CN114019018B - 基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法 - Google Patents
基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114019018B CN114019018B CN202111083711.6A CN202111083711A CN114019018B CN 114019018 B CN114019018 B CN 114019018B CN 202111083711 A CN202111083711 A CN 202111083711A CN 114019018 B CN114019018 B CN 114019018B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- liquid
- split
- acoustic imaging
- microwave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 30
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 29
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 9
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000835 electrochemical detection Methods 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007562 Serum Albumin Human genes 0.000 description 1
- 108010071390 Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 208000029742 colonic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004220 muscle function Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/222—Constructional or flow details for analysing fluids
Abstract
本发明公开了一种基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法，通过结合开口环谐振技术与微波致声成像技术组成基于开口环局域微波致声成像技术，实现高效率的微波致声转换平台，产生高信噪比的热声信号，提高了对极性分子、离子浓度的检测灵敏度。液体浓度检测装置包括金属开口环、圆柱状胶管、微波致声成像系统和图像处理分析模块。液体浓度检测方法对重建图像进行处理，获得胶管区域内的图像像素点总和值，基于对应关系获得待测液体中极性分子或离子的浓度值。与电化学检测方式和传统的微波致声成像技术相比，本发明具有非接触、高灵敏度、实时检测、信噪比高、成本低等特点，在体外诊断领域具有重大潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备领域，具体涉及一种基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法。
背景技术
人体血液中含有91%-92%的水和其他主要营养物质，如蛋白质、无机盐、非蛋白氮化合物和糖类。其中一些营养物质是由极性分子构成，这些极性分子具有较大的电偶极矩，它们在某些生理、病理过程中扮演着至关重要的角色。例如，结肠癌患者血液中的精氨酸（Arg）浓度较正常人低；乳腺癌患者的血清白蛋白（Alb）浓度是预测生存率的一项重要指标；另外血液中的电解质在生理上也非常重要，因为它们在各种重要功能中起着关键作用，如控制血压和pH值、身体水合作用、神经和肌肉功能等。在人体的血液和尿液中，最重要的电解质离子是钠（Na+）、钾（K+）、钙（Ca2+）、氯化物（Cl-）和碳酸氢盐（HCO3 −)；血液或尿液中离子浓度的异样可预示着某些病理特征的存在。
目前，液体中的极性分子、离子浓度检测的检测方法一般采用电化学方法。微波致声成像作为一种新型检测技术，采用以微波吸收特性为基础的成像机制，和电化学方法相比具有非接触、高分辨等特点。
发明内容
（一）要解决的技术问题
传统意义的微波致声成像技术存在局限性。由于极性分子、离子对微波的低吸收，电磁能转化为超声能的效率普遍偏低，因而限制了其在极性分子、离子浓度检测中的应用。基于此，我们提出了基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法。
在本发明中，开口环实际上是一种共振天线，它可以将微波能量局域到仅有亚毫米尺寸的微小空间，在开口环缝隙处几何级数倍地增强微波电磁场的电场强度，从而可构建高效率的微波热声转换平台，最终产生高信噪比的热声信号。一个金属圆环在与其垂直的变化磁场中，会产生感应电磁场，但却并非谐振的系统；为了产生谐振加强的电磁响应，需要引入电容，因为电感和电容一起才能形成谐振电路（金属圆环可视为电感）。为此，在金属环中加入一个缺口就形成了电容，电荷便会在开口两端积聚。这个开口谐振环就类比于一种带有一个电容和一个电感的谐振LC电路。
（二）技术方案
为了解决其技术问题，本发明提供了一种基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法。
基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，用于对液体中的极性分子或离子浓度进行非接触式、高灵敏度实时检测，其特征在于：该液体浓度检测装置包括金属开口环、圆柱状胶管、微波致声成像系统和图像处理分析模块；金属开口环由完整金属环在开口位置处破缺形成，用于几何级数倍地增强附近局部区域内微波电磁场的电场强度；圆柱状胶管用于封装待检液体样品，胶管直径小于金属开口内环直径；金属开口环以同心或偏心的方式套在圆柱状胶管上工作，由于金属开口环的局域增强作用，液体样品对微波吸收效率显著提高，最终产生高信噪比的超声信号；微波致声成像系统中的超声探头从侧面正对金属开口环和圆柱状胶管，用于获得胶管中样品对微波高效率吸收而产生的超声信号；图像处理分析模块对基于微波致声成像系统获得的图像进行处理分析，进一步得到重建图像中胶管区域内的图像像素点总和值，根据图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，获得待测液体中极性分子或离子的浓度值。
