專(zhuān)利名稱(chēng)：手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)學(xué)測(cè)量和醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種手表式 無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
目前血糖檢測(cè)仍普遍釆用有創(chuàng)或微創(chuàng)的介入型手段，這種方式需要微量的 末稍血液和相應(yīng)的試紙，而未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該是非介入型的無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)技 術(shù)，例如光聲分析法、光譜分析法、拉曼光譜分析法、光散射譜分析法以及光 偏振譜分析法等光學(xué)手段。當(dāng)前光聲分析方法還存在很多困難，如由于需要做 到無(wú)損的檢測(cè)，入射激光的能量不能超過(guò)閥值，因此有效提高光聲的激發(fā)效率 是一個(gè)急切需要解決的問(wèn)題。另外，光聲探測(cè)還多是釆用固體激光器作為激發(fā) 源，系統(tǒng)的一體化和小型化存在一定的困難。
2001 年 Z. Zhao and R. Myllyla, "Photoacoustic determination of glucose concentration in whole blood by a near-infrared laser diode" Proc. SPIE, 4256, 77-83， 2001.報(bào)道了基于近紅外激光二極管激發(fā)的光聲血 糖濃度的測(cè)量方法，但該前向模式的探測(cè)方法難以應(yīng)用于臨床，而且未能實(shí)現(xiàn) 共焦結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的靈敏度很低，采集到的光聲信號(hào)需要平均上千次。2003年A. A. Bednov, E. V. Savateeva, A. A. Oraevsky, "Glucose monitoring in whole blood by measuring laser—induced acoustic profiles" Proc. SPIE, 4960, 21-29, 2003.報(bào)道了基于側(cè)向探測(cè)模式的光聲血糖檢測(cè)方法，采用了高功率的 Nd: YAG激光器作為激發(fā)源，采集到的光聲信號(hào)幾乎不需要平均，但大體積的固 體激光器無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的小型化和實(shí)用性[非專(zhuān)利文獻(xiàn)2]。而且上述方法還都存 在一個(gè)問(wèn)題，由于都是單個(gè)探測(cè)器作為傳感部分，光聲激發(fā)與傳感未能實(shí)現(xiàn)同 軸共焦結(jié)構(gòu)，因此光聲激發(fā)與探測(cè)的效率不高，需要較大功率的固體激光器提 供光聲激勵(lì)能量，或是需要上千次信號(hào)的平均才提高信噪比，而大體積的固體 激光器無(wú)法實(shí)現(xiàn)激勵(lì)與傳感的一體化和小型化，多次的信號(hào)平均極大的降低了 系統(tǒng)的時(shí)間分辨率，前向和側(cè)向的探測(cè)模式都缺乏實(shí)際搡作的方便性，實(shí)際推 廣應(yīng)用前景受到了很大的限制。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)小巧、便于攜帶、操作簡(jiǎn)便 的手表式無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)儀，能同時(shí)提供手腕深度方向多個(gè)位點(diǎn)的光聲血糖監(jiān)測(cè) 結(jié)果。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種手表式無(wú)創(chuàng)光聲血
糖監(jiān)測(cè)儀，其特征在于在外殼的表面設(shè)有顯示屏及控制按鈕，外殼的底
面為多層粘結(jié)板，測(cè)量盒安置在多層粘結(jié)板上，在測(cè)量盒中設(shè)有中空的聲學(xué)絕
緣層及吸聲墊襯；在聲學(xué)絕緣層的頂部設(shè)有半導(dǎo)體激光管，在半導(dǎo)體激光管的
下方設(shè)有傅立葉透鏡，傅立葉透鏡的下方設(shè)有透光保護(hù)膜及安裝在多層粘結(jié)板
