一种基于多波长发光二极管阵列的血脂光声检测装置的制作方法

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本实用新型涉及一种血脂光声检测装置，具体为一种基于多波长发光二极管阵列的血脂光声检测装置。


背景技术：

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高血脂病是一种常见的疾病，目前我国的血脂异常人数为1.9亿人，患病率为18.9％。高血脂因早期没有明显的症状，常常不被人重视，但它对人体的损伤是巨大的。高血脂可加速动脉粥样硬化，引起心脑血管疾病，肾脏病等疾病，严重危害人们的健康。
[0003]
高血脂患者目前没有完全根除的治疗方案，只能通过合理饮食，早期检测，药物控制和有创手术来进行预防和治疗，但是药物控制和有创手术都对人体有一定的伤害，特别是有创手术对人体的损害是不可逆转的，因此早期的血脂检测对高血脂患者是非常重要的。目前市场上还没有无创血脂检测仪，只能通过抽取血液化验来检测血脂含量，这种有创检测的方法增加了患者的痛苦并且有伤口感染的风险，因此一种可靠的无创血脂检测技术具有非常好的市场前景。光声无创血脂检测具有光学高灵敏度和声学高穿透性的特点，可用于无创血脂检测。
[0004]
本实用新型涉及的光声无损血脂检测是一种基于光声效应的无损检测技术。利用特定发色团(胆固醇或甘油三脂)吸收特征波长的光能，热胀冷缩后产生光声信号，采集光声信号的峰峰值建立一个数据库，经过机器学习训练模型预测血脂浓度，从而最终建立一个预测模型。将系统采集到的光声信号输入这个模型我们可以得到人体的血脂浓度值。


技术实现要素：

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本实用新型的目的在于提供一种基于多波长发光二极管阵列的血脂光声检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
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为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于多波长发光二极管阵列的血脂光声检测装置，包括三维平台，激发光源模块，样品平台，超声换能器，低通滤波器，信号放大器，数据采集卡，计算机和电机驱动电路，所述激发光源模块包括发光二极管阵列、准直透镜和聚焦透镜；所述激发光源模块的下方设有样品平台，所述样品平台底部固定有超声换能器，所述超声换能器连接所述低通滤波器，所述低通滤波器连接所述信号放大器，所述信号放大器连接所述数据采集卡，所述数据采集卡连接所述计算机，所述计算机连接所述电机驱动电路，所述电机驱动电路连接所述三维平台，所述三维平台固定连接激发光源模块，所述发光二极管阵列设置在所述准直透镜上方，所述聚焦透镜设置在所述准直透镜下方，所述发光二极管阵列、所述准直透镜和所述聚焦透镜处于一条垂直中心线上。
[0007]
进一步的，所述超声换能器为单元探头、环阵或面阵探头。
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进一步的，所述准直透镜镜可由一个或多个透镜组合而成。
[0009]
进一步的，所述发光二极管阵列由四个不同波长和功率的led组成，四个所述发光二极管的波长和功率分别为532nm/10.2nw,760nm/6.5nw，920nm/9.6nw和960nm/10.6nw。
[0010]
进一步的，所述聚焦透镜的焦距为980mm，所述聚焦透镜为thorlabs的la1474。
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本实用新型的有益效果：
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1、本实用新型采用的是发光二极管阵列作为光源，其价格低廉，体积较小，结构紧凑，能提供多个波段的光束。
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2、本实用新型采用前向模式，将准直透镜，聚焦透镜和发光二极管阵列设置于一个垂直方向上，并调节三维平台使激光聚焦在手背静脉血官中，让超声换能器充分地接收到微弱的光声信号，增加系统的探测灵敏度。
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3.本实用新型不仅可以实现离体和在体血脂含量的检测，还可实现血脂光声信号的数据处理和预测模型的建立。
附图说明
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图1为本实用一种基于多波长发光二极管阵列的血脂光声检测装置结构示意图；
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图中：1-发光二极管阵列；2-准直透镜；3-聚焦透镜；4-三维平台；5-激发光源模块；6-样品平台；7-超声换能器；8-低通滤波器；9-信号放大器；10-数据采集卡；11-计算机；12-电机驱动电路。
具体实施方式
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下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]
请参阅图1，本实用新型提供的一种实施例：一种基于多波长发光二极管阵列的血脂光声检测装置，包括三维平台4，激发光源模块5，样品平台6，超声换能器7，低通滤波器8，信号放大器9，数据采集卡10，计算机11和电机驱动电路12，所述激发光源模块5包括发光二极管阵列1、准直透镜2和聚焦透镜3，所述激发光源模块5的下方设有样品平台6，所述样品平台6底部固定有超声换能器7，所述超声换能器7连接所述低通滤波器8，所述低通滤波器8连接所述信号放大器9，所述信号放大器9连接所述数据采集卡10，所述数据采集卡10连接所述计算机11，所述计算机11连接所述电机驱动电路12，所述电机驱动电路12连接所述三维平台4，所述三维平台4固定连接激发光源模块5，所述发光二极管阵列1设置在所述准直透镜2上方，所述聚焦透镜3设置在所述准直透镜2下方，所述发光二极管阵列1、所述准直透镜2和所述聚焦透镜3处于一条垂直中心线上。
[0019]
进一步的，所述超声换能器7为为单元探头、环阵或面阵探头。
[0020]
进一步的，所述准直透镜3为单个透镜或多个透镜组合而成。
[0021]
进一步的，所述发光二极管阵列1由四个不同波长和功率的发光二极管组成，四个所述发光二极管的波长和功率分别为532nm/10.2nw,760nm/6.5nw，920nm/9.6nw和960nm/10.6nw。
[0022]
进一步的，所述聚焦透镜3的焦距为980mm，所述聚焦透镜3为thorlabs的la1474。
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本实例具体操作步骤：
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(1)将待测样品放在样品平台上6，打开计算机11、激发光源模块5，信号放大器9和
三维平台4；
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(2)发光二极管阵列1发出脉冲激光，经准直透镜2准直后再经聚焦透镜3聚焦，经调整的光线均匀度优于92％，焦点光斑直径约为150um，然后照射在样品平台6上的手背静脉血管上激发光声信号；
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(3)手背静脉血管上产生的光声信号被超声换能器7接收，然后经低通滤波器8滤波，再经信号放大器9放大，滤波放大后的电压信号经数据采集卡10采集后由总线传输至计算机11，再经计算机11上做进一步的数据分析和处理，得到血脂光声信号的峰峰值；计算机11也可反向控制数据采集卡10的采集频率
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(4)计算机11通过电机驱动电路12驱动三维平台4带动激发光源模块5，做激光扫描，得到手背不同位置血脂光声信号的峰峰值；发光二极管阵列1可发出不同的波长，使系统在不同波长下工作，得到多组血脂光声信号，从而建立最优的预测模型；
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(5)得到的数据基于深度学习建立预测模型，根据波长，温度和光声信号峰峰值能预测人体血脂浓度的测量值。
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对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。