更具体地，待检液体样品包括但不限于电解质液体、细胞溶液、血液及尿液等标本。
更具体地，金属开口环由铝、铜、铁、镁、金和银中的任意一种金属材料制成。
更具体地，金属开口环的几何形状包括但不限于字母“C”型、字母“S”型、“口”字型、正方形、长方形、三角形和椭圆形等。
更具体地，金属开口环的拓扑结构包括但不限于单环开口环，双环开口环，多环嵌套形式的开口环；开口环环内可根据实际需要嵌套任意套数的小开口环。
更具体地，天线的极化方向有两种选择：(a)输出电磁波的电场方向需在环的平面内且与开口的朝向方向垂直；(b)输出电磁波的磁场方向与环所在平面垂直。
基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测方法，用于对液体中的极性分子或离子浓度进行非接触式、高灵敏度实时检测，其采用前述基于开口环局域微波致声成像技术的液体浓度检测装置进行检测，步骤如下：
步骤S1，将液体注入圆柱状胶管，保持封装状态；
步骤S2，开口环以同心或偏心的方式套在圆柱状胶管上；
步骤S3，微波致声成像系统开始工作；
步骤S4，使用超声探头从侧面对准金属开口环和圆柱状胶管，开始扫描，扫描完成后利用图像重建算法获得重建图像；
步骤S5，图像分析处理模块对获得的重建图像进行处理，获得胶管区域内的图像像素点总和值；
步骤S6，基于图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，获得待测液体中极性分子或离子的浓度值。
更具体地，在常规检测之前，对标准液体样品进行检测，来获取和校准图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系；液体浓度值具体包括极性分子浓度值或离子浓度值。
（三）有益效果
相对于现有技术而言，本发明具备显著积极的技术效果，其有益效果至少体现在以下4个方面。
（1）通过结合开口环谐振技术与微波致声成像技术组成基于开口环局域微波致声成像技术，通过开口环谐振技术，实现高效率的微波致声转换平台，产生高信噪比的热声信号，最终提高对极性分子、离子浓度的检测灵敏度。其中可分辨的最小浓度达到千分之四。
（2）本发明在检测极性分子、离子浓度的应用领域，具有非接触、高灵敏度、实时的优势，通过不同浓度的极性分子、离子对微波的吸收差异，采用微波致声成像技术，可通过对图像重建直接观察不同浓度的液体样品在像素总和的差异。在实际应用中，可以从电解质液体、细胞溶液、血液及尿液标本中实现对极性分子、离子浓度的精准检测和计量，从而为体外诊断研究提供便利。
（3）本发明在微波致声成像应用领域，具有信噪比高、成本低的特点。发明中通过加入金属开口环，可实现在不提高微波源的功率情况下即可获得更高的信噪比。众所周知，开发高功率的脉冲、连续输出式微波源成本高，因而本发明可降低检测成本。
（4）本发明的开口环原料来源丰富，可为价格低廉的金属铝、铜、铁，镁，也可为价格较高的金属金和银，整体结构可灵活变化，如正方形、长方形、三角形、椭圆形等，其应用场景和应用范围多样化，调试和使用简单方便，且小型化难度较低，易于应用和推广，可进一步发展为可穿戴的、WIFI或5G信号激发的极性分子、离子浓度检测装置及方法。
附图说明
图1为本发明实施的结构示意图。
图2为金属开口环和封装样品的圆柱状胶管横截面的结构和位置示意图。
图3是不加开口环情况下不同浓度的氯化钠溶液胶管的微波致声重建图。
图4是加开口环情况下不同浓度的氯化钠溶液胶管的微波致声重建图。
图5是目标区域像素总和值与氯化钠溶液浓度的关系曲线。
其中，图中所示各元件的名称为：重频、频率可自行选择的微波源1-1，天线或波导1-2，耦合液，可为变压器油或植物油1-3，盛装耦合液的容器1-4，开口环1-5，封装了液体样品的圆柱状胶管1-6，超声探头1-7，函数发生器1-8，步进电机控制台1-9，计算机1-10，示波器1-11，信号放大器1-12。
具体实施方式
本发明为了解决其技术问题，提供了一种基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法。下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1为本发明实施的结构示意图。
图2为金属开口环（黑色填充）和封装样品的圆柱状胶管横截面（黑色斜线填充）的结构和位置示意图。在3GHz入射条件下，开口环的几何参数如下：外环半径为5.5mm，内环半径为4.5mm，开口的宽度为3mm，厚度为100μm。
将待测液体样品注入半径约为3mm，长度为40mm的胶管中，利用热熔胶或其他胶合材料进行封闭胶管两端。
将开口环同心或偏心地套在圆柱状胶管上。使圆柱状胶管横截面与开口环所在面的对称中心重合或不完全重合。
搭建微波致声成像系统，采用最简单的传统单探头环形扫描成像系统。此系统使用3GHz的脉冲微波源作为信号激励源，其产生的脉冲微波通过同轴电缆穿过旋转电机的中心并传递到偶极子天线，然后通过偶极子天线以线极化的形式从样品上方垂直辐射到待成像样品上。MC600电机控制箱用于接收计算机的编程控制并驱动旋转电机进行步进旋转，带动固定于旋转电机上的超声探头进行环形扫描并获得仿体x-y断层的热声信号，进而重建出截面图像。本系统采用奥林巴斯提供的水浸式非聚焦超声探头对热声信号进行探测，其直径为15.8mm，有效响应区域为12.7mm，中心频率为2.25MHz。信号经过前置放大器放大后输入数据采集卡PCI-5122并存储到计算机上。值得注意的是，为了实现开口环的谐振，天线的极化方向有两种选择：(a)天线的电场方向需在环的平面内且与开口的朝向方向垂直;(b)天线的磁场方向与环所在平面垂直。
使用超声探头对封装在胶管中的样品进行扫描并成像，应用数据处理软件对目标物体的图像进行处理。在开口环作用下的强局域微波场下，样品进行高效率的微波超声能量转换。在这个过程，微波电磁能先转化为热能，通过热声效应最后转化为机械能，以声波形式向周围传播。探测器收集信号后将热声信号转化为电信号，经过滤波器与放大器以及数字采集卡被转化为数字信号，经过Labview等程序进行图像重建。所述成像目标物可以是电解质液体、细胞溶液、血液及尿液标本等。结合Labview控制程序对整个系统进行运行同步控制，采集到图像之后使用内嵌的Matlab语言程序对采集到的图像进行实时显示直接看到所含液体浓度的变化。
