專(zhuān)利名稱：一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)，具體的說(shuō)，涉及一種一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，觸診是醫(yī)生在臨床診斷中不可缺少的一種手段。通過(guò)對(duì)軟組織的觸診，可以感知組織內(nèi)質(zhì)地及其粘彈性的變化，從而判斷組織的正常與否。尤其對(duì)于腫瘤組織的探察，常通過(guò)觸診感知其質(zhì)地、活動(dòng)度及與周邊關(guān)系等，以推斷腫瘤的良惡性。一般認(rèn)為軟組織質(zhì)地的變化與其病理過(guò)程有著密切關(guān)系。從生物力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，軟組織質(zhì)地變化意味著其力學(xué)特性的改變，也就是說(shuō)，當(dāng)組織發(fā)生病變時(shí)，組織的粘彈性特征會(huì)隨之而改變。因此，有學(xué)者提出對(duì)組織的力學(xué)特性即粘彈性特征進(jìn)行檢測(cè)，期望能準(zhǔn)確反映組織的質(zhì)地，而粘彈性是表征一種生物組織力學(xué)特性的重要參數(shù)，通過(guò)對(duì)生物組織的粘彈性質(zhì)的非侵入式 檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)器官(諸如肝臟，皮膚或血管)相關(guān)病變的檢測(cè)和評(píng)估，是非常重要的?，F(xiàn)有的粘彈性檢測(cè)方法主要為超聲粘彈性檢測(cè)，該方法采用靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的組織激勵(lì)方法，利用探頭或者一個(gè)探頭-擠壓板裝置，沿著探頭的縱向(軸向)壓縮組織，給組織施加一個(gè)微小的應(yīng)變。根據(jù)各種不同組織(包括正常和病理組織)的粘彈性系數(shù)(應(yīng)力/應(yīng)變)不同，當(dāng)組織受到外力或交變振動(dòng)后，其應(yīng)變(主要為形態(tài)改變)也不同，收集被測(cè)體某時(shí)間段內(nèi)的各個(gè)信號(hào)片段，利用復(fù)合互相關(guān)(CAM)方法對(duì)壓迫前后反射的回波信號(hào)進(jìn)行分析，計(jì)算組織內(nèi)部不同位置的位移，然后計(jì)算出變形程度，從而間接或直接反映其彈性模量等力學(xué)屬性的差異。該方法必須先給組織施加作用力使之形變，這也就導(dǎo)致了對(duì)于接收的超聲波數(shù)據(jù)而言，其參考點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的，而且檢測(cè)時(shí)超聲觸頭施加在介質(zhì)上的壓力大小以及探頭是否垂直于介質(zhì)都將影響測(cè)量的結(jié)果。實(shí)際操作中，檢測(cè)結(jié)果很容易受到操作者主觀因素的影響，從而導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程中的結(jié)果差異性較大。此外，這種作用方式是施加于整個(gè)組織，而非只針對(duì)待測(cè)的特定區(qū)域，這樣，特定區(qū)域周?chē)M織的運(yùn)動(dòng)和形變也會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，利用光聲方法檢測(cè)組織彈性在我國(guó)已有報(bào)道，如2011年9月7日公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利光聲彈性成像方法與裝置，申請(qǐng)人華南師范大學(xué)，申請(qǐng)日2011年I月14日，申請(qǐng)?zhí)?01110008213，采用了強(qiáng)度調(diào)制的連續(xù)光源激發(fā)產(chǎn)生超聲信號(hào)，通過(guò)測(cè)量該信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間的相位差并逐點(diǎn)掃描可以重建出檢測(cè)樣品的彈性分布圖像。但在上述方法中，光聲激發(fā)和聲信號(hào)的接收未能實(shí)現(xiàn)同軸共焦結(jié)構(gòu)，因此光聲激發(fā)與檢測(cè)的效率不高，降低了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。而且上述方法為對(duì)向檢測(cè)模式，缺乏實(shí)際操作的方便性，不利于對(duì)在體組織進(jìn)行粘彈性測(cè)量，實(shí)際推廣應(yīng)用收到了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)激光照射待測(cè)組織，依據(jù)待測(cè)組織產(chǎn)生聲波的快慢準(zhǔn)確判斷組織粘彈性的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，包括半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器、函數(shù)發(fā)生器、測(cè)量盒、聚焦透鏡、直角棱鏡組、超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置；沿著激光的傳播方向，半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器和測(cè)量盒依次設(shè)置；測(cè)量盒內(nèi)，激光的入口、聚焦透鏡、直角棱鏡組和激光的出口依次設(shè)置在一條直線上，激光通過(guò)直角棱鏡組后，沿原方向傳播；測(cè)量盒內(nèi)，沿著聲波的傳播方向，激光的出口、直角棱鏡組和超聲換能器依次設(shè)置，聲波通過(guò)直角棱鏡組后轉(zhuǎn)向；超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置依次電連接；函數(shù)發(fā)生器分別與電光調(diào)制器和鎖相放大器相接。