[发明专利]一种光致超声的血糖无创检测装置及方法

说明书

本发明提供的一种光致超声的血糖无创检测装置及方法，包括光源单元、被测组织、环形超声探测器和信号处理装置，光源单元沿光传播方向由激光器、准直透镜和聚焦透镜构成，激光器的出口与准直透镜和聚焦透镜的中心在一条轴线上。信号处理装置包括信号放大器、数字示波器、GPIB‑USB接口卡、计算机和焦距控制器，并依次电气连接；激光器与数字示波器电气连接，环形超声探测器与信号放大器电气连接，聚焦透镜与计算机之间通过焦距控制器电气连接，环形超声探测器与被测组织之间均匀涂抹超声耦合液，环形超声探测器的前端面与被测组织的表面平行紧密接触。本发明公开的一种光致超声的血糖无创检测装置及方法，结构简单、易于实现、适用性强。

技术领域

本发明属于生物医疗检测技术领域，具体涉及一种光致超声的血糖无创检测装置及方法。

背景技术

糖尿病正严重威胁着人们的生命健康和生存质量。到目前为止，医学上还没有任何一种特效药或方法可以根治糖尿病，只能是对糖尿病患者自身的血糖浓度和血糖值进行长期监测，并根据监测病情变化来通过药物来加以控制，以此来稳定血糖浓度和避免并发症的产生。因此，血糖浓度及变化趋势进行准确地监测，这对于合理地控制糖尿病来讲至关重要。目前，医学上对血糖浓度进行监测基本上采用的是针刺和静脉抽血检测法，这种方法首先是需要利用针刺破人体皮肤或静脉血管采血，然后利用生化分析仪器(如：酶免反应法或电化学法)来对全血或经过离心机分离的血清进行生化指标分析，获得相应的血糖浓度值，这种方法存在一些弊端，一方面，该方法是对人体组织有损伤的检测方法；另一方面，该检测方法过程繁琐、样品制备复杂、可操作性不高；并且，对于病情严重的糖尿病患者和需要经常监测血糖值变化的患者而言，频繁地进行针刺或静脉抽血，会带来巨大的身心和经济负担，而且易引发二次感染的风险。因此，对血糖浓度进行无损伤地监测是未来治疗糖尿病的发展趋势。目前，已有多种无损检测方法运用于血糖浓度的检测，如：近红外光谱法、中红外光谱法、偏振光法、光学相干层析法、太赫兹法和光致超声法等。其中，光致超声法(又称“光声法”)由于融合了光学和超声技术，利用脉冲激光激发被测组织，由于组织吸收或者释放能量而产生携带能表征被测组织某种属性的超声信号，经过采用高灵敏度的超声探测器捕获产生的超声信号，再通过数据分析处理算法便可以对被测组织中携带某些特征的信号进行解析，从而了解被测组织的具体属性。虽然激发光源是脉冲激光，从激发光源来讲与光谱法类似，但是从捕获的信号来讲，与光谱法截然不同，光声法是利用探测超声信号来代替光谱法的探测光子信号的特点，从而从原理上避开了组织中散射光对有用信号带来的强烈干扰，可以提高光致超声信号的信噪比和测量准确度。过去，对血糖进行光声检测，人们主要是采用光路和探测单元固定的检测方式来对被测对象进行血糖光声检测，虽然有一定的效果，但是该结构过于单一，无法满足不同形状检测对象和不同检测部位的需求。并且，这种固定的检测方式，只能对组织中某一个固定深度的血糖浓度进行检测，但是由于不同检测对象和同一检测对象的不同检测部位，其内部深度方向的组织结构是不同的，如果依然采用固定光路和探测单元固定的检测方式，势必会造成不同检测部位检测的结果存在很大差异。另外，到目前为止，人们对利用光声技术来检测血糖浓度，主要是利用光声信号的幅值或者峰峰值来作为光声信号研究的对象。由于实际情况中，系统稳定性(如：脉冲激光器能量稳定性、超声探测器相应频率匹配度和光路系统等)、测量环境(温度、湿度等)和其他信号干扰等，使得所得到的血糖光声信号的幅值和峰峰值存在漂移或不稳定现象，这大大地影响了血糖光声值和血糖浓度预测的准确性。因此，除了对光声检测系统的稳定性、消除测量环境以及其他信号干扰等方面进行提高之外，还需要从技术和方法上来对光声血糖无损检测进行探究。另外，由于实际光声血糖测试时，超声探头的位置和角度会与入射到样品中的光声源产生一定的偏移，使得探测到的血糖光声信号与实际真实血糖光声信号在时间分辨和光声强度等方面存在一定的偏差，从而使得血糖光声测量会造成误差。

发明内容

为了解决血糖光声无创检测存在的上述问题，提供一种结构简单、易于实现的光致超声的血糖无创检测装置及方法。