專利名稱：基于多環(huán)陣列光聲傳感的便攜式血糖檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及生物醫(yī)學(xué)測量和醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多 環(huán)陣列光聲傳感的便攜無創(chuàng)血糖檢測儀。
背景技術(shù)：
糖尿病是世界性的多發(fā)病和常見病，是僅次于心血管病和癌癥的第三大危 險性疾病，且血糖濃度長時間紊亂會引起失明、腎衰等并發(fā)癥，因此糖尿病已成 為威脅人類生命的一大殺手。要有效地控制該疾病，需要實時探測糖尿病患者的 血糖濃度，從而確定具體的服藥量和診斷方案，已成為糖尿病診斷和治療的關(guān)鍵 技術(shù)。當(dāng)前血糖檢測仍普遍釆用有創(chuàng)或微創(chuàng)的介入型檢測手段，盡管這種方式 只需要幾微升的末稍血液和配合相應(yīng)的試紙，但儲存環(huán)境對試紙影響較大，并 且疼痛感使患者仍盡量回避這種方式。因此，非介入型的無創(chuàng)血糖測試手段就 成為糖尿病人的期盼。
目前最典型的代表是基于光學(xué)技術(shù)的近紅外光譜分析法，但由于葡萄糖分 子在近紅外吸收值很小、干擾很大，而且要求儀器精度和信噪比較高。在測量 時，受到人體其他成分如骨骼、肌肉和脂肪等的干擾很大，因此建立數(shù)學(xué)模型 時不僅需要考慮提高精度，還要考慮實際在儀器開發(fā)時的可行性，其臨床可行 性和適用性還有待研究，類似血糖測量的光學(xué)方法還有遠紅外光譜分析法、拉 曼光譜分析法、聲光譜分析法、光散射譜分析法以及光偏振譜分析法等。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于多環(huán)陣列光聲傳感的便攜無 創(chuàng)血糖檢測儀。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是 一種基于多環(huán)陣列光聲 傳感技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀，它包括由激光發(fā)生器、光纖、聚焦透鏡和 驅(qū)動電路組成的光學(xué)輻射單元A、由依次互相電路連接的阻抗匹配電路、信號放 大電路、信號濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、脈沖信號源及與A/D轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)線連接 的信號處理器組成的信號處理單元B、由多環(huán)陣列超聲傳感器、測試槽組成的測 試傳感單元C、由輸入按鍵構(gòu)成外部控制單元D、由顯示屏構(gòu)成的信號顯示單元 E、和由電池構(gòu)成的能量提供單元F;與驅(qū)動電路連接的激光發(fā)生器通過光纖與 聚焦透鏡連接，安置在多環(huán)陣列超聲傳感器之上的測試槽位于聚焦透鏡的下方； 測試槽與信號處理單元B中的阻抗匹配電路導(dǎo)線連接，信號處理單元B的脈沖
信號源與驅(qū)動電路導(dǎo)線連接，信號處理器分別與輸入按鍵和顯示屏導(dǎo)線連接；
電池與上述單元A、 B、 C、 D、 E分別電路連接。所述的激光發(fā)生器采用小型化 的半導(dǎo)體脈沖激光二極管，脈沖激光的波長范圍為紫外至紅外范圍里一個或多 個波長。激光發(fā)生器、聚焦透鏡和中空多環(huán)陣列超聲傳感器的中心都位于同一 中軸線上，構(gòu)成一體化的同軸共焦結(jié)構(gòu)。所述中空多環(huán)陣列超聲傳感器為中空 多環(huán)圈結(jié)構(gòu)，采用壓電材料，包括鈮酸鋰、復(fù)合材料、壓電陶瓷和PVDF薄膜。 采用基于多環(huán)陣列光聲傳感技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀檢測血糖的方 法，包括以下步驟
