可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于醫學檢測糖尿病患者血糖水平的測量儀，具體涉及一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀。
【背景技術】
[0002]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。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。同時，人們正在研制無創傷性血糖測定方法和檢測儀器，并公開了多項專利，如《無創式近紅外電子血糖儀》(CN102198004A)利用紅外光源￠00?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，該發明專利的缺點是考慮的光譜范圍太廣，這樣勢必會受到來自于皮膚、水、脂肪以及蛋白質等成分的影響；《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:1000?2900nm)，采用透射式測量血糖值，其將光路分為兩路通過不同的濾光片進入人體同一部位，進行定標測量患者的血糖值。
[0003]上述的這些技術，無一例外地均測量幅度來得到對應的血糖值，但受限于其他組織(皮膚、脂肪等)的影響，使得準確度不高，為了提高準確度，降低其他組織的影響。本實用新型采用差分方式測量近紅外光幅度和相位相結合，減少其他組織的影響，從而得到準確的血糖值。
[0004]穩定性和準確性是目前無創傷血糖儀的瓶頸，也是研宄熱點和突破口。影響穩定性和準確性的原因是皮膚和皮膚下組織對信號的干擾，如何有效地排除其他細胞和組織對信號的影響是關鍵所在，本實用新型為解決上述瓶頸提供了有效途徑。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的問題是: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，具體是提高無創傷血糖儀的檢測精度，尤其是如何有效避免其他組織細胞對信號的影響。
[0006]本實用新型所提供的技術問題是這樣解決的:提供一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，其特征在于:它包括主機和耳夾探頭兩部分，其中主機部分包括激光器、準直透鏡、聚焦透鏡激光調制器、DSP信號處理器、顯示器、馬達驅動電路以及前置放大器；耳夾探頭由手柄、彈簧軸、支架及耳夾頭部前后兩側組成，耳夾頭前側包括固定外腔、透鏡、透鏡架、滑軌、微型馬達、位移柱、固定腔、超聲收發器、鍍膜玻璃以及電源線和信號線；耳夾頭后側包括聲學聚焦換能器、聚氯乙烯凝膠、耦合劑、吸聲板、金屬板以及電源線和信號線；其中主機和耳夾探頭由電源線和信號線連接，激光器、馬達驅動電路、超聲收發器以及顯示器都是由DSP信號處理器控制，超聲收發器通過信號線與DSP信號處理器連接，用于測量耳夾夾頭之間的距離；馬達驅動電路通過信號線與微型馬達連接，并且對微型馬達的步進距離進行控制，位移柱固定在微型馬達軸上，當微型馬達旋轉時，帶動透鏡架沿滑軌移動；聚焦透鏡固定在透鏡架上受到位移柱的控制，使得激光器發射的激光通過聚焦透鏡后的焦點正好與聲學聚焦換能器的焦點重合；聲學聚焦換能器與前置放大器通過信號線連接；聲學聚焦換能器將接收到的超聲信號轉化成電信號，并傳遞給前置放大器進行放大，放大后的信號通過信號線傳遞給DSP信號處理器中；DSP信號處理器將信號處理計算后的結果傳遞給顯示器進行數據顯示。
[0007]進一步地，所述的激光器是近紅外或中紅外激光器，中心波長范圍為:800?2100nmo
[0008]進一步地，所述的微型馬達可以是微型超聲馬達，也可以是微型電機馬達。
[0009]進一步地，所述的聲學聚焦超聲換能器用于檢測在測量部位的光聲信號，焦距范圍 5mm ?10mnin
[0010]本實用新型提出了一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，本實用新型的有益效果是:
[0011](I)具有無創傷檢測的能力，而且測量穩定，采用微型馬達調整測量位置，有效避免其他組織細胞對信號的影響。
[0012](2)利用聚氯乙烯凝膠和耦合劑，有效提高聲信號提取，使得測量精度達到93%以上。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型的耳夾探頭整體結構示意圖；
[0015]圖3為耳夾探頭前后側結構示意圖；
[0016]其中，11、主機；12、激光器；13、準直透鏡；14、聚焦透鏡一 ；15、激光調制器；16、DSP信號處理器；17、顯示器；18、馬達驅動電路；19、前置放大器；110、耳夾探頭；111、人耳；112、信號線和電源線；21、信號/電源線導孔；22、信號線和電源線出口 ；23、彈簧軸；24、手柄；25、耳夾頭部前側；26、耳夾頭部后側；27、支架；31、光纖；32、固定外腔；33、微型馬達；34、聚焦透鏡二 ；35、位移柱；36、固定腔；37、超聲收發器；38、透鏡架；39、滑軌；310、聲學聚焦換能器；311、聚氯乙烯凝膠；312、耦合劑；313、吸聲板；314、金屬板；315、鍍膜玻璃。
【具體實施方式】
[0017]在下文中，將參照附圖更詳細地描述本實用新型的示例性實施例。
