CN204636382U

CN204636382U - 可调焦距的动态光声无创伤血糖仪

Info

Publication number: CN204636382U
Application number: CN201520173079.8U
Authority: CN
Inventors: 杨立峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2025-03-26

Abstract

本实用新型公开了一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，它包括主机和耳夹探头两部分，其中主机部分包括激光器、准直透镜、聚焦透镜激光调制器、DSP微处理器、显示器、马达驱动电路以及前置放大器；耳夹探头由手柄、弹簧轴、支架及耳夹头部前后两侧组成；本实用新型的有益效果是：(1)具有无创伤检测的能力，而且测量稳定，采用微型超声马达调整测量位置，有效避免其他组织细胞对信号的影响；(2)利用聚氯乙烯凝胶和耦合剂，有效提高声信号提取，使得测量精度达到93％以上，同时使用镀膜玻璃和吸声板有效避免环境的影响。

Description

可调焦距的动态光声无创伤血糖仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于医学检测糖尿病患者血糖水平的测量仪，具体涉及一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪。

背景技术

国际糖尿病联合会发布的《糖尿病地图》显示，2013年全球约有3.82亿成年人患有糖尿病，而我国已成为全球糖尿病患者最多的国家，总糖尿病患病人数将近一亿，糖尿病前期人数达1.5亿左右。而糖尿病患者为了控制其病情发展，需要不间断地进行测量其血糖水平，以达到使得血糖值保持在正常范围的目的。我们注意到众多企业正在研制无创伤性血糖测定方法和检测仪器，其中不乏国际巨头大企业，例如Microsoft，Google，Samsung在最近几年提出和开展无创伤血糖仪的研发。同时，人们正在研制无创伤性血糖测定方法和检测仪器，并公开了多项专利，如《无创式近红外电子血糖仪》(CN102198004A)利用红外光源(600～2500nm)透射手指，根据血糖的吸收光谱，利用神经网络的混合专家算法对红外传感阵列中各传感器的信号进行加权平均后得到血糖值，该发明专利的缺点是考虑的光谱范围太广，这样势必会受到来自于皮肤、水、脂肪以及蛋白质等成分的影响；《无创伤自测血糖仪》(CN1271562A)是利用红外光发射管作为红外光源(波长：1000～2900nm)，采用透射式测量血糖值，其将光路分为两路通过不同的滤光片进入人体同一部位，进行定标测量患者的血糖值。

上述的这些技术，无一例外地均测量幅度来得到对应的血糖值，但受限于其他组织(皮肤、脂肪等)的影响，使得准确度不高，为了提高准确度，降低其他组织的影响。本实用新型采用差分方式测量近红外光幅度和相位相结合，减少其他组织的影响，从而得到准确的血糖值。

稳定性和准确性是目前无创伤血糖仪的瓶颈，也是研究热点和突破口。影响稳定性和准确性的原因是皮肤和皮肤下组织对信号的干扰，如何有效地排除其他细胞和组织对信号的影响是关键所在，本实用新型为解决上述瓶颈提供了有效途径。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是：提供一种用于医学检测糖尿病患者血糖水平的无创伤测量仪，具体是提高无创伤血糖仪的检测精度，尤其是如何有效避免其他组织细胞对信号的影响。

本实用新型所提供的技术问题是这样解决的：提供一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，其特征在于：它包括主机和耳夹探头两部分，其中主机部分包括激光器、准直透镜、聚焦透镜激光调制器、DSP信号处理器、显示器、马达驱动电路以及前置放大器；耳夹探头由手柄、弹簧轴、支架及耳夹头部前后两侧组成，耳夹头前侧包括固定外腔、透镜、透镜架、滑轨、微型马达、位移柱、固定腔、超声收发器、镀膜玻璃以及电源线和信号线；耳夹头后侧包括声学聚焦换能器、聚氯乙烯凝胶、耦合剂、吸声板、金属板以及电源线和信号线；其中主机和耳夹探头由电源线和信号线连接，激光器、马达驱动电路、超声收发器以及显示器都是由DSP信号处理器控制，超声收发器通过信号线与DSP信号处理器连接，用于测量耳夹夹头之间的距离；马达驱动电路通过信号线与微型马达连接，并且对微型马达的步进距离进行控制，位移柱固定在微型马达轴上，当微型马达旋转时，带动透镜架沿滑轨移动；聚焦透镜固定在透镜架上受到位移柱的控制，使得激光器发射的激光通过聚焦透镜后的焦点正好与声学聚焦换能器的焦点重合；声学聚焦换能器与前置放大器通过信号线连接；声学聚焦换能器将接收到的超声信号转化成电信号，并传递给前置放大器进行放大，放大后的信号通过信号线传递给DSP信号处理器中；DSP信号处理器将信号处理计算后的结果传递给显示器进行数据显示。

进一步地，所述的激光器是近红外或中红外激光器，中心波长范围为：800～2100nm。

进一步地，所述的微型马达可以是微型超声马达，也可以是微型电机马达。

进一步地，所述的声学聚焦超声换能器用于检测在测量部位的光声信号，焦距范围5mm～10mm。

本实用新型提出了一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，本实用新型的有益效果是：

(1)具有无创伤检测的能力，而且测量稳定，采用微型马达调整测量位置，有效避免其他组织细胞对信号的影响。

(2)利用聚氯乙烯凝胶和耦合剂，有效提高声信号提取，使得测量精度达到93％以上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的耳夹探头整体结构示意图；

