CN210170053U

CN210170053U - 一种血糖光声精准定位检测装置

Info

Publication number: CN210170053U
Application number: CN201920559103.XU
Authority: CN
Inventors: 任重; 刘国栋; 熊志华
Original assignee: Jiangxi Science and Technology Normal University
Current assignee: Jiangxi Science and Technology Normal University
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2029-04-23

Abstract

本实用新型公开了一种血糖光声精准定位检测装置，包括光源单元、样品测试单元、信号处理单元和信号控制单元，光源单元包括有OPO脉冲激光器、光阑、准直透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和聚焦透镜，OPO脉冲激光器右侧沿光传播方向依次设置光阑、准直透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和聚焦透镜，样品测试单元包括超声探测器、三维扫描平移台和三维扫描控制器。装置通过将脉冲激发光斑落入到血管中，利用激发血管中的血液产生超声机械波，并释放携带血糖浓度信息的光声信号，真正获取血管血液中的血糖光声信息，继而达到了准确对其被测组织中血管的精准定位，大大地提高血糖光声检测的准确度和可靠性。

Description

一种血糖光声精准定位检测装置

技术领域

本实用新型涉及血糖光声精准定位检测技术领域，具体为一种血糖光声精准定位检测装置。

背景技术

当下，糖尿病已严重威胁着人们的生命健康和生活质量。但是目前还依然没有彻底根治糖尿病的方法和药物，只能靠长期监测血糖浓度变化，并用药物加以控制。目前检测血糖浓度的方法主要还是又创和微创的方法，这些方法会对皮肤和人体组织造成一定的损伤，对于需要频繁监测血糖变化的患者而言，势必造成身心负担、经济压力，甚至二次感染的风险。因此，无创检测血糖是检测糖尿病发展的必然趋势。目前，无创血糖检测方法以光学检测方法最具代表性，如：近红外/中红外光谱法、旋光法、OCT、拉曼光谱等。由于纯光学方法存在组织光散射带来的不利影响，使得纯光谱法的检测受到了一定的制约和影响。而光声无创检测技术具有光学和超声两者的优势，将激光激发被测组织，产生超声机械波，即：光声信号，再利用超声探测器来捕获光声信号，再对携带被测组织血糖浓度信息的光声信号进行信号分析处理，就可以获悉体内的血糖浓度大小。该方法采用了光致超声技术，从原理上避免了组织光散射带来的不利影响，从而可以提高血糖检测的准确度。但是，以往的血糖光声检测研究，大多是对仿体溶液、离体血液、离体组织液，在体光声血糖检测的研究相对较少，且在体光声检测研究时，均是对被测组织某一个部位任意位置处进行检测，很大情况只是对人体组织内的组织液中的葡萄糖含量进行研究。研究表明，组织液中的血糖含量与血液中的血糖含量存在一定的差异。同时由于不同人群和人与人之间在身体某些部位的特征也存在个体差异性，使得检测的准确度受到影响。而对血液中的血糖进行检测才能真正反映出人体血糖含量的大小，因此需要对人体血管中血液的血糖浓度进行检测。而对血管中血液的血糖浓度检测必要要对血管进行精准定位，将脉冲激发光斑落入到血管中，才能激发血管中的血液产生超声机械波，并释放携带血糖浓度信息的光声信号。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种血糖光声精准定位检测装置，解决了以往的血糖光声检测研究检测，大多是对仿体溶液、离体血液、离体组织液，在体光声血糖检测的研究相对较少，且在体光声检测研究时，均是对被测组织某一个部位任意位置处进行检测，很大情况只是对人体组织内的组织液中的葡萄糖含量进行研究，由于组织液中的血糖含量与血液中的血糖含量存在一定的差异，从而导致检测数据不准确的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种血糖光声精准定位检测装置，包括光源单元、样品测试单元、信号处理单元和信号控制单元，所述光源单元包括有OPO脉冲激光器、光阑、准直透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和聚焦透镜，所述OPO脉冲激光器右侧沿光传播方向依次设置光阑、准直透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和聚焦透镜，所述样品测试单元包括被测组织、血管、医用耦合液、超声探测器、样品托架、三维扫描平移台和三维扫描控制器，所述被测组织放置于超声探测器的前端面上，且被测组织与超声探测器之间均匀涂抹了医用耦合液，所述超声探测器放置于样品托架上，所述样品托架通过连杆与三维扫描平移台的垂直面板固定连接，所述三维扫描平移台上设置有三维扫描控制器，所述三维扫描平移台通过三维扫描控制器将载有超声探测器和被测组织的样品托架沿着立体方向平行移动，所述信号处理单元沿信号传播方向依次设置有信号滤波器和信号放大器，所述信号控制单元包括数字示波器、GPIB-USB-HS接口卡和计算机，所述OPO脉冲激光器的触发信号通过导线与数字示波器电性连接，用于数字示波器采集信号的同步触发信号，所述GPIB-USB-HS接口卡通过数字示波器采集的光声数据传输至计算机进行后续分析，所述计算机与OPO脉冲激光器通过数据线电性连接。