上的中空多環(huán)陣列傳感器；半導(dǎo)體激光管、傅立葉透鏡、透光保護(hù)膜和中空多 環(huán)陣列傳感器的中心都位于同一中軸線上， 一體化封裝于測(cè)量盒內(nèi)，構(gòu)成一體 化的同軸共焦結(jié)構(gòu)，能有效降低激光能量要求的同時(shí)提高探測(cè)深度；在測(cè)量盒 的側(cè)面設(shè)有控制器及電池，中空多環(huán)陣列傳感器的各個(gè)環(huán)圈通過(guò)導(dǎo)線分別與控 制器的接線柱連接。所述的外殼為手表式，裝有佩戴于被檢測(cè)人員手腕上的表 帶。所述的半導(dǎo)體激光管為半導(dǎo)體脈沖激光二極管，工作在紫外至紅外范圍內(nèi) 的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。所述的半導(dǎo)體激光管和傅立葉透鏡組成光聲激發(fā)源和光路 透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生聚焦的激光東，穿過(guò)透光保護(hù)膜和中空多環(huán)陣列傳感器的中空內(nèi) 環(huán)，射向手腕內(nèi)的血管。所述的中空多環(huán)陣列傳感器為中空的平面陣或凹凸陣， 采用壓電材料，包括鈮酸鋰、復(fù)合材料、壓電陶瓷或PVDF薄膜制作；中空多環(huán) 陣列傳感器采用背向模式的串行或并行實(shí)時(shí)接收光聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)A型動(dòng)態(tài) 聚焦掃描的光聲血糖探測(cè)，提供手腕深度方向多個(gè)位點(diǎn)的光聲血糖結(jié)果。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程為在控制器觸發(fā)下，半導(dǎo)體激光管激勵(lì)產(chǎn)生脈沖 激光，其波長(zhǎng)、脈寬和重復(fù)頻率可根據(jù)需要選擇，激光能量通過(guò)光路透鏡準(zhǔn)直 聚焦后，透過(guò)保護(hù)膜輻射到手腕皮膚下的血管，血糖等功能團(tuán)吸收光能激發(fā)產(chǎn) 生光聲信號(hào)；控制器同時(shí)觸發(fā)多環(huán)陣列傳感器背向模式探測(cè)光聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光 聲信號(hào)的激發(fā)與傳感；通過(guò)一定的算法處理采集到的光聲數(shù)據(jù)，即可在深度方 向?qū)崿F(xiàn)光聲血糖的連續(xù)A型動(dòng)態(tài)聚焦掃描探測(cè)，得到手腕深度方向多個(gè)位點(diǎn)的 光聲血糖結(jié)果。
本實(shí)用新型的有益效果是
1)本實(shí)用新型方法將光聲的背向接收模式、激發(fā)與傳感一體化處理，有效 的實(shí)現(xiàn)了小型化和實(shí)用化的手表式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)小巧、便于攜帶、搡作 簡(jiǎn)便、能實(shí)現(xiàn)光聲血糖的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)時(shí)無(wú)創(chuàng)傷、不需提取血液和提供試紙、 避免交叉感染及環(huán)境的影響的優(yōu)點(diǎn)。
2)本實(shí)用新型將光聲激發(fā)源、光路透鏡系統(tǒng)和多環(huán)陣列傳感器形成同軸共 焦結(jié)構(gòu)，能夠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(shí) 提高探測(cè)深度，實(shí)現(xiàn)光聲血糖的連續(xù)A型動(dòng)態(tài)聚焦掃描探測(cè)，提供手腕深度方 向多個(gè)位點(diǎn)的光聲血糖結(jié)果。
3)本實(shí)用新型采用便宜的半導(dǎo)體激光管實(shí)現(xiàn)光聲血糖監(jiān)測(cè)，各組件的造價(jià) 較低，所以整體裝置的造價(jià)亦相對(duì)較低，易于應(yīng)用推廣。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)(圖1的A-A剖面)示意圖。 圖3為多環(huán)陣列傳感器的接線示意圖。 圖4為本實(shí)用新型佩戴于手腕的示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例 一種手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖: 監(jiān)測(cè)儀，在手表式外殼13的表面 設(shè)有顯示屏11及控制按鈕18，外殼13的底面為多層粘結(jié)板12,測(cè)量盒7安置 在多層粘結(jié)板12上。在測(cè)量盒7中設(shè)有中空的聲學(xué)絕緣層6及吸聲墊襯5。在 聲學(xué)絕緣層6的頂部設(shè)有半導(dǎo)體脈沖激光二極管155G4S14X, Laser Components l,工作波長(zhǎng)為1550nm，峰值功率為45W,脈寬為150ns,單脈沖能量約為6.75uJ， 占空比DF為0.1% 。在半導(dǎo)體脈沖激光二極管1的下方設(shè)有傅立葉透鏡2，傅 立葉透鏡2的下方設(shè)有透光保護(hù)膜3及安裝在多層粘結(jié)板12上的中空多環(huán)陣列 傳感器4;半導(dǎo)體激光管l、傅立葉透鏡2、透光保護(hù)膜3和中空多環(huán)陣列傳感 器4的中心都位于同一中軸線15上， 一體化封裝于測(cè)量盒7內(nèi)，構(gòu)成一體化的 同軸共焦結(jié)構(gòu)。中空多環(huán)陣列傳感器4為中空的平面陣或凹凸陣，采用壓電陶 瓷制作，工作中心頻率為2.5MHz，環(huán)的數(shù)目為6個(gè)，設(shè)計(jì)為中空的等面積等間 距的平面環(huán)陣結(jié)構(gòu)，環(huán)間距不大于半波長(zhǎng)，其中聲速定為1500m/s，每個(gè)環(huán)通過(guò) 導(dǎo)線19分別與控制器9的接線柱20連接，實(shí)現(xiàn)光聲信號(hào)的傳感與處理。透光 保護(hù)膜3具有透光和防水功能，可保護(hù)內(nèi)部的光學(xué)器件；聲學(xué)絕緣層6用于防 止超聲能量傳至外殼13引起反射干擾信號(hào)。在測(cè)量盒7的側(cè)面設(shè)有控制器9及 電池10。
