CN203988073U - 一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，包括激光光源、准直透镜组、激光扫描振镜单元、聚焦透镜组、超声探头、预处理电路、信号采集电路、计算机及振镜驱动电路；光源与计算机导线连接；超声传感器、预处理电路、采集电路、计算机依次导线连接；激光扫描振镜单元、驱动电路、计算机依次导线连接；本实用新型采用激光振镜偏转光束来实现快速扫描，并且可采用精密伺服电机来控制振镜的偏转，避免了被测样品或超声探头做机械移动接收光声信号，减少了外界干扰，同时系统能够对采集的光声信号自动分析，优选出最佳有效成分，快速得出实验结果，有效地提高了系统的检测速度、预测精度、工作稳定性和可操作性。

Description

一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种血糖检测系统，尤其涉及基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统；适用于生物医学测量和医疗器械技术领域。

背景技术

激光振镜也称高速扫描振镜，是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，目前广泛用于激光标刻、激光切割、激光打孔等领域；二维激光振镜由X-Y光学扫描头, 电子驱动放大器和光学反射镜片组成；工作原理是将激光束入射到X 和Y 轴反射镜上，电脑控制器提供的信号通过驱动放大电路驱动X、Y两个电机，控制反射镜的反射角度分别沿X、Y 轴扫描，从而控制激光束在X-Y平面的二维偏转；该技术具有响应速度快、扫描速度高、扫描范围大、光路密封性能好、对环境适应性强等优势；

糖尿病是一种目前还无法根治的疾病，糖尿病患者需要对自身血液中的血糖浓度进行经常的监测；迄今为止，血糖的检测仍普遍采用有创或微创的介入型手段，这种方式需要抽取微量的末稍血液，给患者造成生理上的痛苦和心理上的压力，因此国内外许多研究机构和厂商都在积极研发非介入型的无创血糖检测技术，比如光声分析法、光谱分析法、拉曼光谱分析法、以及光偏振谱分析法等各种光学手段；

其中光声光谱法有效地结合了纯光学的高对比度和纯声学的高穿透深度的优点， 特别适用于传统光谱难以测定的不透明、高反射、高散射的人体组织检测；2005年，美国科罗拉多州Glucon公司基于光声技术研发的血糖监测装置申请到美国专利，这是目前能拿出无创、稳定监测的台式原型样机，并将进行临床研究的唯一一家公司，但其产品尚无公开的资料；

采用光声技术检测血糖存在的问题是，由于人体组织结构复杂，对光声信号的干扰因素很多，激光的聚焦光斑所处的位置可能是血管，也可能是淋巴管、肌肉或脂肪等组织，采样的最佳部位难以一次确定，需要多次采集，优选最佳信号，严重影响了检测的速度和精度。

发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供一种结构简单的实时光声血糖检测系统，该系统将快速、高效的二维激光振镜扫描技术应用到光声成像领域，可实现快速准确的血糖检测；

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，包括激光光源、准直透镜组、激光扫描振镜单元、聚焦透镜组、超声探头、预处理电路、信号采集电路、计算机及振镜驱动电路；其特征在于：所述激光光源与计算机电连接；所述计算机还分别与信号采集电路、振镜驱动电路电连接；所述信号采集电路与预处理电路电连接；所述预处理电路与超声探头电连接；所述振镜驱动电路与激光扫描振镜单元电连接；所述激光光源发出激光，激光依次穿过准直透镜组、激光扫描振镜单元、聚焦透镜组；

进一步改进，超声探头为单元探头、多元线阵探头、多元弧阵探头、多元环阵探头或多元面阵探头；

进一步改进，所述激光光源为固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器；其辐射范围为紫外至红外范围的一个或多个波长；

