[发明专利]一种血糖光声无损检测装置及方法

权利要求书

1.一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：包括光源激发单元、被测组织、超声传感器和数据处理控制单元，所述光源激发单元包括光源一、光源二、光源三、光源四、光源驱动器、光源耦合器、单模光纤、多模光纤、准直透镜和聚焦透镜构成；所述光源耦合器通过单模光纤分别与光源一、光源二、光源三、光源四连接，所述光源耦合器整合后的光通过多模光纤输出，由准直透镜准直和聚焦透镜聚焦后成为聚焦光斑；所述数据处理控制单元沿信号传输方向依次设置信号放大器、信号采集器、计算机和信号同步电路；所述信号同步电路输入端与计算机相连，所述信号同步电路输出端分别与信号放大器和信号采集器相连，所述光源驱动器输入端与数据处理控制单元中的计算机相连，所述光源驱动器输出端分别与光源一、光源二、光源三、光源四连接。

2.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：所述光源一、光源二、光源三、光源四为脉冲激光器。

3.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：所述被测组织为人体在体组织、离体组织或液态样本。

4.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：所述超声传感器为聚焦或非聚焦型超声探测器，用于探测被测组织中的血糖光声信号。

5.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：所述光源激发单元中光源的个数不少于2个。

6.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：所述超声传感器与被测组织之间填充超声耦合剂。

7.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置，其特征在于：所述超声传感器为单元传感器或多元传感器或环形超声传感器，所述超声传感器的中心响应频率不低于1MHz。

8.如权利要求1所述的一种血糖光声无损检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：开启光源激发单元中光源一、光源二、光源三、光源四的电源开关，启动所有光源，并让所有光源预热半小时；

第二步：等所有光源预热达到半小时后，将超声耦合剂均匀涂抹在被测组织表面，然后将超声传感器紧贴着被测组织表面；利用生化血液分析法得到被测组织中血糖的浓度值c₁；

第三步：开启数据处理控制单元中的信号放大器、信号采集器、计算机和信号同步电路的电源，让数据处理控制单元中所有的电子器件和电路开始运行；

第四步：开启计算机中的光源控制软件，并设置每个光源的参数，点击激发按键，通过光源驱动器的时延分时控制(t₁+t₂+t₃+t₄≤T,其中t₁、t₂、t₃和t₄分别为光源一、光源二、光源三和光源四的触发相互间隔时间，T为光源脉冲的重复周期；并且t₁、t₂、t₃和t₄均大于血糖光声信号在被测组织中的驰豫时间)，来分别控制光源一、光源二、光源三、光源四的多个光束的分时激发操作；

第五步：光源一、光源二、光源三、光源四根据不同的时延控制分别发出不同波长的光束，由各自单模光纤传输至光源耦合器，再经过多模光纤耦合传输后，再由准直透镜进行准直和聚集透镜聚集后入射到被测组织中；

第六步：聚集的光束入射至被测组织中后，组织中的血糖吸收入射光束的能量，由于能量的快速聚集和释放，使得被测组织局部产生快速热膨胀和收缩，从而产生超声机械波，即：光声信号；然后，携带血糖浓度特征的光声信号被超声传感器捕获，并转换为相应的光声电压信号，由信号放大器进行幅值放大，并在信号同步电路的同步控制下，由信号采集器进行同步采集，并转换为相应的数字信号，最后将数字信号传输至计算机进行分析处理，此时得到的4个不同波长对应光源激发下的血糖光声幅值，分别为：p₁₁、p₁₂、p₁₃和p₁₄；

第七步：完成第一个被测组织的血糖光声检测后，更换第二个被测组织，然后重复第二步到第六步的步骤，得到第二个被测组织的血糖浓度值c₂，以及第二个被测组织在4个不同波长光源激发下产生的光声幅值，即：p₂₁、p₂₂、p₂₃和p₂₄；以此类推，得到第n个被测组织的血糖浓度值c_n，以及第n个被测组织在4个不同波长光源激发下产生的光声幅值，即：p_n1、p_n2、p_n3和p_n4；

第八步：将上述n个被测组织的血糖浓度值矩阵c＝[c₁,c₂,…,c_n]，以及n个被测组织在4个不同波长光源激发下产生的血糖光声幅值矩阵利用多元线性回归算法，建立n个被测组织血糖浓度与n个被测组织在4个不同波长光源激发下产生的血糖光声幅值回归校正模型，即：c＝k₁p+k₂，其中k₁为回归系数，k₂为常数；

第九步：在未知血糖浓度的被测样品表面上，均匀涂抹超声耦合液，然后将超声传感器紧贴着被测组织表面，然后重复第三步至第六步，得到该未知血糖浓度被测组织在4个不同波长光源激发下产生的光声幅值，即：p_x1、p_x2、p_x3和p_x4，将这些光声幅值代入第八步建立的回归校正模型中去，得到该被测组织的血糖浓度值。