图3是不加开口环情况下不同浓度的氯化钠溶液胶管的微波致声重建图。浓度分别为0.9%，1.3%，1.7%，2.1%，2.5%和4.1%。由于缺少开口环对微波场的局域增强，重建后的图像模糊，浓度梯度对应的像素变化不明显。
图4是加开口环情况下不同浓度的氯化钠溶液胶管的微波致声重建图。浓度分别为0.9%，1.3%，1.7%，2.1%，2.5%和4.1%。由于开口环对微波场的局域增强，重建后的图像清晰，浓度梯度对应的像素变化明显。
图5是对图4作图像处理后的目标区域像素总和值与氯化钠溶液浓度的关系曲线。该曲线所体现的图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，可被用于获得待测液体浓度值。
本申请中所描述的具体实施案例仅仅是对本发明的主要思想作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，用于对液体中的极性分子或离子浓度进行非接触式、高灵敏度实时检测，其特征在于：该液体浓度检测装置包括金属开口环、圆柱状胶管、微波致声成像系统和图像处理分析模块；金属开口环由完整金属环在开口位置处破缺形成，用于几何级数倍地增强附近局部区域内微波电磁场的电场强度；圆柱状胶管用于封装待检液体样品，胶管直径小于金属开口内环直径；金属开口环以同心或偏心的方式套在圆柱状胶管上工作，由于金属开口环的局域增强作用，液体样品对微波吸收效率显著提高，最终产生高信噪比的超声信号；微波致声成像系统中的超声探头从侧面正对金属开口环和圆柱状胶管，用于获得胶管中样品对微波高效率吸收而产生的超声信号；图像处理分析模块对基于微波致声成像系统获得的图像进行处理分析，进一步得到重建图像中胶管区域内的图像像素点总和值，根据图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，获得待测液体中极性分子或离子的浓度值；待检液体样品包括电解质液体、细胞溶液、血液及尿液标本。
2.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：金属开口环由铝、铜、铁、镁、金和银中的任意一种金属材料制成。
3.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：金属开口环的几何形状包括字母“C”型、字母“S”型、“口”字型、正方形、长方形、三角形和椭圆形。
4.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：金属开口环的拓扑结构包括单环开口环，双环开口环，多环嵌套形式的开口环；开口环环内嵌套任意套数的小开口环。
5.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：天线的极化方向是如下(a)(b)情况之一：(a)输出电磁波的电场方向需在环的平面内且与开口的朝向方向垂直；(b)输出电磁波的磁场方向与环所在平面垂直。
6.基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测方法，用于对液体中的极性分子或离子浓度进行非接触式、高灵敏度实时检测，其采用如权利要求1-5中任意一项所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置进行检测，具体步骤如下：
步骤S1，将液体注入圆柱状胶管，保持封装状态；
步骤S2，开口环以同心或偏心的方式套在圆柱状胶管上；
步骤S3，微波致声成像系统开始工作；
步骤S4，使用超声探头从侧面对准金属开口环和圆柱状胶管，开始扫描，扫描完成后利用图像重建算法获得重建图像；
步骤S5，图像分析处理模块对获得的重建图像进行处理，获得胶管区域内的图像像素点总和值；
步骤S6，基于图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，获得待测液体中极性分子或离子的浓度值。
7.根据权利要求6所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测方法，其特征在于：在步骤S1之前，对标准液体样品进行检测，来获取和校准图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系；液体浓度值具体包括极性分子浓度值或离子浓度值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111083711.6A CN114019018B (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111083711.6A CN114019018B (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114019018A CN114019018A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114019018B true CN114019018B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=80054453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111083711.6A Active CN114019018B (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114019018B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102058416A (zh) * | 2010-12-14 | 2011-05-18 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩感知的微波热声成像装置及方法 |
| CN103202688A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-17 | 华南师范大学 | 超短脉冲微波热声乳腺成像检测装置 |
| CN107788980A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-13 | 华南师范大学 | 微波热声‑彩色超声双模态营养灌注量检测装置及方法 |
