專(zhuān)利名稱(chēng)：可用于無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的非共振雙腔光聲池及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)用光聲池，具體地，是一種可用于無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的非共振雙腔光聲池以及利用該光聲池進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)方法由于病人痛苦少、感染幾率低、可以連續(xù)監(jiān)測(cè)血糖變化，因而成為血糖檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。目前主要的血糖無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法主要有近紅外光譜法、熒光光譜法、光聲光譜法等。其中光聲光譜法由于具有靈敏度高、特異性好而成為最有希望用于臨床診療的方法之一。光聲光譜是光譜學(xué)的一個(gè)重要分支，是一種綜合了光、熱、聲、電等原理技術(shù)的光譜分析新方法。用一定頻率調(diào)制的光源或脈沖光源照射物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)受到光照射時(shí)，物質(zhì)因吸收光能而受激發(fā)，然后通過(guò)非輻射消除激發(fā)的過(guò)程使吸收的光能(全部或部分)轉(zhuǎn)變?yōu)闊?。周期的光照調(diào)制使這部分物質(zhì)及其鄰近媒質(zhì)熱脹冷縮而產(chǎn)生應(yīng)力(或壓力)的周期性變化，因而產(chǎn)生聲信號(hào)，此種信號(hào)稱(chēng)光聲信號(hào)。光聲信號(hào)的頻率與光調(diào)制頻率相同，其強(qiáng)度和相位則決定于物質(zhì)的光學(xué)、熱學(xué)、彈性和幾何的特性。典型的光聲光譜法主要由光源、斬波器、光聲池、聲敏元件(傳聲器)、放大器、信號(hào)處理系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)組成，其中光聲信號(hào)的產(chǎn)生又依賴(lài)于光聲池這個(gè)尤為重要的載體和轉(zhuǎn)換環(huán)境。在利用光聲光譜的方法進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的研究領(lǐng)域中，光聲池發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，主要表現(xiàn)在如何提供一個(gè)優(yōu)越的光聲轉(zhuǎn)換環(huán)境和增強(qiáng)光聲信號(hào)的作用。隨著對(duì)激光和光聲技術(shù)的深入研究，對(duì)于光聲光譜儀的核心部件光聲池的研究愈來(lái)愈引起人們的關(guān)注。不同的檢測(cè)對(duì)象對(duì)光聲池有不同的要求，而且光聲池又直接影響其檢測(cè)靈敏度，不同結(jié)構(gòu)的光聲池具有不同的特性。光聲池從功能上可以分為氣體光聲池、固體光聲池和液體光聲池，對(duì)于血糖監(jiān)測(cè)而言主要需要液體光聲池(被測(cè)目標(biāo)為葡萄糖水溶液)。光聲池從結(jié)構(gòu)上可以分為單腔和多腔兩種。在多腔光聲池中，以雙腔光聲池較為多見(jiàn)，其優(yōu)勢(shì)在于可以使用差分原理和利用亥姆霍茲共振理論來(lái)增強(qiáng)光聲信號(hào)。例如“用于氣體光聲光譜監(jiān)測(cè)的縱向共振光聲池O01010251483. 4) ”等。但是，已有的共振型光聲池大多為氣體光聲池，而血糖監(jiān)測(cè)需要固體(樣品為葡萄糖粉末)或者液體(樣品為葡萄糖水溶液)光聲池。而且，亥姆霍茲共振頻率由兩個(gè)腔體的體積和連接腔體所決定，所以亥姆霍茲共振型光聲池的一個(gè)很大的弊端，就是當(dāng)調(diào)制頻率變化時(shí)連通管的大小不能再調(diào)，即亥姆霍茲共振型光聲池適用于單一的固定不變的調(diào)制頻率。當(dāng)調(diào)制頻率變化時(shí)，其共振效果也就大打折扣，因而失去意義。另外，當(dāng)調(diào)制頻率較低時(shí)(血糖監(jiān)測(cè)要求如此)，連通管的體積必須足夠大，而且連接兩個(gè)連通管的氣體管道直徑非常小，在加工工藝上有不太好實(shí)現(xiàn)。