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一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):791403閱讀:245來源:國(guó)知局
一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),包括激光光源、準(zhǔn)直透鏡組、激光掃描振鏡單元、聚焦透鏡組、超聲探頭、預(yù)處理電路、信號(hào)采集電路、計(jì)算機(jī)及振鏡驅(qū)動(dòng)電路;光源與計(jì)算機(jī)導(dǎo)線連接;超聲傳感器、預(yù)處理電路、采集電路、計(jì)算機(jī)依次導(dǎo)線連接;激光掃描振鏡單元、驅(qū)動(dòng)電路、計(jì)算機(jī)依次導(dǎo)線連接;本實(shí)用新型采用激光振鏡偏轉(zhuǎn)光束來實(shí)現(xiàn)快速掃描,并且可采用精密伺服電機(jī)來控制振鏡的偏轉(zhuǎn),避免了被測(cè)樣品或超聲探頭做機(jī)械移動(dòng)接收光聲信號(hào),減少了外界干擾,同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉墓饴曅盘?hào)自動(dòng)分析,優(yōu)選出最佳有效成分,快速得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,有效地提高了系統(tǒng)的檢測(cè)速度、預(yù)測(cè)精度、工作穩(wěn)定性和可操作性。
【專利說明】一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種血糖檢測(cè)系統(tǒng),尤其涉及基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng);適用于生物醫(yī)學(xué)測(cè)量和醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]激光振鏡也稱高速掃描振鏡,是一種由驅(qū)動(dòng)板與高速擺動(dòng)電機(jī)組成的一個(gè)高精度、高速度伺服控制系統(tǒng),目前廣泛用于激光標(biāo)刻、激光切割、激光打孔等領(lǐng)域;二維激光振鏡由X-Y光學(xué)掃描頭,電子驅(qū)動(dòng)放大器和光學(xué)反射鏡片組成;工作原理是將激光束入射到X和Y軸反射鏡上,電腦控制器提供的信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)放大電路驅(qū)動(dòng)X、Y兩個(gè)電機(jī),控制反射鏡的反射角度分別沿X、Y軸掃描,從而控制激光束在X-Y平面的二維偏轉(zhuǎn);該技術(shù)具有響應(yīng)速度快、掃描速度高、掃描范圍大、光路密封性能好、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì);
[0003]糖尿病是一種目前還無法根治的疾病,糖尿病患者需要對(duì)自身血液中的血糖濃度進(jìn)行經(jīng)常的監(jiān)測(cè);迄今為止,血糖的檢測(cè)仍普遍采用有創(chuàng)或微創(chuàng)的介入型手段,這種方式需要抽取微量的末稍血液,給患者造成生理上的痛苦和心理上的壓力,因此國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和廠商都在積極研發(fā)非介入型的無創(chuàng)血糖檢測(cè)技術(shù),比如光聲分析法、光譜分析法、拉曼光譜分析法、以及光偏振譜分析法等各種光學(xué)手段;
[0004]其中光聲光譜法有效地結(jié)合了純光學(xué)的高對(duì)比度和純聲學(xué)的高穿透深度的優(yōu)點(diǎn),特別適用于傳統(tǒng)光譜難以測(cè)定的不透明、高反射、高散射的人體組織檢測(cè);2005年,美國(guó)科羅拉多州Glucon公司基于光聲技術(shù)研發(fā)的血糖監(jiān)測(cè)裝置申請(qǐng)到美國(guó)專利,這是目前能拿出無創(chuàng)、穩(wěn)定監(jiān)測(cè)的臺(tái)式原型樣機(jī),并將進(jìn)行臨床研究的唯一一家公司,但其產(chǎn)品尚無公開的資料;
[0005]采用光聲技術(shù)檢測(cè)血糖存在的問題是,由于人體組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)光聲信號(hào)的干擾因素很多,激光的聚焦光斑所處的位置可能是血管,也可能是淋巴管、肌肉或脂肪等組織,采樣的最佳部位難以一次確定,需要多次采集,優(yōu)選最佳信號(hào),嚴(yán)重影響了檢測(cè)的速度和精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)將快速、高效的二維激光振鏡掃描技術(shù)應(yīng)用到光聲成像領(lǐng)域,可實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的血糖檢測(cè);