手表式外殼13裝有佩戴于被檢測(cè)人員手腕8上的表帶17,半導(dǎo)體脈沖激光 二極管l和傅立葉透鏡2組成光聲激發(fā)源和光路透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生聚焦的激光東14， 穿過(guò)透光保護(hù)膜3和中空多環(huán)陣列傳感器4的中空內(nèi)環(huán)，射向手腕8內(nèi)的血管 16;中空多環(huán)陣列傳感器4采用背向模式的串行或并行實(shí)時(shí)接收光聲信號(hào)，實(shí) 現(xiàn)連續(xù)A型動(dòng)態(tài)聚焦掃描的光聲血糖探測(cè)，提供手腕深度方向多個(gè)位點(diǎn)的光聲 血糖結(jié)果。
權(quán)利要求1. 一種手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀，其特征在于在外殼(13)的表面設(shè)有顯示屏(11)及控制按鈕(18)，外殼(13)的底面為多層粘結(jié)板(12)，測(cè)量盒(7)安置在多層粘結(jié)板(12)上，在測(cè)量盒(7)中設(shè)有中空的聲學(xué)絕緣層(6)及吸聲墊襯(5)；在聲學(xué)絕緣層(6)的頂部設(shè)有半導(dǎo)體激光管(1)，在半導(dǎo)體激光管(1)的下方設(shè)有傅立葉透鏡(2)，傅立葉透鏡(2)的下方設(shè)有透光保護(hù)膜(3)及安裝在多層粘結(jié)板(12)上的中空多環(huán)陣列傳感器(4)；半導(dǎo)體激光管(1)、傅立葉透鏡(2)、透光保護(hù)膜(3)和中空多環(huán)陣列傳感器(4)的中心都位于同一中軸線(15)上，一體化封裝于測(cè)量盒(7)內(nèi)，構(gòu)成一體化的同軸共焦結(jié)構(gòu)；在測(cè)量盒(7)的側(cè)面設(shè)有控制器(9)及電池(10)，中空多環(huán)陣列傳感器(4)的各個(gè)環(huán)圈通過(guò)導(dǎo)線(19)分別與控制器(9)的接線柱(20)連接；中空多環(huán)陣列傳感器(4)采用背向模式接收光聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)A型動(dòng)態(tài)聚焦掃描的光聲血糖探測(cè)，提供手腕(8)深度方向多個(gè)位點(diǎn)的光聲血糖結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀，其特征在于 所述的外殼(13)為手表式，裝有佩戴于被檢測(cè)人員手腕(8)上的表帶(17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀，其特征在于 所述的半導(dǎo)體激光管(l)為半導(dǎo)體脈沖激光二極管，工作在紫外至紅外范 圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀，其特征在于 所述的中空多環(huán)陣列傳感器(4)為中空的平面陣或凹凸陣。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種手表式無(wú)創(chuàng)光聲血糖監(jiān)測(cè)儀，在手表式外殼內(nèi)設(shè)有顯示屏、控制按鈕、控制器、電池和測(cè)量盒，聲學(xué)絕緣層、吸聲墊襯、半導(dǎo)體激光管、傅立葉透鏡、透光保護(hù)膜和中空多環(huán)陣列傳感器一體化封裝于測(cè)量盒內(nèi)，構(gòu)成一體化的同軸共焦結(jié)構(gòu)。手表式外殼裝有佩戴于被檢測(cè)人員手腕上的表帶，光聲激發(fā)源和光路透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生聚焦的激光束，穿過(guò)中空多環(huán)陣列傳感器，射向手腕內(nèi)的血管，實(shí)現(xiàn)連續(xù)A型動(dòng)態(tài)聚焦掃描的光聲血糖探測(cè)，提供手腕深度方向多個(gè)位點(diǎn)的光聲血糖結(jié)果。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)小巧、便于攜帶、操作簡(jiǎn)便、能實(shí)現(xiàn)光聲血糖的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)時(shí)無(wú)創(chuàng)傷、不需提取血液和提供試紙、避免交叉感染及環(huán)境的影響的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK201211189SQ20082011309
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)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(guó)棟, 徐景坤, 曾呂明 申請(qǐng)人:江西科技師范學(xué)院