因此，傳統(tǒng)的亥姆霍茲共振型光聲池不太適合血糖監(jiān)測(cè)的要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)缺少針對(duì)無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)所需的光聲池、傳統(tǒng)共振型光聲池的設(shè)計(jì)缺少足夠的依據(jù)和參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的現(xiàn)狀，提出一種可用于無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的非共振雙腔光聲池以及利用該光聲池進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的方法，可同時(shí)用于固體葡萄糖粉末和葡萄糖水溶液濃度的檢測(cè)，從而可以滿足無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)的要求。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的光聲池，是以RG理論為基礎(chǔ)，參考各種有關(guān)材料的物理性能，以空氣作為載體，綜合理論和實(shí)踐兩個(gè)方面的考慮設(shè)計(jì)而成的。根據(jù)RG理論信號(hào)依賴(lài)于樣品-氣體界面上聲壓擾動(dòng)的產(chǎn)生和擾動(dòng)通過(guò)氣體到傳聲器的傳輸，表面壓力擾動(dòng)的產(chǎn)生又依賴(lài)于樣品-氣體界面上溫度的周期性變化。氣體中依賴(lài)于時(shí)間的溫度分量隨著離開(kāi)固體表面距離的增加很快的衰減。由于邊界層的周期性加熱，這個(gè)氣體層周期的膨脹和收縮，因而可以近似的看成一個(gè)活塞，這個(gè)活塞作用于其他氣體部分，產(chǎn)生的聲壓信號(hào)通過(guò)整個(gè)氣柱，并可以被微音器檢測(cè)到。本發(fā)明所述的光聲池由樣品池、入射窗口、激光器、連通管、檢測(cè)室、調(diào)節(jié)板和微音器等組成。待測(cè)樣品置于樣品池內(nèi)，其上表面直至入射窗口的空間自然形成氣體腔。入射窗口安裝于樣品池的頂部，入射窗口上安裝有激光器，可向樣品投射具有一定調(diào)制頻率的激光束。連通管設(shè)置在樣品池的側(cè)面，正對(duì)氣體腔。檢測(cè)室置于連通管后端，檢測(cè)室與調(diào)節(jié)板共同形成檢測(cè)腔，檢測(cè)腔通過(guò)連通管與氣體腔互相連通。調(diào)節(jié)板在檢測(cè)室的位置是可調(diào)節(jié)的，由此可以改變檢測(cè)腔的容積大小，以適應(yīng)不同的調(diào)制頻率。在調(diào)節(jié)板上安裝有高性能的微音器，用以檢測(cè)光聲信號(hào)的強(qiáng)弱。所述的樣品池采用熱擴(kuò)散率比較大的材料制成，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。優(yōu)先采用鋁合金材料制作樣品池，其次可以采用黃銅材料制作樣品池，其他材料的熱擴(kuò)散率不應(yīng)小于黃銅的熱擴(kuò)散率。所述的樣品池具有足夠厚重的殼體，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果。其厚度的選擇，應(yīng)該保證對(duì)500Hz聲信號(hào)的隔音量大于35dB。與此同時(shí)，為了避免光聲池發(fā)生吻合效應(yīng)，光聲池的壁厚應(yīng)該保證其吻合臨界頻率大于激光器調(diào)制頻率的10倍以上。所述的樣品池內(nèi)表面是光滑的，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝髑爱a(chǎn)生過(guò)度的衰減?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的拋光或鍍膜等工藝方法處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述的樣品池的形狀采用各種可行的規(guī)則形狀，例如圓柱形等，以有利于加工和達(dá)到理想的表面要求。樣品池的具體尺寸取決于樣品量的多少和連通管的徑向尺寸與位置，具體而言應(yīng)保證樣品上表面距離入射窗口的高度等于氣體腔內(nèi)空氣的熱擴(kuò)散長(zhǎng)度的 1. 8倍，樣品池的直徑應(yīng)大于空氣熱擴(kuò)散長(zhǎng)度的12倍。所述的入射窗口選用透明材料，便于觀察。由于需要在入射窗口上加工各種各樣的孔徑，用來(lái)安裝激光器以及固定螺釘，所以本發(fā)明池采用有機(jī)玻璃作為入射光窗口。所述的入射窗口具有足夠的厚度，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果。入射窗口的厚度選擇依據(jù)與樣品池的厚度選擇依據(jù)相同。入射窗口的內(nèi)表面應(yīng)該保持光滑。所述的入射窗口與樣品池之間安放橡膠密封圈，通過(guò)螺釘可靠連接并實(shí)現(xiàn)密封。所述的激光器采用半導(dǎo)體激光器，它具有體積小、重量輕、瞬間功率穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 激光器的功率盡可能大些，有利于提高光聲信號(hào)的信噪比。激光器的輸出光束是頻率可調(diào)節(jié)的，以形成不同的調(diào)制頻率，滿足血糖監(jiān)測(cè)的要求。激光器的頻率調(diào)制可以采用眾所周知