(1) 被測人員的被測手指涂上超聲耦合液后，指甲朝上伸入測試槽，開啟 血糖檢測儀；激光發(fā)生器分時發(fā)射的多波長脈沖激光耦合進入光纖中，通過光 纖和聚焦透鏡聚焦輻射到位于聚焦透鏡下方的被測手指，并透過指甲入射到血 管上，激勵產(chǎn)生光聲信號；
(2) 光聲信號傳至位于測試槽下面的多環(huán)陣列超聲傳感器，多環(huán)陣列超聲 傳感器釆用前向模式探測光聲信號，在深度方向進行A型動態(tài)聚焦掃描，采集到 深度方向多個位點的血糖光聲數(shù)據(jù)；
(3) 采集到的光聲信號數(shù)據(jù)傳入信號處理單元B進行數(shù)據(jù)處理，得出多個
位點的血糖含量并由顯示屏顯示或后續(xù)打印。
本實用新型的有益效果是
1. 本實用新型采用前向接收模式的多環(huán)陣列光聲傳感技術(shù)，可沿深度方向 進行連續(xù)A型動態(tài)聚焦掃描監(jiān)測人體手指上的血糖含量，同時提供多個位點的 血糖光聲數(shù)據(jù)。
2. 檢測時無創(chuàng)傷，不需提取血液和提供試紙，避免交叉感染及環(huán)境的影響。
3. 光聲激發(fā)與多環(huán)陣列光聲傳感的同軸共焦結(jié)構(gòu)，能極大提高光聲的激發(fā) 和傳感效率，有效降低激光能量要求的同時提高A型探測深度。
4. 釆用小型化的半導(dǎo)體激光管作為光源，系統(tǒng)造價相對較低，輕巧便攜式 的結(jié)構(gòu)具有良好的適應(yīng)性和實用性，便于推廣應(yīng)用。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的測試傳感單元示意圖。
圖3為中空多環(huán)陣列超聲傳感器橫剖面示意圖。
具體實施方式

實施例 一種基于多環(huán)陣列光聲傳感技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀，它
包括由激光發(fā)生器l、光纖2、聚焦透鏡3和驅(qū)動電路4組成的光學(xué)輻射單元A、 由依次互相電路連接的阻抗匹配電路5、信號放大電路6、信號濾波電路7、 A/D 轉(zhuǎn)換電路8、脈沖信號源10及與A/D轉(zhuǎn)換電路8導(dǎo)線連接的信號處理器9組成 的信號處理單元B、由中空多環(huán)陣列超聲傳感器11、測試槽13組成的測試傳感 單元C、由輸入按鍵16構(gòu)成外部控制單元D、由顯示屏17構(gòu)成的信號顯示單元 E、和由電池18構(gòu)成的能量提供單元F;與驅(qū)動電路4連接的激光發(fā)生器1通 過光纖2與聚焦透鏡3連接，安置在中空多環(huán)陣列超聲傳感器11之上的測試槽 13位于聚焦透鏡3的下方；測試槽13與信號處理單元B中的阻抗匹配電路5 導(dǎo)線連接，信號處理單元B的脈沖信號源10與驅(qū)動電路4導(dǎo)線連接，信號處理 器9分別與輸入按鍵16和顯示屏17導(dǎo)線連接;電池18與上述單元A、 B、 C、 D、 E分別電路連接。
激光發(fā)生器1采用小型化脈沖半導(dǎo)體激光二極管 (PGAS1S24，C860091E，EG&G),工作波長分別為905nm和1550nm,單脈沖能量分 別為4uJ和0. 8uJ,激光能量通過光纖2和聚焦透鏡3聚焦后輻射到被測手指上， 透過半透明的指甲激發(fā)手指血管產(chǎn)生光聲信號；被側(cè)對象的手指放置在測試槽 13內(nèi)的中空多環(huán)陣列超聲傳感器11上面，測試槽13是用合成樹脂制成的圓柱 型長方體容器，被測手指14上涂有超聲耦合液12利于聲速匹配到多環(huán)陣列超 聲傳感器11。其中，中空多環(huán)陣列傳感器11的材料為壓電陶瓷，工作中心頻率 為5MHz,環(huán)的數(shù)目為7個，設(shè)計為等間距的中空平面環(huán)圈結(jié)構(gòu)，環(huán)圈間距不大 于半波長，其中聲速定為1500m/s。