进一步改进，所述准直透镜组及聚焦透镜组均由一片或多片透镜组合而成；

进一步改进，所述超声探头为压电陶瓷探头、压电聚合物探头或压电复合材料探头；

进一步改进，所述激光扫描振镜单元为模拟式激光扫描振镜或数字式激光扫描振镜；

与现有技术相比，采用上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用激光振镜偏转光束来实现快速扫描，并且可采用精密伺服电机来控制振镜的偏转，避免了被测样品或超声探头做机械移动接收光声信号，减少了外界干扰，同时系统能够对采集的光声信号自动分析，优选出最佳有效成分，快速得出实验结果，有效地提高了系统的检测速度、预测精度、工作稳定性和可操作性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1.激光光源；2.准直透镜组；3.激光扫描振镜单元；4.聚焦透镜组；5.样品；6.耦合剂；7.超声探头；8.预处理电路；9、信号采集电路；10.计算机；11.振镜驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，包括激光光源1、准直透镜组2、激光扫描振镜单元3、聚焦透镜组4、超声探头7、预处理电路8、信号采集电路9、计算机10及振镜驱动电路11；所述激光光源1与计算机10电连接；所述计算机10还分别与信号采集电路9、振镜驱动电路11电连接；所述信号采集电路9与预处理电路8电连接；所述预处理电路8与超声探头7电连接；所述振镜驱动电路11与激光扫描振镜单元3电连接；所述激光光源1发出激光，激光依次穿过准直透镜组2、激光扫描振镜单元3、聚焦透镜组4，投射在待测样品5上；

所述超声探头7为单元探头、多元线阵探头、多元弧阵探头、多元环阵探头或多元面阵探头；

所述激光光源1为固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器；其辐射范围为紫外至红外范围的一个或多个波长；

所述准直透镜组2及聚焦透镜组4均由一片或多片透镜组合而成；

所述超声探头7为压电陶瓷探头、压电聚合物探头或压电复合材料探头；

所述激光扫描振镜单元3为模拟式激光扫描振镜或数字式激光扫描振镜；

测试时，通常将待测样品5设置在聚焦透镜组4与超声探头7之间，并将超声探头7紧贴在被测样品5的表面；被测样品5和超声探头7之间涂以耦合剂6；激光光源1发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组2准直后，依次经过扫描振镜单元3的X轴反射振镜、Y轴反射振镜和聚焦透镜组4后聚焦照射在被测样品5上，激发出光声信号；计算机10通过驱动电路11控制激光扫描振镜单元3，使光束在X-Y平面做二维激光扫描；超声探头7接收到扫描面上多个点的光声信号，经预处理电路8后由信号采集电路9输送到计算机10做后续处理；信号处理和分析软件对采样数据进行分析，优选出有效信号，根据预测函数计算出血糖的浓度；

工作过程：

1、采样部位为耳垂，被采样者在椅子上保持坐姿，以适当的压力将耳垂固定在聚焦透镜组4和超声探头7之间，耳垂接触探头一侧涂覆超声耦合剂6；

2、脉冲激光1由准直透镜组2准直后，经激光扫描振镜单元3内的X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组4后照射在耳垂上，激发出光声信号；

3、紧贴在耳垂表面的超声探头7从轴向接收到光声信号，经预处理电路8后由采集电路9输送到计算机10做后续处理；

4、计算机10通过扫描振镜驱动电路11驱动X轴电机和Y轴电机,分别带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转,使光束在样品表面做X-Y平面的二维激光扫描，重复步骤3接收每次扫描到的光声信号；

5、信号处理和分析软件对采样信号进行分析，优选出满足一定条件的有效光声信号，根据预先设定好的预测函数计算出血糖的浓度；

本实用新型与现有的血糖检测技术相比的显著优点在于，本实用新型采用激光振镜偏转光束来实现快速扫描，并且可采用精密伺服电机来控制振镜的偏转，避免了被测样品或超声探头做机械移动接收光声信号，减少了外界干扰，同时系统能够对采集的光声信号自动分析，优选出最佳有效成分，快速得出实验结果，有效地提高了系统的检测速度、预测精度、工作稳定性和可操作性；

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，包括激光光源、准直透镜组、激光扫描振镜单元、聚焦透镜组、超声探头、预处理电路、信号采集电路、计算机及振镜驱动电路；其特征在于：所述激光光源与计算机电连接；所述计算机还分别与信号采集电路、振镜驱动电路电连接；所述信号采集电路与预处理电路电连接；所述预处理电路与超声探头电连接；所述振镜驱动电路与激光扫描振镜单元电连接；所述激光光源发出激光，激光依次穿过准直透镜组、激光扫描振镜单元、聚焦透镜组。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，其特征在于：超声探头为单元探头、多元线阵探头、多元弧阵探头、多元环阵探头或多元面阵探头。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，其特征在于：所述激光光源为固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器；其辐射范围为紫外至红外范围的一个或多个波长。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，其特征在于：所述准直透镜组及聚焦透镜组均由一片或多片透镜组合而成。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，其特征在于：所述超声探头为压电陶瓷探头、压电聚合物探头或压电复合材料探头。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光振镜扫描的实时光声血糖检测系统，其特征在于：所述激光扫描振镜单元为模拟式激光扫描振镜或数字式激光扫描振镜。