[發明專利]一種光致超聲的血糖無創檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710599767.4
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107228904B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 任重;劉國棟
• 申請（專利權）人: 江西科技師范大學
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24;G01N29/07
• 代理公司: 南昌大牛知識產權代理事務所(普通合伙) 36135
• 代理人: 喻莎

1.一種光致超聲的血糖無創檢測方法，其特征在于：所述方法是通過光致超聲的血糖無創檢測裝置實現的，包括以下步驟：

第一步：開啟激光器(11)的電源開關，設置激光器(11)的能量、頻率和激發波長等參數，將激光器(11)預熱約30分鐘；

第二步：在已知血糖濃度c₁的被測組織(2)外表面均勻涂抹超聲耦合液，再將環形超聲探測器(3)前端面與被測組織(2)外表面平行緊密接觸；

第三步：點擊激光器(11)的光源激發按鍵，使得一定波長、頻率和能量的脈沖激光光束從激光器(11)出口射出，射出的脈沖激光束依次經過準直透鏡(12)準直和聚焦透鏡(13)聚焦后，將聚焦光束入射到被測組織(2)中；

第四步：由環形超聲探測器(3)探測被測組織(2)的血糖光聲信號，經過信號放大器(41)放大后，被數字示波器(42)進行采集和顯示，并且通過GPIB-USB接口卡(43)將數字示波器(42)采集到的血糖光聲信號送入到計算機(44)中進行分析和處理，同時保存該被測組織(2)的時間分辨血糖光聲實時信號波形，并記錄下被測組織(2)的血糖光聲實時信號第一個特征波峰處的時間t₁，根據公式①得到血糖光聲信號在被測組織中的聲速v₁，即：

v₁＝D/t₁?①

式中，v₁為血糖光聲信號在被測組織中的聲速；D為血糖激發光聲源與環形超聲探測器環形中心軸的空間距離，其中，L為聚焦透鏡(13)的焦距，R為聚焦透鏡(13)中心至環形超聲探測器(3)中心環軸的距離；t₁為被測組織中血糖光聲實時信號第一個特征波峰處的時間；

第五步：調節聚焦透鏡(13)的焦距，獲得并保存不同焦距下血糖光聲實時信號和記錄下該被測組織的血糖光聲實時信號第一個特征波峰處的時間t₁，然后根據公式①得到不同焦距下的血糖光聲信號在被測組織中的聲速；

第六步：將前一個被測組織(2)換下，重復第二步至第五步，獲得已知血糖濃度c₂第二個被測組織(2)的時間分辨血糖光聲實時信號，以及記錄下第二個被測組織(2)的血糖光聲實時信號的第一個特征波長處的時間t₂，然后再利用公式①，得到第二個被測組織(2)血糖光聲信號的聲速v₂；以此反復，獲得n個已知血糖濃度c₁,c₂,...,c_n的被測組織(2)的血糖光聲信號的聲速v₁,v₂,...,v_n；

第七步：利用數理統計算法，建立上述n個被測組織中不同焦距下的血糖濃度矩陣C和血糖光聲信號的聲速矩陣V之間的對應關系，即：

C＝A*V?②

其中，被測組織中血糖濃度矩陣C＝[c₁,c₂,...,c_n]，血糖光聲信號的聲速矩陣V＝[v₁,v₂,...,]，A＝[a₁,a₂,...,a_n]為系數矩陣；

第八步：將未知血糖濃度c_x的被測組織(2)，按照第二步至第五步，獲得其被測組織(2)的時間分辨血糖光聲實時信號，以及記錄下該被測組織(2)的血糖光聲實時信號的第一個特征波長處的時間t_x，并根據公式①獲得該被測組織(2)血糖光聲信號的聲速v_x；然后，根據公式②被測組織(2)中對應不同焦距下的血糖濃度矩陣C和血糖光聲信號的聲速矩陣V之間的對應關系，得到被測組織(2)中不同焦距條件下的血糖濃度值；

光致超聲的血糖無創檢測裝置包括光源單元(1)、被測組織(2)、環形超聲探測器(3)和信號處理裝置(4)，所述光源單元(1)沿光傳播方向由激光器(11)、準直透鏡(12)和聚焦透鏡(13)構成，所述激光器(11)的出口與所述準直透鏡(12)和聚焦透鏡(13)的中心在一條軸線上，所述聚焦透鏡(13)內嵌于所述環形超聲探測器(3)內環中，所述環形超聲探測器(3)與所述聚焦透鏡(13)為一體化結構；所述聚焦透鏡(13)為焦距可調式聚焦透鏡，所述環形超聲探測器(3)的探測位置隨著聚焦透鏡(13)的焦距調節而同步調節；所述信號處理裝置(4)包括信號放大器(41)、數字示波器(42)、GPIB-USB接口卡(43)、計算機(44)和焦距控制器(45)；所述信號放大器(41)、數字示波器(42)、GPIB-USB接口卡(43)、計算機(44)和焦距控制器(45)之間依次電氣連接，所述激光器(11)與數字示波器(42)電氣連接，所述環形超聲探測器(3)與信號放大器(41)電氣連接，所述聚焦透鏡(13)與計算機(44)之間通過焦距控制器(45)電氣連接；所述環形超聲探測器(3)與被測組織(2)之間均勻涂抹超聲耦合液，所述環形超聲探測器(3)的前端面與所述被測組織(2)的表面平行緊密接觸；

所述環形超聲探測器(3)內環直徑與所述聚焦透鏡(13)的外徑相等。