优选的，所述的OPO脉冲激光器参数是可调的，可调参数包括：输出波长λ、输出能量E和重复频率f。

优选的，所述三维扫描平移台通过三维扫描控制器控制三维扫描平移台X、Y和Z三个方向的移动步长ax、ay、az和步数Nx、Ny、Nz。

优选的，所述信号滤波器用于配合超声探测器捕获的光声信号进行滤波去除低频噪声干扰。

优选的，所述信号放大器用于配合信号滤波器滤波后的光声信号进行电压增益放大，便于后续数据分析处理。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种血糖光声精准定位检测装置。具备以下有益效果：该血糖光声精准定位检测装置，通过光源单元的设置，以及OPO脉冲激光器、光阑、准直透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、聚焦透镜、样品测试单元、测组织、血管、医用耦合液、超声探测器、样品托架、三维扫描平移台、三维扫描控制器、信号处理单元、信号滤波器、信号放大器、信号控制单元、数字示波器、GPIB-USB-HS接口卡和计算机的配合使用，从而达到了对血管中血液的血糖浓度检测时，针对性的对其血管进行精准定位，并通过将脉冲激发光斑落入到血管中，利用激发血管中的血液产生超声机械波，并释放携带血糖浓度信息的光声信号，真正获取血管血液中的血糖光声信息，继而达到了准确对其被测组织中血管的精准定位，大大地提高血糖光声检测的准确度和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构血糖光声精准定位检测原理示意图。

图中：1、光源单元；101、OPO脉冲激光器；102、光阑；103、准直透镜；104、第一反射镜；105、第二反射镜；106、第三反射镜；107、聚焦透镜；2、样品测试单元；201、被测组织；202、血管；203、医用耦合液；204、超声探测器；205、样品托架；206、三维扫描平移台；207、三维扫描控制器；3、信号处理单元；301、信号滤波器；302、信号放大器；4、信号控制单元；401、数字示波器；402、GPIB-USB-HS接口卡；403、计算机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种血糖光声精准定位检测装置，包括光源单元1、样品测试单元2、信号处理单元3和信号控制单元4，光源单元1包括有OPO脉冲激光器101、光阑102、准直透镜103、第一反射镜104、第二反射镜105、第三反射镜106和聚焦透镜107，OPO脉冲激光器101右侧沿光传播方向依次设置光阑102、准直透镜103、第一反射镜104、第二反射镜105、第三反射镜106和聚焦透镜107，样品测试单元2包括被测组织201、血管202、医用耦合液203、超声探测器204、样品托架205、三维扫描平移台206和三维扫描控制器207，被测组织201放置于超声探测器204的前端面上，且被测组织201与超声探测器204之间均匀涂抹了医用耦合液203，通过医用耦合液203的设置，使其观测的更准确的效果，超声探测器204放置于样品托架205上，样品托架205通过连杆与三维扫描平移台206的垂直面板固定连接，三维扫描平移台206上设置有三维扫描控制器207，三维扫描平移台206通过三维扫描控制器207将载有超声探测器204和被测组织201的样品托架205沿着立体方向平行移动，三维扫描平移台206通过三维扫描控制器207控制三维扫描平移台206X、Y和Z三个方向的移动步长ax、ay、az和步数Nx、Ny、Nz，信号处理单元3沿信号传播方向依次设置有信号滤波器301和信号放大器302，信号放大器302用于配合信号滤波器301滤波后的光声信号进行电压增益放大，便于后续数据分析处理，的OPO脉冲激光器101参数是可调的，可调参数包括：输出波长λ、输出能量E和重复频率f，信号滤波器301用于配合超声探测器204捕获的光声信号进行滤波去除低频噪声干扰，信号控制单元4包括数字示波器401、GPIB-USB-HS接口卡402和计算机403，OPO脉冲激光器101的触发信号通过导线与数字示波器401电性连接，用于数字示波器采集信号的同步触发信号，GPIB-USB-HS接口卡402通过数字示波器401采集的光声数据传输至计算机403进行后续分析，计算机403与OPO脉冲激光器101通过数据线电性连接，从而达到了通过计算机中安装的OPO脉冲激光器控制软件来控制激光器的参数设置和光源激发输出等操作的效果。