4的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光器與入射窗口之間需有彈性密封材料，以保證可靠的聲屏蔽與密封。所述的連通管同樣采用熱擴(kuò)散率比較大的材料，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。優(yōu)先采用鋁合金材料制作連通管，其次可以采用黃銅材料制作連通管，其他材料的熱擴(kuò)散率不應(yīng)小于黃銅的熱擴(kuò)散率。連通管的內(nèi)表面是光滑的(可拋光或鍍膜處理)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝髑爱a(chǎn)生過(guò)度衰減。連通管的形狀可采用各種規(guī)則形狀，例如圓柱形等，有利于加工和達(dá)到理想的表面要求。為了保證信號(hào)的信噪比和檢測(cè)靈敏度，連通管應(yīng)采用盡可能小的徑向尺寸和較長(zhǎng)的軸向尺寸，其最小徑向尺寸取決于加工工藝和條件。連通管與樣品池和檢測(cè)室之間通過(guò)常規(guī)方法進(jìn)行可靠連接和密封，例如膠粘、焊接或者螺紋連接。所述的檢測(cè)室同樣采用熱擴(kuò)散率比較大的材料，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。優(yōu)先采用鋁合金材料制作檢測(cè)室，其次可以采用黃銅材料制作檢測(cè)室，其他材料的熱擴(kuò)散率不應(yīng)小于黃銅的熱擴(kuò)散率。檢測(cè)室的內(nèi)表面是光滑的(可拋光或鍍膜處理)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝髑爱a(chǎn)生過(guò)度衰減。檢測(cè)室的形狀可采用各種規(guī)則形狀，例如圓柱形等，有利于加工和達(dá)到理想的表面要求。為了保證信號(hào)的信噪比和檢測(cè)靈敏度，檢測(cè)室應(yīng)采用盡可能大的徑向尺寸和較短的軸向尺寸。所述的調(diào)節(jié)板同樣采用熱擴(kuò)散率比較大的材料，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。優(yōu)先采用鋁合金材料制作調(diào)節(jié)板，其次可以采用黃銅材料制作調(diào)節(jié)板，其他材料的熱擴(kuò)散率不應(yīng)小于黃銅的熱擴(kuò)散率。調(diào)節(jié)板的內(nèi)側(cè)表面是光滑的(可拋光或鍍膜處理)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝髑爱a(chǎn)生過(guò)度衰減。調(diào)節(jié)板在檢測(cè)室的位置是可調(diào)節(jié)的，由此可以調(diào)節(jié)檢測(cè)腔的容積大小，用于滿足不同調(diào)制頻率的要求。調(diào)節(jié)板的位置調(diào)節(jié)可以采用眾所周知的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如螺紋連接。在調(diào)節(jié)板上加工有安裝孔，用以安裝微音器。微音器與調(diào)節(jié)板之間設(shè)置有密封圈，以保證可靠的聲屏蔽和隔聲效果。所述的微音器采用低噪聲、高靈敏、低截止頻率的傳感器。所述的最低截至頻率， 應(yīng)該按照血糖監(jiān)測(cè)的要求來(lái)確定。本發(fā)明提供一種采用上述的光聲池進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的方法，檢測(cè)步驟如下(1)先將入射窗口從樣品池上取下，用量筒量取葡萄糖粉末或者葡萄糖水溶液，倒入樣品池內(nèi)。(2)將帶有激光器的入射窗口蓋在樣品池頂部，二者之間放入密封圈，并用螺釘擰緊。(3)將整個(gè)光聲池放置在防震墊上，開(kāi)啟激光器電源，開(kāi)始對(duì)微音器的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣。(4)最后將采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉(FFT)變換，得到信號(hào)的頻譜特性，即可得到調(diào)整頻率下的光聲信號(hào)幅值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的光聲池的有益效果是本發(fā)明的光聲池采用獨(dú)特的可調(diào)節(jié)、非共振雙腔光聲池結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)的共振型光聲池體積大、難于加工制作、僅適用于單一的固定調(diào)制頻率的弊端，可以滿足血糖監(jiān)測(cè)的要求。


