[发明专利]用于无创血糖检测的差动液体光声池组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型光声池，具体地，是一种用于无创血糖检测用的差动液体光声池组件。

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。用一定频率调制的光源或脉冲光源照射物质，当物质受到光照射时，物质因吸收光能而受激发，然后通过非辐射消除激发的过程使吸收的光能（全部或部分）转变为热。周期的光照调制使这部分物质及其邻近媒质热胀冷缩而产生应力（或压力）的周期性变化，因而产生声信号，此种信号称光声信号。光声信号的频率与光调制频率相同，其强度和相位则决定于物质的光学、热学、弹性和几何的特性。

光声光谱法主要由光源、斩波器、光声池、传感器、放大器、信号处理系统和记录系统组成。其中，光声池发挥着至关重要的作用，不同的检测对象对光声池有不同的要求，而且光声池又直接影响其检测灵敏度。但是，已有的光声池大多为气体光声池，即采用传声器直接测量空气产生的光声信号，无法满足血糖监测（测量对象为不同浓度的葡萄糖溶液）的需要。

本申请人曾提出两种液体光声池（“201210002375.2可用于无创血糖检测的非共振双腔光声池及检测方法”和“201210031215.0用于无创血糖检测的单腔光声池及检测方法”），可以满足葡萄糖溶液检测的需求。但是，这两种光声池均采用微音器测量气体腔的光声信号，因此实质上还属于气体光声池。从能量藕合的角度来说，气体与固体或液体之间的声阻抗是完全失配的，声透射系数大致为10^-5和10^-2。所以，葡萄糖水溶液产生的光声信号经过液面气化后，经由传声器（微音器）接受的方式灵敏度很低。而且这种方式极有可能测量空气的光声信号（即为虚假信号），而非葡萄糖溶液的光射光信号（即有用信号）。因此，采用微音器测量单腔光声池中空气光声信号的方法存在很大的局限性，很难满足葡萄糖水溶液的浓度的测量。

发明内容

本发明针对缺少针对无创血糖检测所需的液体光声池的现状，提出一种基于压电陶瓷的差动液体光声池组件，可用于葡萄糖水溶液浓度的检测，从而可以满足无创血糖监测的要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的差动液体光声池组件由激光器、半反半透镜、测量光声池、参考光声池、底板等组成。由激光器发出的激光束投射到半反半透镜后分为两束：一束为测量光束，投向测量光声池，并产生测量信号；另一束为参考光束，投向参考光声池，并产生参考信号。测量光声池内装有不同浓度的葡萄糖溶液，因此测量信号与葡萄糖溶液的浓度和纯水正相关。参考光声池内装有纯水，因此参考信号只与纯水有关。将测量信号与参考信号相减，即可得到葡萄糖溶液浓度信号，并可有效去除各种环境干扰。

本发明的测量光声池和参考光声池结构完全一致，均由透明窗、池体、加样器、压电传感器、传感器托架和引线组成。池体采用中空形式。池体两端安装有透明窗，可以让激光束透过。池体一侧安装有加样器，可以加注被测液体。池体另一侧安装有压电传感器，直接测量被测液体产生的光声信号，得到的测量信号通过引线输出。传感器托架用于固定压电传感器。

本发明的光声池池体采用热扩散率比较大的材料制成，以减少可能产生的干扰信号。优先采用黄铜或铝合金材料制作池体，其他材料的热扩散率不应小于0.3cm²/s。

所述的光声池透明窗选用透明度较高的材料，便于激光束入射到被测液体之中。

所述的光声池透明窗与池体之间需要可靠密封。可以在透明窗与池体之间安放橡胶密封圈，通过螺钉可靠连接并实现密封。也可直接将透明窗胶粘于池体上。

所述的光声池压电传感器采用低噪声、高灵敏、低截止频率的压电陶瓷来实现，所述的最低截至频率，应该按照血糖监测的要求来确定。

本发明的半反半透镜采用光学石英材料制作，保证尽可能高的透光率。透射与反射比例为1:1，即透光率为50%，以保证测量光束与参考光束的光强相同。