图3为耳夹探头前后侧结构示意图；

其中，11、主机；12、激光器；13、准直透镜；14、聚焦透镜一；15、激光调制器；16、DSP信号处理器；17、显示器；18、马达驱动电路；19、前置放大器；110、耳夹探头；111、人耳；112、信号线和电源线；21、信号/电源线导孔；22、信号线和电源线出口；23、弹簧轴；24、手柄；25、耳夹头部前侧；26、耳夹头部后侧；27、支架；31、光纤；32、固定外腔；33、微型马达；34、聚焦透镜二；35、位移柱；36、固定腔；37、超声收发器；38、透镜架；39、滑轨；310、声学聚焦换能器；311、聚氯乙烯凝胶；312、耦合剂；313、吸声板；314、金属板；315、镀膜玻璃。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。

本实用新型提出的一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，本实用新型主要特征是：它是由主机11和耳夹探头110两部分组成，其中耳夹探头110由手柄24、弹簧轴23、支架27及耳夹头部前后两侧组成，这两部分利用信号线连接，传递两者之间的光电信号，首先将耳夹探头110夹在被测人体部位即耳垂上；DSP信号处理器16控制超声收发器37发射超声信号，超声信号穿透耳垂后被金属板314反射，反射回来的超声波又一次经过耳垂后到达超声收发器37，被超声收发器37接收转化成电信号，该电信号被发送到DSP信号处理器16中，DSP信号处理器16通过计算超声波发射和接收的时间差得到耳垂的厚度，即测量出耳夹头部前侧25和耳夹头部后侧26之间的距离，DSP信号处理器16根据该距离信息，比较声学聚焦换能器310的焦距与聚焦透镜二34的焦距和的大小关系，根据两者的大小关系向马达驱动电路18发送信号，马达驱动电路18通过信号线112驱动微型马达33带动位移柱35进行旋转，旋转的位移柱35使得透镜架38在滑轨39上前后运动，这样可调整固定在透镜架38上的聚焦透镜二34的焦距与声学聚焦换能器310的焦距和正好重合，这样可有效避免其他组织细胞对声光信号的影响。

耳夹头部前后两侧通过支架27与手柄24连接，弹簧轴23连接前后两侧形成夹住耳朵的功能；耳夹头部前侧25和耳夹头部前侧26中的信号线和电源线112分别通过两侧的信号/电源线导孔21从信号线和电源线出口22连接主机11。滑轨39以及微型马达33固定在固定外腔32上，超声收发器37固定在固定腔36上，如图3所示。

DSP信号处理器16控制激光调制器15对激光器12进行调制，并发射调制后的激光，该激光通过准直透镜13和聚焦透镜一14后耦合进入光纤31中，如图1所示。

激光通过光纤31进入耳夹头部前侧25通过聚焦透镜二34，再通过镀膜玻璃315后聚焦在人耳111(耳垂)上，人耳111耳垂部位具有丰富的毛细血管，被调制的激光照射到毛细血管内软细胞，由于光声效应形成超声波向两边扩散，声学聚焦换能器310的焦点与超声波发射源重合，超声通过聚氯乙烯凝胶311和耦合剂312后到达声学聚焦换能器310，被声学聚焦换能器转换为电信号，并通过信号线112传递给前置放大器19进行放大，放大后的信号送给DSP信号处理器16中；DSP信号处理器16将信号处理计算后的结果传递给显示器17进行数据显示。

其中镀膜玻璃315的作用是使得激光器12的光波波长正好通过，避免其他光对信号的干扰；聚氯乙烯凝胶311和耦合剂312的作用是与测试部位(人耳)形成声学匹配，将超声信号耦合到声学聚焦换能器310上；吸声板313的作用是避免其他声波进入耳夹头部后侧26被声学聚焦换能器310接收到，避免形成背景噪声。通过上述的方式有效提高本实用新型的稳定性。

应当理解上述的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制。因此，本实用新型应该包括所有那些在所附权利要求书范围内的改变、修改和变化。

Claims

1.一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，它包括主机和耳夹探头两部分，其中主机部分包括激光器、准直透镜、聚焦透镜激光调制器、DSP信号处理器、显示器、马达驱动电路以及前置放大器；耳夹探头由手柄、弹簧轴、支架及耳夹头部前后两侧组成，耳夹头前侧包括固定外腔、透镜、透镜架、滑动导轨、微型马达、位移柱、固定腔、超声收发器、镀膜玻璃以及电源线和信号线；耳夹头后侧包括声学聚焦换能器、聚氯乙烯凝胶、耦合剂、吸声板、金属板以及电源线和信号线；其中主机和耳夹探头由电源线和信号线连接，激光器、马达驱动电路以及显示器都是由DSP信号处理器控制，超声收发器通过信号线与DSP信号处理器连接，用于测量耳夹夹头之间的距离；马达驱动电路通过信号线与微型马达连接，并且对微型马达的步进距离进行控制，位移柱固定在微型马达轴上，当微型马达旋转时，带动透镜架沿滑轨移动；聚焦透镜固定在透镜架上受到位移柱的控制，使得激光器发射的激光通过聚焦透镜后的焦点正好与声学聚焦换能器的焦点重合；声学聚焦换能器与前置放大器通过信号线连接；声学聚焦换能器将接收到的超声信号转化成电信号，并传递给前置放大器进行放大，放大后的信号通过信号线传递给DSP信号处理器中；DSP信号处理器将信号处理计算后的结果传递给显示器进行数据显示。

2.根据权利要求1所述的一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，其特征在于：所述的激光器是近红外或中红外激光器，中心波长范围为：800～2100nm。

3.根据权利要求1所述的一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，其特征在于：所述的微型马达可以是微型超声马达，也可以是微型电机马达。

4.根据权利要求1所述的一种可调焦距的动态光声无创伤血糖仪，其特征在于：所述的声学聚焦换能器用于检测在测量部位的光声信号，焦距范围5mm～10mm。