[發明專利]一種血糖光聲無損檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201810230994.4
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108181242A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 任重;劉國棟;熊志華
• 申請（專利權）人: 江西科技師范大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：包括光源激發單元、被測組織、超聲傳感器和數據處理控制單元，所述光源激發單元包括光源一、光源二、光源三、光源四、光源驅動器、光源耦合器、單模光纖、多模光纖、準直透鏡和聚焦透鏡構成；所述光源耦合器通過單模光纖分別與光源一、光源二、光源三、光源四連接，所述光源耦合器整合后的光通過多模光纖輸出，由準直透鏡準直和聚焦透鏡聚焦后成為聚焦光斑；所述數據處理控制單元沿信號傳輸方向依次設置信號放大器、信號采集器、計算機和信號同步電路；所述信號同步電路輸入端與計算機相連，所述信號同步電路輸出端分別與信號放大器和信號采集器相連，所述光源驅動器輸入端與數據處理控制單元中的計算機相連，所述光源驅動器輸出端分別與光源一、光源二、光源三、光源四連接。

2.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：所述光源一、光源二、光源三、光源四為脈沖激光器。

3.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：所述被測組織為人體在體組織、離體組織或液態樣本。

4.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：所述超聲傳感器為聚焦或非聚焦型超聲探測器，用于探測被測組織中的血糖光聲信號。

5.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：所述光源激發單元中光源的個數不少于2個。

6.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：所述超聲傳感器與被測組織之間填充超聲耦合劑。

7.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置，其特征在于：所述超聲傳感器為單元傳感器或多元傳感器或環形超聲傳感器，所述超聲傳感器的中心響應頻率不低于1MHz。

8.如權利要求1所述的一種血糖光聲無損檢測裝置的檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步：開啟光源激發單元中光源一、光源二、光源三、光源四的電源開關，啟動所有光源，并讓所有光源預熱半小時；

第二步：等所有光源預熱達到半小時后，將超聲耦合劑均勻涂抹在被測組織表面，然后將超聲傳感器緊貼著被測組織表面；利用生化血液分析法得到被測組織中血糖的濃度值c₁；

第三步：開啟數據處理控制單元中的信號放大器、信號采集器、計算機和信號同步電路的電源，讓數據處理控制單元中所有的電子器件和電路開始運行；

第四步：開啟計算機中的光源控制軟件，并設置每個光源的參數，點擊激發按鍵，通過光源驅動器的時延分時控制(t₁+t₂+t₃+t₄≤T,其中t₁、t₂、t₃和t₄分別為光源一、光源二、光源三和光源四的觸發相互間隔時間，T為光源脈沖的重復周期；并且t₁、t₂、t₃和t₄均大于血糖光聲信號在被測組織中的馳豫時間)，來分別控制光源一、光源二、光源三、光源四的多個光束的分時激發操作；

第五步：光源一、光源二、光源三、光源四根據不同的時延控制分別發出不同波長的光束，由各自單模光纖傳輸至光源耦合器，再經過多模光纖耦合傳輸后，再由準直透鏡進行準直和聚集透鏡聚集后入射到被測組織中；

第六步：聚集的光束入射至被測組織中后，組織中的血糖吸收入射光束的能量，由于能量的快速聚集和釋放，使得被測組織局部產生快速熱膨脹和收縮，從而產生超聲機械波，即：光聲信號；然后，攜帶血糖濃度特征的光聲信號被超聲傳感器捕獲，并轉換為相應的光聲電壓信號，由信號放大器進行幅值放大，并在信號同步電路的同步控制下，由信號采集器進行同步采集，并轉換為相應的數字信號，最后將數字信號傳輸至計算機進行分析處理，此時得到的4個不同波長對應光源激發下的血糖光聲幅值，分別為：p₁₁、p₁₂、p₁₃和p₁₄；

第七步：完成第一個被測組織的血糖光聲檢測后，更換第二個被測組織，然后重復第二步到第六步的步驟，得到第二個被測組織的血糖濃度值c₂，以及第二個被測組織在4個不同波長光源激發下產生的光聲幅值，即：p₂₁、p₂₂、p₂₃和p₂₄；以此類推，得到第n個被測組織的血糖濃度值c_n，以及第n個被測組織在4個不同波長光源激發下產生的光聲幅值，即：p_n1、p_n2、p_n3和p_n4；

第八步：將上述n個被測組織的血糖濃度值矩陣c＝[c₁,c₂,…,c_n]，以及n個被測組織在4個不同波長光源激發下產生的血糖光聲幅值矩陣利用多元線性回歸算法，建立n個被測組織血糖濃度與n個被測組織在4個不同波長光源激發下產生的血糖光聲幅值回歸校正模型，即：c＝k₁p+k₂，其中k₁為回歸系數，k₂為常數；

第九步：在未知血糖濃度的被測樣品表面上，均勻涂抹超聲耦合液，然后將超聲傳感器緊貼著被測組織表面，然后重復第三步至第六步，得到該未知血糖濃度被測組織在4個不同波長光源激發下產生的光聲幅值，即：p_x1、p_x2、p_x3和p_x4，將這些光聲幅值代入第八步建立的回歸校正模型中去，得到該被測組織的血糖濃度值。