[0018]本實用新型提出的一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，本實用新型主要特征是:它是由主機11和耳夾探頭I1兩部分組成，其中耳夾探頭110由手柄24、彈簧軸23、支架27及耳夾頭部前后兩側組成，這兩部分利用信號線連接，傳遞兩者之間的光電信號，首先將耳夾探頭110夾在被測人體部位即耳垂上；DSP信號處理器16控制超聲收發器37發射超聲信號，超聲信號穿透耳垂后被金屬板314反射，反射回來的超聲波又一次經過耳垂后到達超聲收發器37，被超聲收發器37接收轉化成電信號，該電信號被發送到DSP信號處理器16中，DSP信號處理器16通過計算超聲波發射和接收的時間差得到耳垂的厚度，即測量出耳夾頭部前側25和耳夾頭部后側26之間的距離，DSP信號處理器16根據該距離信息，比較聲學聚焦換能器310的焦距與聚焦透鏡二 34的焦距和的大小關系，根據兩者的大小關系向馬達驅動電路18發送信號，馬達驅動電路18通過信號線112驅動微型馬達33帶動位移柱35進行旋轉，旋轉的位移柱35使得透鏡架38在滑軌39上前后運動，這樣可調整固定在透鏡架38上的聚焦透鏡二 34的焦距與聲學聚焦換能器310的焦距和正好重合，這樣可有效避免其他組織細胞對聲光信號的影響。
[0019]耳夾頭部前后兩側通過支架27與手柄24連接，彈簧軸23連接前后兩側形成夾住耳朵的功能；耳夾頭部前側25和耳夾頭部前側26中的信號線和電源線112分別通過兩側的信號/電源線導孔21從信號線和電源線出口 22連接主機11。滑軌39以及微型馬達33固定在固定外腔32上，超聲收發器37固定在固定腔36上，如圖3所示。
[0020]DSP信號處理器16控制激光調制器15對激光器12進行調制，并發射調制后的激光，該激光通過準直透鏡13和聚焦透鏡一 14后耦合進入光纖31中，如圖1所示。
[0021]激光通過光纖31進入耳夾頭部前側25通過聚焦透鏡二 34，再通過鍍膜玻璃315后聚焦在人耳111 (耳垂)上，人耳111耳垂部位具有豐富的毛細血管，被調制的激光照射到毛細血管內軟細胞，由于光聲效應形成超聲波向兩邊擴散，聲學聚焦換能器310的焦點與超聲波發射源重合，超聲通過聚氯乙烯凝膠311和耦合劑312后到達聲學聚焦換能器310，被聲學聚焦換能器轉換為電信號，并通過信號線112傳遞給前置放大器19進行放大，放大后的信號送給DSP信號處理器16中；DSP信號處理器16將信號處理計算后的結果傳遞給顯示器17進行數據顯示。
[0022]其中鍍膜玻璃315的作用是使得激光器12的光波波長正好通過，避免其他光對信號的干擾；聚氯乙烯凝膠311和耦合劑312的作用是與測試部位(人耳)形成聲學匹配，將超聲信號耦合到聲學聚焦換能器310上；吸聲板313的作用是避免其他聲波進入耳夾頭部后側26被聲學聚焦換能器310接收到，避免形成背景噪聲。通過上述的方式有效提高本實用新型的穩定性。
[0023]應當理解上述的實施例僅用于說明本實用新型的技術方案而非對其限制。因此，本實用新型應該包括所有那些在所附權利要求書范圍內的改變、修改和變化。
【主權項】
1.一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，它包括主機和耳夾探頭兩部分，其中主機部分包括激光器、準直透鏡、聚焦透鏡激光調制器、DSP信號處理器、顯示器、馬達驅動電路以及前置放大器；耳夾探頭由手柄、彈簧軸、支架及耳夾頭部前后兩側組成，耳夾頭前側包括固定外腔、透鏡、透鏡架、滑動導軌、微型馬達、位移柱、固定腔、超聲收發器、鍍膜玻璃以及電源線和信號線；耳夾頭后側包括聲學聚焦換能器、聚氯乙烯凝膠、耦合劑、吸聲板、金屬板以及電源線和信號線；其中主機和耳夾探頭由電源線和信號線連接，激光器、馬達驅動電路以及顯示器都是由DSP信號處理器控制，超聲收發器通過信號線與DSP信號處理器連接，用于測量耳夾夾頭之間的距離；馬達驅動電路通過信號線與微型馬達連接，并且對微型馬達的步進距離進行控制，位移柱固定在微型馬達軸上，當微型馬達旋轉時，帶動透鏡架沿滑軌移動；聚焦透鏡固定在透鏡架上受到位移柱的控制，使得激光器發射的激光通過聚焦透鏡后的焦點正好與聲學聚焦換能器的焦點重合；聲學聚焦換能器與前置放大器通過信號線連接；聲學聚焦換能器將接收到的超聲信號轉化成電信號，并傳遞給前置放大器進行放大，放大后的信號通過信號線傳遞給DSP信號處理器中；DSP信號處理器將信號處理計算后的結果傳遞給顯示器進行數據顯示。2.根據權利要求1所述的一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，其特征在于:所述的激光器是近紅外或中紅外激光器，中心波長范圍為:800?2100nm。3.根據權利要求1所述的一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，其特征在于:所述的微型馬達可以是微型超聲馬達，也可以是微型電機馬達。4.根據權利要求1所述的一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，其特征在于:所述的聲學聚焦換能器用于檢測在測量部位的光聲信號，焦距范圍5mm?10mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種可調焦距的動態光聲無創傷血糖儀，它包括主機和耳夾探頭兩部分，其中主機部分包括激光器、準直透鏡、聚焦透鏡激光調制器、DSP微處理器、顯示器、馬達驅動電路以及前置放大器；耳夾探頭由手柄、彈簧軸、支架及耳夾頭部前后兩側組成；本實用新型的有益效果是：(1)具有無創傷檢測的能力，而且測量穩定，采用微型超聲馬達調整測量位置，有效避免其他組織細胞對信號的影響；(2)利用聚氯乙烯凝膠和耦合劑，有效提高聲信號提取，使得測量精度達到93％以上，同時使用鍍膜玻璃和吸聲板有效避免環境的影響。
【IPC分類】A61B5/1455
【公開號】CN204636382
【申請號】CN201520173079
【發明人】楊立峰
【申請人】楊立峰
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年3月26日