圖1是非共振雙腔光聲池結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2是非共振雙腔光聲池結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖中，1-樣品池，2-入射窗口，3-激光器，4-樣品，5-氣體腔，6-連通管，7-檢測(cè)室，8-檢測(cè)腔，9-調(diào)節(jié)板，10-微音器，Cl1-樣品池內(nèi)徑，I1-氣體腔長(zhǎng)度，V1-氣體腔容積， d2-連通管內(nèi)徑，I2-連通管長(zhǎng)度，V2-連通管容積，d3-檢測(cè)腔內(nèi)徑，I3-檢測(cè)腔長(zhǎng)度，V3-檢測(cè)腔容積。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例的光聲池由樣品池1、入射窗口 2、激光器3、連通管6、檢測(cè)室7、調(diào)節(jié)板9和微音器10等組成。待測(cè)樣品4置于樣品池1內(nèi)，其上部直至入射窗口 2的空間自然形成氣體腔5。入射窗口 2安裝于樣品池1的頂部，入射窗口 2上安裝有激光器 3，可向樣品4投射具有一定調(diào)制頻率的激光束。連通管6設(shè)置在樣品池1的側(cè)面，正對(duì)氣體腔5。檢測(cè)室7置于連通管6后端，檢測(cè)室7與調(diào)節(jié)板9共同形成檢測(cè)腔8，檢測(cè)腔8通過(guò)連通管6與氣體腔5互相連通。調(diào)節(jié)板9在檢測(cè)室7的位置是可調(diào)節(jié)的，由此可以改變檢測(cè)腔8的容積大小，以適應(yīng)不同的調(diào)制頻率。在調(diào)節(jié)板9上安裝有高性能的微音器10，用以檢測(cè)光聲信號(hào)的強(qiáng)弱。所述的樣品池1采用熱擴(kuò)散率比較大的鋁合金材料，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。樣品池1具有足夠厚重的殼體，厚度約IOmm 20mm為宜，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果，同時(shí)避免吻合效應(yīng)。樣品池1的內(nèi)表面是光滑的，采用拋光工藝方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝?0前產(chǎn)生過(guò)度的衰減。樣品池1的形狀采用圓柱形，以有利于加工和達(dá)到理想的表面要求。樣品池1的具體尺寸取決于樣品4量的多少和連通管6的尺寸與位置，具體而言樣品4上表面距離入射窗口 2的高度Ill等于氣體腔5內(nèi)空氣的熱擴(kuò)散長(zhǎng)度μ的1. 8倍，即hi = 1. 8 μ(1)樣品池1的內(nèi)徑Cl1應(yīng)大于空氣熱擴(kuò)散長(zhǎng)度μ的12倍，即Cl1 ^ 12 μ(2)氣體腔5內(nèi)空氣的熱擴(kuò)散長(zhǎng)度安照如下公式計(jì)算
/2 ■ 2kμ. = ΛΙ— = ι-
rNojpc
\ v(3)式中，k為空氣熱傳導(dǎo)率，c為空氣比熱，ω = 2π ·為激光調(diào)制角頻率(f調(diào)制頻率)，P為空氣密度。根據(jù)血糖監(jiān)測(cè)的要求，調(diào)制頻率盡可能低?？紤]一般微音器的截至頻率為3Hz左右，由此可取最低調(diào)制頻率為fmin = 3Hz。由此可計(jì)算出最大熱擴(kuò)散長(zhǎng)度為μ max = 1. 42mm。 因此，可取樣品池的直徑為Cl1 = 22mm，樣品4上表面距離入射窗口 2的高度(即氣體腔5 的長(zhǎng)度)為Ii1 = 3mm。所述的入射窗口 2選用有機(jī)玻璃制作，便于觀察和加工各種各樣的孔徑，用來(lái)安裝激光器以及固定螺釘。入射窗口 2的厚度約IOmm 20mm為宜，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果，同時(shí)避免吻合效應(yīng)。入射窗口的內(nèi)表面應(yīng)該保持光滑。入射窗口 2與樣品池1 之間安放橡膠密封圈，通過(guò)螺釘可靠連接并實(shí)現(xiàn)密封。所述的激光器3采用半導(dǎo)體激光器，它具有體積小、重量輕、瞬間功率穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。激光器3的功率盡可能大些，本實(shí)施例采用波長(zhǎng)650nm、功率50mW的半導(dǎo)體激光器，有利于提高光聲信號(hào)的信噪比。激光器3的輸出光束是頻率可調(diào)節(jié)的，以形成不同的調(diào)制頻率，滿足血糖監(jiān)測(cè)的要求。