008, 5, 9-14.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.