激光發(fā)生器l、聚焦透鏡3和中空多環(huán)陣列 超聲傳感器11的中心都位于同一中軸線上，構(gòu)成一體化的同軸共焦結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1. 一種基于多環(huán)陣列光聲傳感技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀，其特征在于它包括由激光發(fā)生器(1)、光纖(2)、聚焦透鏡(3)和驅(qū)動電路(4)組成的光學(xué)輻射單元A、由依次互相電路連接的阻抗匹配電路(5)、信號放大電路(6)、信號濾波電路(7)、A/D轉(zhuǎn)換電路(8)、脈沖信號源(10)及與A/D轉(zhuǎn)換電路(8)導(dǎo)線連接的信號處理器(9)組成的信號處理單元B、由中空多環(huán)陣列超聲傳感器(11)、測試槽(13)組成的測試傳感單元C、由輸入按鍵(16)構(gòu)成外部控制單元D、由顯示屏(17)構(gòu)成的信號顯示單元E、和由電池(18)構(gòu)成的能量提供單元F；與驅(qū)動電路(4)連接的激光發(fā)生器(1)通過光纖(2)與聚焦透鏡(3)連接，安置在中空多環(huán)陣列超聲傳感器(11)之上的測試槽(13)位于聚焦透鏡(3)的下方；測試槽(13)與信號處理單元B中的阻抗匹配電路(5)導(dǎo)線連接，信號處理單元B的脈沖信號源(10)與驅(qū)動電路(4)導(dǎo)線連接，信號處理器(9)分別與輸入按鍵(16)和顯示屏(17)導(dǎo)線連接；電池(18)與上述單元A、B、C、D、E分別電路連接；激光發(fā)生器(1)、聚焦透鏡(3)和中空多環(huán)陣列超聲傳感器(11)的中心都位于同一中軸線上，構(gòu)成一體化的同軸共焦結(jié)構(gòu)。
2 . 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多環(huán)陣列光聲傳感 技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀，其特征在于所述激光 發(fā)生器(l)采用半導(dǎo)體脈沖激光二極管，脈沖激光的波 長范圍為紫外至紅外范圍里 一 個或多個波長。
3 . 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多環(huán)陣列光聲傳感 技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀，其特征在于所述中空 多環(huán)陣列超聲傳感器(11)為中空多環(huán)圈結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種基于多環(huán)陣列光聲傳感技術(shù)的便攜式無創(chuàng)血糖檢測儀，它包括由激光發(fā)生器、光纖、聚焦透鏡和驅(qū)動電路組成的光學(xué)輻射單元A、由阻抗匹配電路、信號放大電路、信號濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、脈沖信號源及信號處理器組成的信號處理單元B、由中空多環(huán)陣列超聲傳感器、測試槽組成的測試傳感單元C以及輸入按鍵、顯示屏和電池。被測手指涂上超聲耦合液后，伸入測試槽；由于采用前向接收模式的多環(huán)陣列光聲傳感技術(shù)，可沿深度方向進行連續(xù)A型動態(tài)聚焦掃描監(jiān)測人體血糖含量，同時提供深度方向多個位點的血糖光聲數(shù)據(jù)。本實用新型檢測時無創(chuàng)傷，不需提取血液；采用小型半導(dǎo)體激光管作為光源，系統(tǒng)造價較低，輕巧便于攜帶。
文檔編號A61B5/1455GK201211188SQ20082011309
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者劉國棟, 徐景坤, 曾呂明 申請人:江西科技師范學(xué)院