由于血糖監(jiān)測(cè)要求的調(diào)制頻率不高，最低約3Hz，最高約40Hz，因此激光器3的頻率調(diào)制可以采用簡(jiǎn)單的方波調(diào)制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光器3與入射窗口 2之間增加彈性適中的密封材料，一般為橡膠圈，以保證可靠的聲屏蔽與密封。所述的連通管6同樣采用熱擴(kuò)散率比較大的材料，本實(shí)例采用鋁合金制成，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。連通管6具有足夠厚重的殼體，壁厚為5mm，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果。連通管6的內(nèi)表面是光滑的，本示例采用拋光處理的方法實(shí)現(xiàn)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝髑爱a(chǎn)生過(guò)度衰減。連通管6的形狀采用圓柱形，有利于加工和達(dá)到理想的表面要求。為了保證信號(hào)的信噪比和檢測(cè)靈敏度，連通管應(yīng)采用盡可能小的徑向尺寸和較長(zhǎng)的軸向尺寸，其最小徑向尺寸取決于加工工藝和條件，本實(shí)施例的連通管6取為內(nèi)徑頭 =1mm，長(zhǎng)度I2 = 50mm。連通管6與樣品池1和檢測(cè)室7之間通過(guò)常規(guī)方法進(jìn)行可靠連接和密封，本實(shí)施例采用過(guò)度配合和膠粘方法進(jìn)行連接。所述的檢測(cè)室7同樣采用熱擴(kuò)散率比較大的材料鋁合金，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。檢測(cè)室7具有足夠厚重的殼體，厚度約10mm，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果。檢測(cè)室7的內(nèi)表面是光滑的，通過(guò)拋光處理實(shí)現(xiàn)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝?0前產(chǎn)生過(guò)度衰減。檢測(cè)室7的形狀采用圓柱形，有利于加工和達(dá)到理想的表面要求。為了保證信號(hào)的信噪比和檢測(cè)靈敏度，檢測(cè)室7應(yīng)采用盡可能大的徑向尺寸和較短的軸向尺寸，本實(shí)施例取為內(nèi)徑d3 = 50mm,長(zhǎng)度40mm。所述的調(diào)節(jié)板9同樣采用熱擴(kuò)散率比較大的材料鋁合金，以減少可能產(chǎn)生的干擾信號(hào)。調(diào)節(jié)板9具有足夠厚重的殼體，厚度約10mm，以形成良好的聲屏蔽和隔聲效果。調(diào)節(jié)板9的內(nèi)側(cè)表面是光滑的，通過(guò)拋光處理實(shí)現(xiàn)，以避免聲信號(hào)在傳輸?shù)轿⒁羝?0前產(chǎn)生過(guò)度衰減。調(diào)節(jié)板9在檢測(cè)室7的位置是可調(diào)節(jié)的，由此可以調(diào)節(jié)檢測(cè)腔8的容積大小，用于滿足不同調(diào)制頻率的要求。調(diào)節(jié)板的位置調(diào)節(jié)可以采用眾所周知的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如螺紋連接。在調(diào)節(jié)板上加工有安裝孔，用以安裝微音器。微音器與調(diào)節(jié)板之間設(shè)置有密封圈，以保證可靠的聲屏蔽和隔聲效果。
不同參數(shù)下的調(diào)制頻率計(jì)算公式為
C
S
(4)
(5) (6)
γ = 4π n/p s
(7) 式中，ω為調(diào)制頻率，Oci為共振頻率，S是連通管橫截面面積，L為連通管的長(zhǎng)度， 諧振角頻率，f是斬波器頻率(也就是調(diào)制頻率)，C = 340m/s是聲速，η = 1. 29kg/m3為氣粘滯系數(shù)?？扇 = 0.05m，S = 3. 14X 10_6m2，則不同調(diào)制頻率下的檢測(cè)腔8的長(zhǎng)度(即
調(diào)節(jié)板9的位置)為
權(quán)利要求
1.一種可用于無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的非共振雙腔光聲池，其特征在于該光聲池由樣品池、 入射窗口、激光器、連通管、檢測(cè)室、調(diào)節(jié)板和微音器組成；所述待測(cè)樣品置于樣品池內(nèi)，其上表面直至入射窗口的空間自然形成氣體腔；所述入射窗口安裝于樣品池的頂部，入射窗口上安裝有激光器，激光器可向樣品投射具有設(shè)定調(diào)制頻率的激光束；所述連通管設(shè)置在樣品池的側(cè)面，正對(duì)所述氣體腔；所述檢測(cè)室置于連通管后端，檢測(cè)室與調(diào)節(jié)板共同形成檢測(cè)腔，檢測(cè)腔通過(guò)連通管與氣體腔互相連通；所述調(diào)節(jié)板在檢測(cè)室的位置是可調(diào)節(jié)的，由此改變檢測(cè)腔的容積大小，以適應(yīng)不同的調(diào)制頻率；在所述調(diào)節(jié)板上安裝有用以檢測(cè)光聲信號(hào)的強(qiáng)弱的微音器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述樣品池采用熱擴(kuò)散率不小于黃銅的材料，樣品池具有足夠厚重的殼體，且樣品池的內(nèi)表面是光滑的，所述殼體厚度應(yīng)該保證對(duì)500Hz聲信號(hào)的隔音量大于35dB，且吻合臨界頻率大于激光器調(diào)制頻率的10 