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0008]—種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),包括激光光源、準(zhǔn)直透鏡組、激光掃描振鏡單元、聚焦透鏡組、超聲探頭、預(yù)處理電路、信號(hào)采集電路、計(jì)算機(jī)及振鏡驅(qū)動(dòng)電路;其特征在于:所述激光光源與計(jì)算機(jī)電連接;所述計(jì)算機(jī)還分別與信號(hào)采集電路、振鏡驅(qū)動(dòng)電路電連接;所述信號(hào)采集電路與預(yù)處理電路電連接;所述預(yù)處理電路與超聲探頭電連接;所述振鏡驅(qū)動(dòng)電路與激光掃描振鏡單元電連接;所述激光光源發(fā)出激光,激光依次穿過準(zhǔn)直透鏡組、激光掃描振鏡單元、聚焦透鏡組;
[0009]進(jìn)一步改進(jìn),超聲探頭為單元探頭、多元線陣探頭、多元弧陣探頭、多元環(huán)陣探頭或多元面陣探頭;
[0010]進(jìn)一步改進(jìn),所述激光光源為固體激光器、半導(dǎo)體激光器、氣體激光器或染料激光器;其輻射范圍為紫外至紅外范圍的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng);
[0011]進(jìn)一步改進(jìn),所述準(zhǔn)直透鏡組及聚焦透鏡組均由一片或多片透鏡組合而成;
[0012]進(jìn)一步改進(jìn),所述超聲探頭為壓電陶瓷探頭、壓電聚合物探頭或壓電復(fù)合材料探頭;
[0013]進(jìn)一步改進(jìn),所述激光掃描振鏡單元為模擬式激光掃描振鏡或數(shù)字式激光掃描振鏡;
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比,采用上述方案,本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型采用激光振鏡偏轉(zhuǎn)光束來實(shí)現(xiàn)快速掃描,并且可采用精密伺服電機(jī)來控制振鏡的偏轉(zhuǎn),避免了被測(cè)樣品或超聲探頭做機(jī)械移動(dòng)接收光聲信號(hào),減少了外界干擾,同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉墓饴曅盘?hào)自動(dòng)分析,優(yōu)選出最佳有效成分,快速得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,有效地提高了系統(tǒng)的檢測(cè)速度、預(yù)測(cè)精度、工作穩(wěn)定性和可操作性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016]其中,1.激光光源;2.準(zhǔn)直透鏡組;3.激光掃描振鏡單元;4.聚焦透鏡組;5.樣品;6.耦合劑;7.超聲探頭;8.預(yù)處理電路;9、信號(hào)采集電路;10.計(jì)算機(jī);11.振鏡驅(qū)動(dòng)電路。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所不,一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),包括激光光源1、準(zhǔn)直透鏡組2、激光掃描振鏡單元3、聚焦透鏡組4、超聲探頭7、預(yù)處理電路8、信號(hào)采集電路
9、計(jì)算機(jī)10及振鏡驅(qū)動(dòng)電路11 ;所述激光光源I與計(jì)算機(jī)10電連接;所述計(jì)算機(jī)10還分別與信號(hào)采集電路9、振鏡驅(qū)動(dòng)電路11電連接;所述信號(hào)采集電路9與預(yù)處理電路8電連接;所述預(yù)處理電路8與超聲探頭7電連接;所述振鏡驅(qū)動(dòng)電路11與激光掃描振鏡單元3電連接;所述激光光源I發(fā)出激光,激光依次穿過準(zhǔn)直透鏡組2、激光掃描振鏡單元3、聚焦透鏡組4,投射在待測(cè)樣品5上;
[0019]所述超聲探頭7為單元探頭、多元線陣探頭、多元弧陣探頭、多元環(huán)陣探頭或多元面陣探頭;
[0020]所述激光光源I為固體激光器、半導(dǎo)體激光器、氣體激光器或染料激光器;其輻射范圍為紫外至紅外范圍的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng);
[0021]所述準(zhǔn)直透鏡組2及聚焦透鏡組4均由一片或多片透鏡組合而成;
[0022]所述超聲探頭7為壓電陶瓷探頭、壓電聚合物探頭或壓電復(fù)合材料探頭;
[0023]所述激光掃描振鏡單兀3為模擬式激光掃描振鏡或數(shù)字式激光掃描振鏡;
[0024]測(cè)試時(shí),通常將待測(cè)樣品5設(shè)置在聚焦透鏡組4與超聲探頭7之間,并將超聲探頭7緊貼在被測(cè)樣品5的表面;被測(cè)樣品5和超聲探頭7之間涂以耦合劑6 ;激光光源I發(fā)射出脈沖式或經(jīng)調(diào)制后的連續(xù)式激光,經(jīng)準(zhǔn)直透鏡組2準(zhǔn)直后,依次經(jīng)過掃描振鏡單元3的X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡和聚焦透鏡組4后聚焦照射在被測(cè)樣品5上,激發(fā)出光聲信號(hào);計(jì)算機(jī)10通過驅(qū)動(dòng)電路11控制激光掃描振鏡單元3,使光束在X-Y平面做二維激光掃描;超聲探頭7接收到掃描面上多個(gè)點(diǎn)的光聲信號(hào),經(jīng)預(yù)處理電路8后由信號(hào)采集電路9輸送到計(jì)算機(jī)10做后續(xù)處理;信號(hào)處理和分析軟件對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,優(yōu)選出有效信號(hào),根據(jù)預(yù)測(cè)函數(shù)計(jì)算出血糖的濃度;