| CN111856148A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 重庆邮电大学 | 一种高灵敏度液体介电常数测量微波传感器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9719964B2 (en) * | 2013-07-31 | 2017-08-01 | Deka Products Limited Partnership | System, method, and apparatus for bubble detection in a fluid line using a split-ring resonator |
| WO2015112688A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Schlumberger Canada Limited | Microwave measurement of water fraction |
-
2021
- 2021-09-16 CN CN202111083711.6A patent/CN114019018B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102058416A (zh) * | 2010-12-14 | 2011-05-18 | 哈尔滨工业大学 | 基于压缩感知的微波热声成像装置及方法 |
| CN103202688A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-17 | 华南师范大学 | 超短脉冲微波热声乳腺成像检测装置 |
| CN107788980A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-13 | 华南师范大学 | 微波热声‑彩色超声双模态营养灌注量检测装置及方法 |
| CN111856148A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 重庆邮电大学 | 一种高灵敏度液体介电常数测量微波传感器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Greeshmaja Govind et al.Microwave Subsurface Imaging of Composite Structures Using Complementary Split Ring Resonators.IEEE Sensors.2018,第18卷(第18期),7442-7449. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114019018A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105137371B (zh) | 一种芯片级金刚石nv‑色心磁成像装置及成像方法 | |
| US5402782A (en) | Apparatus and method for noninvasive chemical analysis | |
| CN103389273A (zh) | 一种光声和光学融合的多模态成像系统 | |
| CN102937649B (zh) | 血清肿瘤标志物检测的微型化磁通门生物传感器 | |
| CN108489962B (zh) | 一种基于空间偏移拉曼光谱技术的生物组织检测装置 | |
| CN115067917B (zh) | 一种开放式磁粒子成像设备、成像系统及成像方法 | |
| Li et al. | Magnetic beads-based electrochemical immunosensor for detection of pseudorabies virus antibody in swine serum | |
| WO2021077547A1 (zh) | 用于生物组织检测的磁感应分子成像方法及系统 | |
| CN108760771B (zh) | 一种利用近场微波显微镜对药物进行示踪的方法 | |
| CN114019018B (zh) | 基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法 | |
| CN104013388A (zh) | 基于低频连续波的磁声耦合成像激励与检测方法及装置 | |
| Yang et al. | Ultra-fast and high-sensitive tacrolimus solution detection based on microwave biosensor | |
| CN1279054A (zh) | 聚焦超声调制光学层析成像方法及其装置 | |
| CN104007089B (zh) | 一种散射光声探测方法及光声探测器 | |
| CN105249933A (zh) | 光声分子三维成像仪 | |
| CN108324273B (zh) | 一种肌电检查针 | |
| CN113820398A (zh) | 一种极化微波热声成像装置及方法 | |
| KR20140113385A (ko) | 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치 | |
| US20160367987A1 (en) | Integrated Multi-modal Imaging and Sensing Techniques to Enable Portable, Label-free, High-specificity, and Scalable Biosensors | |
| CN206601394U (zh) | 一种手持式快速检测生化指标的医疗设备 | |
| Xia et al. | Experimental study of magneto-acousto-electrical tomography | |
| US9313418B2 (en) | Method and apparatus for detection of biological conditions | |
| CN114010150B (zh) | 互补开口谐振环引导微波致声成像的肿瘤成像装置及方法 | |
| CN117914359A (zh) | 一种磁性双模态成像仪的信号发射接受系统及方法 | |
| CN208958167U (zh) | 一种医学聚焦快速成像系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |