一種復合型光聲無損動態血糖檢測儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于醫學檢測糖尿病患者血糖水平的測量儀，具體涉及一種復合 型光聲無損動態血糖檢測儀。
【背景技術】
[0002] -種無創傷，連續可測，便攜式的動態血糖檢測儀已經成為當前血糖儀發展趨勢。 國際糖尿病聯合會發布的《糖尿病地圖》顯示，2013年全球約有3. 82億成年人患有糖尿病， 而我國已成為全球糖尿病患者最多的國家，總糖尿病患病人數將近一億，糖尿病前期人數 達1. 5億左右。而糖尿病患者為了控制其病情發展，需要不間斷地進行測量其血糖水平，以 達到使得血糖值保持在正常范圍的目的。
[0003] 而目前臨床上常用的血糖測試儀均為創傷性的，給患者帶來一定的痛苦。同時， 我們注意到眾多企業正在研制無創傷性血糖測定方法和檢測儀器，其中不乏國際巨頭大企 業，例如Microsoft, Google, Samsung在最近幾年提出和開展無創傷血糖儀的研發，無創傷 血糖儀一旦研發成功，對于現行"血糖儀免費、靠試紙賺錢"的模式將是革命性的進步。
[0004] 另一方面，我們注意到目前已經公開了多項關于無創血糖儀的發明專利，如《無創 式近紅外電子血糖儀》(CN102198004A)利用紅外光源（600~2500nm)透射手指，根據血糖 的吸收光譜，利用神經網絡的混合專家算法對紅外傳感陣列中各傳感器的信號進行加權平 均后得到血糖值；《無創傷性血糖監測儀》（CN201295231Y)是通過與患者皮膚接觸的兩個 電極測量患者的電容量從而得到患者的血糖值；《無創傷自測血糖儀》（CN1271562A)是利 用紅外光發射管作為紅外光源（波長 ：1〇〇〇~2900nm)，采用透射式測量血糖值。
[0005] 申請號為200710304706. 7的中國專利公開了一種無創血糖快速檢測的方法和裝 置，它采用的是脈沖激光，測量是使用光聲效應和光散射效應進行，采用脈沖激光成本較 高，而且其也無法解決血糖檢測受環境影響的問題。
[0006] 以上方法采用的紅外光譜法，受干擾嚴重，對環境要求高。受到環境溫度的影響 大。無創血糖儀為何沒遲遲不能研發成功，究其原因是兩個方面：（1)穩定性和準確性是目 前無創傷血糖儀的瓶頸（2)無創傷動態血糖檢測儀檢測受環境影響大。

【發明內容】

[0007] 本發明目的是提供一種用于醫學檢測糖尿病患者血糖水平的無創傷測量儀，解決 無創傷血糖儀的受環境影響大，尤其是受到其他組織液的影響的問題。
[0008] 本發明的技術方案為：一種復合型光聲無損動態血糖檢測儀，它包括激光器、激光 準直單元、聚焦透鏡組、冷卻單元、手指固定腔、壓電換能器陣列、激光調制器、DSP微處理 器、顯示模塊、鎖相放大器和前置放大器；冷卻單元附著在手指固定腔上；激光器、激光準 直單元、聚焦透鏡組在同一個平面內；
[0009] 激光器受到激光調制器的調制，將DSP微處理器產生的啁啾信號加載到激光光束 上，同時將啁啾信號作為參考信號發送給鎖相放大器；帶有啁啾信號的激光光束通過激光 準直單元后，入射到聚焦透鏡組，使得激光光束聚焦到手指固定腔內，光能量被放置在手指 固定腔內的皮膚組織吸收后，由于光聲效應形成超聲波，壓電換能器陣列探測到超聲波，將 聲信號轉換成電信號，前置放大器將壓電換能器陣列采集到的電信號放大，輸入到鎖相放 大器進行檢測，得到對應頻率的光聲信號強度。
[0010] 進一步地，激光器受到激光調制器的調制，將頻率范圍為ο. 3M~IlMHz的啁啾信 號調制到激光器，生成周期性光強波動。
[0011] 進一步地，壓電換能器陣列由至少兩個不同中心頻率的聲學聚焦換能器組成，其 檢測聲波頻率覆蓋頻率范圍為〇. 3M~11MHz，同時聲學聚焦換能器的焦距相同，它們的焦 點與激光器入射光位置重合，正好落在入射激光的焦平面上。
[0012] 進一步地，冷卻單元由珀耳帖致冷元件和溫度傳感器組成，對手指固定腔進行溫 度調節，使得其工作溫度為15±0. 2°C。
[0013] 進一步地，手指固定腔主要由光學透鏡、玻璃擋板和襯底組成，形成聲學諧振腔。
[0014] 進一步地，所述的激光器為中心波長為980nm的近紅外半導體連續波激光器。
[0015] 本發明采用的是連續波激光器使用啁啾信號進行調制，相對于脈沖激光器，連 續激光器除了價格便宜，我們的調制方式使得光聲信號頻譜豐富，即可以覆蓋0.3M~ IlMHz的信號；而且研究發現測量部位溫度每升高0. 1°C引起的光強與葡萄糖濃度降低 3.68mmol/L相當（參考文獻：劉蓉等.天津大學學報.Vol.41No. 12008)，這樣溫控是非常 重要的，可提高精度，避免使用激光后引入人為誤差。
[0016] 以現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0017] (1)基于啁啾調制信號和壓電換能器陣列，具有獲得血糖指紋特性的能力，而且結 構簡單，測量精度達到96. 5%以上。
[0018] (2)同時有效控制被測部位溫度變化，從而有效避免環境的影響。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的結構示意圖；
[0020] 圖2為手指控制腔結構示意圖；
[0021] 圖3為本發明使用的啁啾信號圖；
[0022] 圖4為依據本發明系統得到的去離子水與血糖溶液（500mmol/L)光聲譜圖；
[0023] 圖5為本發明米用激光波長為980nm時，I型糖尿病人血糖密度與光聲信號值測 量隨時間的關系圖。
[0024] 圖6為本發明米用激光波長為980nm時，II型糖尿病人血糖密度與光聲信號值測 量隨時間的關系圖。
[0025] 圖7為對于多次測量，血糖密度與光聲信號值的線性耦合關系。
[0026] 圖中，11為激光器，12為激光準直單元，13為聚焦透鏡組，14為冷卻單元