倍以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述調(diào)節(jié)板采用熱擴(kuò)散率不小于黃銅的材料，調(diào)節(jié)板具有足夠厚重的殼體，且調(diào)節(jié)板的內(nèi)側(cè)表面是光滑的，所述殼體厚度應(yīng)保證對(duì)500Hz聲信號(hào)的隔音量大于35dB，且吻合臨界頻率大于激光器調(diào)制頻率的10 倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述樣品池、調(diào)節(jié)板采用鋁或者黃銅制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述樣品池的具體尺寸，保證樣品上表面距離入射窗口的高度等于氣體腔內(nèi)空氣的熱擴(kuò)散長(zhǎng)度的1.8倍， 樣品池的直徑大于空氣熱擴(kuò)散長(zhǎng)度的12倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述入射窗口與樣品池之間安放橡膠密封圈，通過(guò)螺釘連接并實(shí)現(xiàn)密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述入射窗口選用易于加工的透明材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述微音器與調(diào)節(jié)板之間設(shè)置有密封圈，所述連通管與樣品池和檢測(cè)室之間密封連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非共振雙腔光聲池，其特征在于所述的連通管采用熱擴(kuò)散率不小于黃銅的材料。
10.一種采用權(quán)利要求1-9所述非共振雙腔光聲池進(jìn)行無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的方法，其特征在于所述檢測(cè)步驟如下①先將入射窗口從樣品池上取下，用量筒量取葡萄糖粉末或者葡萄糖水溶液，倒入樣品池內(nèi)；②將帶有激光器的入射窗口蓋在樣品池頂部，二者之間放入密封圈，并用螺釘擰緊；③將整個(gè)光聲池放置在防震墊上，開(kāi)啟激光器電源，開(kāi)始對(duì)微音器的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣；④最后將采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性，即得到調(diào)整頻率下的光聲信號(hào)幅值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種可用于無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的非共振雙腔光聲池及檢測(cè)方法，由樣品池、入射窗口、激光器、連通管、檢測(cè)室、調(diào)節(jié)板和微音器組成。待測(cè)樣品置于樣品池內(nèi)，其上表面直至入射窗口的空間自然形成氣體腔。入射窗口安裝于樣品池頂部，入射窗口上有激光器，連通管設(shè)置在樣品池側(cè)面，正對(duì)氣體腔。檢測(cè)室置于連通管后端，檢測(cè)室與調(diào)節(jié)板共同形成檢測(cè)腔，檢測(cè)腔通過(guò)連通管與氣體腔互相連通。調(diào)節(jié)板在檢測(cè)室的位置是可調(diào)節(jié)的，由此可以改變檢測(cè)腔的容積大小，以適應(yīng)不同的調(diào)制頻率。在調(diào)節(jié)板上安裝有微音器，以檢測(cè)光聲信號(hào)的強(qiáng)弱。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)的共振型光聲池體積大、難于加工制作、僅適用于單一的固定調(diào)制頻率的弊端，可以滿足血糖監(jiān)測(cè)的要求。
文檔編號(hào)G01N21/01GK102539330SQ20121000237
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者周倩, 趙思維, 趙輝, 陶衛(wèi), 高麗麗 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)