[0025]工作過程:
[0026]1、采樣部位為耳垂,被采樣者在椅子上保持坐姿,以適當(dāng)?shù)膲毫⒍构潭ㄔ诰劢雇哥R組4和超聲探頭7之間,耳垂接觸探頭一側(cè)涂覆超聲耦合劑6 ;
[0027]2、脈沖激光I由準(zhǔn)直透鏡組2準(zhǔn)直后,經(jīng)激光掃描振鏡單元3內(nèi)的X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、聚焦透鏡組4后照射在耳垂上,激發(fā)出光聲信號(hào);
[0028]3、緊貼在耳垂表面的超聲探頭7從軸向接收到光聲信號(hào),經(jīng)預(yù)處理電路8后由采集電路9輸送到計(jì)算機(jī)10做后續(xù)處理;
[0029]4、計(jì)算機(jī)10通過掃描振鏡驅(qū)動(dòng)電路11驅(qū)動(dòng)X軸電機(jī)和Y軸電機(jī),分別帶動(dòng)X軸反射振鏡和Y軸反射振鏡偏轉(zhuǎn),使光束在樣品表面做X-Y平面的二維激光掃描,重復(fù)步驟3接收每次掃描到的光聲信號(hào);
[0030]5、信號(hào)處理和分析軟件對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分析,優(yōu)選出滿足一定條件的有效光聲信號(hào),根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的預(yù)測(cè)函數(shù)計(jì)算出血糖的濃度;
[0031]本實(shí)用新型與現(xiàn)有的血糖檢測(cè)技術(shù)相比的顯著優(yōu)點(diǎn)在于,本實(shí)用新型采用激光振鏡偏轉(zhuǎn)光束來實(shí)現(xiàn)快速掃描,并且可采用精密伺服電機(jī)來控制振鏡的偏轉(zhuǎn),避免了被測(cè)樣品或超聲探頭做機(jī)械移動(dòng)接收光聲信號(hào),減少了外界干擾,同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)Σ杉墓饴曅盘?hào)自動(dòng)分析,優(yōu)選出最佳有效成分,快速得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,有效地提高了系統(tǒng)的檢測(cè)速度、預(yù)測(cè)精度、工作穩(wěn)定性和可操作性;
[0032]本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā),不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng),所作出的種種變換,均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),包括激光光源、準(zhǔn)直透鏡組、激光掃描振鏡單元、聚焦透鏡組、超聲探頭、預(yù)處理電路、信號(hào)采集電路、計(jì)算機(jī)及振鏡驅(qū)動(dòng)電路;其特征在于:所述激光光源與計(jì)算機(jī)電連接;所述計(jì)算機(jī)還分別與信號(hào)采集電路、振鏡驅(qū)動(dòng)電路電連接;所述信號(hào)采集電路與預(yù)處理電路電連接;所述預(yù)處理電路與超聲探頭電連接;所述振鏡驅(qū)動(dòng)電路與激光掃描振鏡單元電連接;所述激光光源發(fā)出激光,激光依次穿過準(zhǔn)直透鏡組、激光掃描振鏡單元、聚焦透鏡組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于:超聲探頭為單元探頭、多元線陣探頭、多元弧陣探頭、多元環(huán)陣探頭或多元面陣探頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述激光光源為固體激光器、半導(dǎo)體激光器、氣體激光器或染料激光器;其輻射范圍為紫外至紅外范圍的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述準(zhǔn)直透鏡組及聚焦透鏡組均由一片或多片透鏡組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述超聲探頭為壓電陶瓷探頭、壓電聚合物探頭或壓電復(fù)合材料探頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光振鏡掃描的實(shí)時(shí)光聲血糖檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于:所述激光掃描振鏡單元為模擬式激光掃描振鏡或數(shù)字式激光掃描振鏡。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK203988073SQ201420389930
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】黃振, 劉國(guó)棟, 曾呂明, 任重 申請(qǐng)人:江西科技師范大學(xué)
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