一种复合型光声无损动态血糖检测仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于医学检测糖尿病患者血糖水平的测量仪，具体涉及一种复合 型光声无损动态血糖检测仪。
【背景技术】
[0002] -种无创伤，连续可测，便携式的动态血糖检测仪已经成为当前血糖仪发展趋势。 国际糖尿病联合会发布的《糖尿病地图》显示，2013年全球约有3. 82亿成年人患有糖尿病， 而我国已成为全球糖尿病患者最多的国家，总糖尿病患病人数将近一亿，糖尿病前期人数 达1. 5亿左右。而糖尿病患者为了控制其病情发展，需要不间断地进行测量其血糖水平，以 达到使得血糖值保持在正常范围的目的。
[0003] 而目前临床上常用的血糖测试仪均为创伤性的，给患者带来一定的痛苦。同时， 我们注意到众多企业正在研制无创伤性血糖测定方法和检测仪器，其中不乏国际巨头大企 业，例如Microsoft, Google, Samsung在最近几年提出和开展无创伤血糖仪的研发，无创伤 血糖仪一旦研发成功，对于现行"血糖仪免费、靠试纸赚钱"的模式将是革命性的进步。
[0004] 另一方面，我们注意到目前已经公开了多项关于无创血糖仪的发明专利，如《无创 式近红外电子血糖仪》(CN102198004A)利用红外光源（600~2500nm)透射手指，根据血糖 的吸收光谱，利用神经网络的混合专家算法对红外传感阵列中各传感器的信号进行加权平 均后得到血糖值；《无创伤性血糖监测仪》（CN201295231Y)是通过与患者皮肤接触的两个 电极测量患者的电容量从而得到患者的血糖值；《无创伤自测血糖仪》（CN1271562A)是利 用红外光发射管作为红外光源（波长 ：1〇〇〇~2900nm)，采用透射式测量血糖值。
[0005] 申请号为200710304706. 7的中国专利公开了一种无创血糖快速检测的方法和装 置，它采用的是脉冲激光，测量是使用光声效应和光散射效应进行，采用脉冲激光成本较 高，而且其也无法解决血糖检测受环境影响的问题。
[0006] 以上方法采用的红外光谱法，受干扰严重，对环境要求高。受到环境温度的影响 大。无创血糖仪为何没迟迟不能研发成功，究其原因是两个方面：（1)稳定性和准确性是目 前无创伤血糖仪的瓶颈（2)无创伤动态血糖检测仪检测受环境影响大。
【发明内容】
[0007] 本发明目的是提供一种用于医学检测糖尿病患者血糖水平的无创伤测量仪，解决 无创伤血糖仪的受环境影响大，尤其是受到其他组织液的影响的问题。
[0008] 本发明的技术方案为：一种复合型光声无损动态血糖检测仪，它包括激光器、激光 准直单元、聚焦透镜组、冷却单元、手指固定腔、压电换能器阵列、激光调制器、DSP微处理 器、显示模块、锁相放大器和前置放大器；冷却单元附着在手指固定腔上；激光器、激光准 直单元、聚焦透镜组在同一个平面内；
[0009] 激光器受到激光调制器的调制，将DSP微处理器产生的啁啾信号加载到激光光束 上，同时将啁啾信号作为参考信号发送给锁相放大器；带有啁啾信号的激光光束通过激光 准直单元后，入射到聚焦透镜组，使得激光光束聚焦到手指固定腔内，光能量被放置在手指 固定腔内的皮肤组织吸收后，由于光声效应形成超声波，压电换能器阵列探测到超声波，将 声信号转换成电信号，前置放大器将压电换能器阵列采集到的电信号放大，输入到锁相放 大器进行检测，得到对应频率的光声信号强度。
[0010] 进一步地，激光器受到激光调制器的调制，将频率范围为ο. 3M~IlMHz的啁啾信 号调制到激光器，生成周期性光强波动。
[0011] 进一步地，压电换能器阵列由至少两个不同中心频率的声学聚焦换能器组成，其 检测声波频率覆盖频率范围为〇. 3M~11MHz，同时声学聚焦换能器的焦距相同，它们的焦 点与激光器入射光位置重合，正好落在入射激光的焦平面上。
[0012] 进一步地，冷却单元由珀耳帖致冷元件和温度传感器组成，对手指固定腔进行温 度调节，使得其工作温度为15±0. 2°C。
[0013] 进一步地，手指固定腔主要由光学透镜、玻璃挡板和衬底组成，形成声学谐振腔。
[0014] 进一步地，所述的激光器为中心波长为980nm的近红外半导体连续波激光器。
[0015] 本发明采用的是连续波激光器使用啁啾信号进行调制，相对于脉冲激光器，连 续激光器除了价格便宜，我们的调制方式使得光声信号频谱丰富，即可以覆盖0.3M~ IlMHz的信号；而且研究发现测量部位温度每升高0. 1°C引起的光强与葡萄糖浓度降低 3.68mmol/L相当（参考文献：刘蓉等.天津大学学报.Vol.41No. 12008)，这样温控是非常 重要的，可提高精度，避免使用激光后引入人为误差。
[0016] 以现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] (1)基于啁啾调制信号和压电换能器阵列，具有获得血糖指纹特性的能力，而且结 构简单，测量精度达到96. 5%以上。
[0018] (2)同时有效控制被测部位温度变化，从而有效避免环境的影响。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的结构示意图；
[0020] 图2为手指控制腔结构示意图；
[0021] 图3为本发明使用的啁啾信号图；
[0022] 图4为依据本发明系统得到的去离子水与血糖溶液（500mmol/L)光声谱图；
[0023] 图5为本发明米用激光波长为980nm时，I型糖尿病人血糖密度与光声信号值测 量随时间的关系图。
[0024] 图6为本发明米用激光波长为980nm时，II型糖尿病人血糖密度与光声信号值测 量随时间的关系图。
[0025] 图7为对于多次测量，血糖密度与光声信号值的线性耦合关系。
[0026] 图中，11为激光器，12为激光准直单元，13为聚焦透镜组，14为冷却单元