[发明专利]基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置及方法

权利要求书

1.基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，用于对液体中的极性分子或离子浓度进行非接触式、高灵敏度实时检测，其特征在于：该液体浓度检测装置包括金属开口环、圆柱状胶管、微波致声成像系统和图像处理分析模块；金属开口环由完整金属环在开口位置处破缺形成，用于几何级数倍地增强附近局部区域内微波电磁场的电场强度；圆柱状胶管用于封装待检液体样品，胶管直径小于金属开口内环直径；金属开口环以同心或偏心的方式套在圆柱状胶管上工作，由于金属开口环的局域增强作用，液体样品对微波吸收效率显著提高，最终产生高信噪比的超声信号；微波致声成像系统中的超声探头从侧面正对金属开口环和圆柱状胶管，用于获得胶管中样品对微波高效率吸收而产生的超声信号；图像处理分析模块对基于微波致声成像系统获得的图像进行处理分析，进一步得到重建图像中胶管区域内的图像像素点总和值，根据图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，获得待测液体中极性分子或离子的浓度值。

2.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：待检液体样品包括电解质液体、细胞溶液、血液及尿液等标本。

3.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：金属开口环由铝、铜、铁、镁、金和银中的任意一种金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：金属开口环的几何形状包括字母“C”型、字母“S”型、“口”字型、正方形、长方形、三角形和椭圆形等。

5.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：金属开口环的拓扑结构包括单环开口环，双环开口环，多环嵌套形式的开口环；开口环环内嵌套任意套数的小开口环。

6.根据权利要求1所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测装置，其特征在于：天线的极化方向可以是如下（a）（b）情况之一：(a)输出电磁波的电场方向需在环的平面内且与开口的朝向方向垂直；(b)输出电磁波的磁场方向与环所在平面垂直。

7.基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测方法，用于对液体中的极性分子或离子浓度进行非接触式、高灵敏度实时检测，其采用如权利要求1-6中任意一项所述的基于开口环局域微波致声成像技术的液体浓度检测装置进行检测，具体步骤如下：

步骤S1，将液体注入圆柱状胶管，保持封装状态；

步骤S2，开口环以同心或偏心的方式套在圆柱状胶管上；

步骤S3，微波致声成像系统开始工作；

步骤S4，使用超声探头从侧面对准金属开口环和圆柱状胶管，开始扫描，扫描完成后利用图像重建算法获得重建图像；

步骤S5，图像分析处理模块对获得的重建图像进行处理，获得胶管区域内的图像像素点总和值；

步骤S6，基于图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系，获得待测液体中极性分子或离子的浓度值。

8.根据权利要求7所述的基于开口环局域微波致声成像的液体浓度检测方法，其特征在于：在步骤S1之前，对标准液体样品进行检测，来获取和校准图像像素点总和值与液体浓度值之间的对应关系；液体浓度值具体包括极性分子浓度值或离子浓度值。