[发明专利]具备温度补偿的差动光声测量系统和方法

说明书

本发明提供了一种具备温度补偿的差动光声测量系统和方法，包括：用于测量待测液体的光声信号的第一测量通路，用于测量参考液体的光声信号的第二测量通；用于测量第一测量通路中第一光声池对应的第一温度信号的第一温度传感器，用于测量第二测量通路中第二光声池对应的第二温度信号的第二温度传感器；用于采集待测液体的光声信号和第一温度信号的第一数据采集卡；用于采集参考液体的光声信号和第二温度信号的第二数据采集卡；数据处理器用于根据第一数据采集卡和第二数据采集中的采集数据对待测液体的光声信号和参考液体的光声信号进行补偿处理，得到待测液体中目标物的浓度值。本发明可以有效消除温度和光强波动对测量结果的影响，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及生物监测技术领域，具体地，涉及具备温度补偿的差动光声测量系统和方法。

背景技术

无创血糖检测方法由于病人痛苦少、感染几率低、可以连续监测血糖变化，因而成为血糖检测领域的发展趋势。目前主要的血糖无创检测方法主要有近红外光谱法、荧光光谱法、光声光谱法等。其中，光声光谱法由于具有灵敏度高、特异性好，而成为最有希望成功用于临床诊疗的方法之一。

光声光谱是光谱学的一个重要分支，是一种综合了光、热、声、电等原理技术的光谱分析新方法。也正因如此，目前基于光声效应的液体浓度检测仍然处于不够完善的情形。其原因在于：基于光声谱方法的血糖浓度检测仍然存在几个世界级难题：其一，人体血液成分非常复杂，其中包含红细胞、白细胞、血浆等，血糖只不过是极微量的成分之一。而传统的液体浓度光声测量系统的灵敏度低，无法满足血糖浓度监测的需求。其二，光声信号容易受到激励光源强度变化的影响，特别是脉冲激光激励的光声信号更是如此，因此检测精度与稳定性无法保证。其三，光声信号极易受到多种光、电、声干扰因素的影响，特别是液体温度变化的影响极为严重。因此，寻找一种新的高稳定性和高可靠性的无创血糖在体检测方法至关重要。

根据理论分析可知，影响光声信号强度的因素主要依次是激光光强、液体温度和液体浓度。为了获得高精度的液体浓度测量结果，必须对激光光强和液体温度的影响进行有效的抑制。目前国内外研究人员也提出一些改进系统与方法。例如，EGOSHIN Alexander等提出一种用于无创血糖检测的装置(WO2006/032981 A1)、赵辉等提出一种差动光声池(CN2012103243913)，采用半反半透镜将激光一分为二，分别投向测量光声池(内装被测液体)与参考光声池(内装参考液体)，分别形成测量光声信号与参考光声信号，通过对两个信号进行相减处理，可以消除光源和环境温度波动的影响，提高测量精度。

但是，这些方法均存在一些明显的问题：其一，两个光声信号实际上是无法保证完全一致的，通过减法处理并不难从根本上消除光强的影响。其二，两个光声池内的液体是不一样的，温度也会不同，无法抑制被测液体的温度变化造成的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具备温度补偿的差动光声测量系统和方法。

第一方面，本发明实施例提供一种具备温度补偿的差动光声测量系统，包括：第一测量通路、第二测量通路、第一温度传感器、第二温度传感器、第一数据采集卡、第二数据采集卡、数据处理器；其中，

所述第一测量通路用于测量待测液体的光声信号，所述第二测量通路用于测量参考液体的光声信号；

所述第一温度传感器用于测量所述第一测量通路中第一光声池对应的第一温度信号，所述第二温度传感器用于测量所述第二测量通路中第二光声池对应的第二温度信号；

所述第一数据采集卡用于采集所述待测液体的光声信号和第一温度信号；所述第二数据采集卡用于采集所述参考液体的光声信号和第二温度信号；

所述数据处理器用于根据所述第一温度信号、第二温度信号，以及参考液体的光声信号和待测液体的光声信号之间的差动比值，对所述待测液体的光声信号和参考液体的光声信号进行补偿处理，得到所述待测液体中目标物的浓度值。