使用时，首先将其被测组织201与超声探测器204之间均匀涂抹了医用耦合液203，并将其被测组织201放置在样品托架205上，随后通过三维扫描平移台206控制三维扫描控制器207，将载有超声探测器204和被测组织201的样品托架205沿着立体方向平行移动，并同时通过OPO脉冲激光器101透过光阑102、准直透镜103、第一反射镜104、第二反射镜105、第三反射镜106和聚焦透镜107，对其被测组织201中的血管202进行脉冲激发，激发光斑落入到血管202中，利用激发血管中的血液产生超声机械波，并释放携带血糖浓度信息的光声信号，真正获取血管202血液中的血糖光声信息，并同时利用信号放大器302对滤波后的光声信号进行电压增益放大，然后再通过GPIB-USB-HS接口卡402将数字示波器401采集的光声数据传输至计算机403进行后续分析，最后得的准确的被测组织201中血管203的精准定位，使其同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

综上可得，该血糖光声精准定位检测装置及其使用方法，通过光源单元1的设置，以及OPO脉冲激光器101、光阑102、准直透镜103、第一反射镜104、第二反射镜105、第三反射镜106、聚焦透镜107、样品测试单元2、测组织201、血管202、医用耦合液203、超声探测器204、样品托架205、三维扫描平移台206、三维扫描控制器207、信号处理单元3、信号滤波器301、信号放大器302、信号控制单元4、数字示波器401、GPIB-USB-HS接口卡402和计算机403的配合使用，从而达到了对血管中血液的血糖浓度检测时，针对性的对其血管202进行精准定位，并通过将脉冲激发光斑落入到血管202中，利用激发血管中的血液产生超声机械波，并释放携带血糖浓度信息的光声信号，真正获取血管血液中的血糖光声信息，继而达到了准确对其被测组织201中血管203的精准定位，大大地提高血糖光声检测的准确度和可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种血糖光声精准定位检测装置，包括光源单元(1)、样品测试单元(2)、信号处理单元(3)和信号控制单元(4)，其特征在于：所述光源单元(1)包括有OPO脉冲激光器(101)、光阑(102)、准直透镜(103)、第一反射镜(104)、第二反射镜(105)、第三反射镜(106)和聚焦透镜(107)，所述OPO脉冲激光器(101)右侧沿光传播方向依次设置光阑(102)、准直透镜(103)、第一反射镜(104)、第二反射镜(105)、第三反射镜(106)和聚焦透镜(107)，所述样品测试单元(2)包括被测组织(201)、血管(202)、医用耦合液(203)、超声探测器(204)、样品托架(205)、三维扫描平移台(206)和三维扫描控制器(207)，所述被测组织(201)放置于超声探测器(204)的前端面上，且被测组织(201)与超声探测器(204)之间均匀涂抹了医用耦合液(203)，所述超声探测器(204)放置于样品托架(205)上，所述样品托架(205)通过连杆与三维扫描平移台(206)的垂直面板固定连接，所述三维扫描平移台(206)上设置有三维扫描控制器(207)，所述三维扫描平移台(206)通过三维扫描控制器(207)将载有超声探测器(204)和被测组织(201)的样品托架(205)沿着立体方向平行移动，所述信号处理单元(3)沿信号传播方向依次设置有信号滤波器(301)和信号放大器(302)，所述信号控制单元(4)包括数字示波器(401)、GPIB-USB-HS接口卡(402)和计算机(403)，所述OPO脉冲激光器(101)的触发信号通过导线与数字示波器(401)电性连接，用于数字示波器采集信号的同步触发信号，所述GPIB-USB-HS接口卡(402)通过数字示波器(401)采集的光声数据传输至计算机(403)进行后续分析，所述计算机(403)与OPO脉冲激光器(101)通过数据线电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种血糖光声精准定位检测装置，其特征在于，所述的OPO脉冲激光器(101)参数是可调的，可调参数包括：输出波长λ、输出能量E和重复频率f。

3.根据权利要求1所述的一种血糖光声精准定位检测装置，其特征在于，所述三维扫描平移台(206)通过三维扫描控制器(207)控制三维扫描平移台(206)X、Y和Z三个方向的移动步长ax、ay、az和步数Nx、Ny、Nz。

4.根据权利要求1所述的一种血糖光声精准定位检测装置，其特征在于：所述信号滤波器(301)用于配合超声探测器(204)捕获的光声信号进行滤波去除低频噪声干扰。

5.根据权利要求1所述的一种血糖光声精准定位检测装置，其特征在于：所述信号放大器(302)用于配合信号滤波器(301)滤波后的光声信号进行电压增益放大，便于后续数据分析处理。