采用這種結(jié)構(gòu)后，半導(dǎo)體激光器發(fā)出具有特定波長(zhǎng)的連續(xù)激光，入射至電光調(diào)制器中，電光調(diào)制器根據(jù)由函數(shù)發(fā)生器輸入的正弦波形信號(hào)對(duì)連續(xù)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，其調(diào)制頻率等同于由函數(shù)發(fā)生器輸入信號(hào)的頻率，由此得到正弦波激光，正弦波激光經(jīng)測(cè)量盒內(nèi)的透鏡聚焦到待測(cè)組織，產(chǎn)生聲波，對(duì)于粘彈系數(shù)不同的組織，其產(chǎn)生的聲波發(fā)射的快慢不同，聲波信號(hào)通過(guò)直角棱鏡組反射轉(zhuǎn)向后，經(jīng)超聲換能器接收轉(zhuǎn)為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)前置信號(hào)放大器放大后，通 過(guò)鎖相放大器提取電信號(hào)與正弦波調(diào)制信號(hào)的相位差，即間接得到聲波延遲發(fā)射的時(shí)間，數(shù)據(jù)采集裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出待測(cè)組織的粘彈性。通常粘彈性越高，延遲產(chǎn)生聲波的時(shí)間越長(zhǎng)，即相位差越大。采用這種結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)效果準(zhǔn)確，可對(duì)待測(cè)組織的粘彈性實(shí)時(shí)、及時(shí)的檢測(cè)，是一種無(wú)創(chuàng)檢測(cè)過(guò)程。之所以說(shuō)檢測(cè)效果準(zhǔn)確，主要是激光的靈敏性較好，而且測(cè)量過(guò)程中，待測(cè)組織非運(yùn)動(dòng)的，即照射待測(cè)組織的光斑位置固定。測(cè)量盒為封閉容器，整個(gè)貼有聲吸收材料層；激光的入口位于測(cè)量盒的一端，激光的出口位于測(cè)量盒的另一端；直角棱鏡組緊靠激光的出口，包括兩塊反射斜面相互貼合的直角棱鏡，貼合面與聲波的傳播方向呈45度、與超聲換能器的軸向呈135度,貼合面抹有可透光的聲反射層。采用這種結(jié)構(gòu)后，聲吸收材料層可有效隔絕外部無(wú)用聲波，保證超聲換能器僅接收待測(cè)組織發(fā)射的聲波，使得最終檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠；直角棱鏡組的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不影響去程激光沿原路傳播，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)回程聲波的轉(zhuǎn)向傳播。測(cè)量盒的材料是有機(jī)玻璃，聲吸收材料層位于測(cè)量盒的內(nèi)壁；激光的出口處設(shè)有透光保護(hù)膜，透光保護(hù)膜內(nèi)側(cè)緊貼直角棱鏡組，外側(cè)緊貼待測(cè)組織；超聲換能器通過(guò)耦合液緊貼于直角棱鏡組旁。采用這種結(jié)構(gòu)后，透光保護(hù)膜緊貼待測(cè)組織即可完成測(cè)量，保護(hù)設(shè)備的同時(shí)，便于操作。有機(jī)玻璃的材料為聚甲基丙烯酸甲酯；透光保護(hù)膜的材料為聚苯乙烯；聲反射層的材料為硅油。采用這種結(jié)構(gòu)后，聚苯乙烯能有效地傳導(dǎo)激光和聲波，并能隨著擠壓而變形，能和待測(cè)組織無(wú)間隙地貼在一起而沒(méi)有壓迫感；聲反射層需要透光，同時(shí)需要和直角棱鏡的材質(zhì)玻璃有聲阻抗的差異，可選擇硅油或水等，當(dāng)選擇硅油時(shí)，由于它和玻璃的折射率差不多，對(duì)激光的影響較小，能達(dá)到較好的透光和聲波反射效果。半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光的波長(zhǎng)范圍為近紅外光譜區(qū)780nm IlOOnm ;電光調(diào)制器的調(diào)制頻率為IOkHZ 10MHZ。采用這種結(jié)構(gòu)后，即選擇優(yōu)選范圍的參數(shù)，可對(duì)應(yīng)于大部分生物組織的光的吸收波長(zhǎng)，使得本光聲檢測(cè)儀適用于大部分的生物組織，能取得較好的檢測(cè)效果。一般來(lái)說(shuō)，激光的波長(zhǎng)最好選擇使得待測(cè)組織的光吸收量最大的值，以獲得更準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于頻率的選擇，主要依據(jù)儀器中各組成部分的檢頻性能，一般選高頻率會(huì)對(duì)檢測(cè)的準(zhǔn)確性造成一定的影響。半導(dǎo)體激光器與電光調(diào)制器之間、電光調(diào)制器與測(cè)量盒之間通過(guò)光纖連接；電光調(diào)制器的激光進(jìn)入處設(shè)有準(zhǔn)直透鏡。采用這種結(jié)構(gòu)后，準(zhǔn)直透鏡對(duì)光纖輸出的發(fā)散的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，使得發(fā)散的光束變?yōu)槠叫械墓馐?，為電光調(diào)制做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)采集裝置包括裝有數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡與鎖相放大器相接；計(jì)算機(jī)與一臺(tái)通過(guò)圖形化顯示粘彈性變化的顯示屏相接。采用這種結(jié)構(gòu)后，數(shù)據(jù)采集卡接收數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出待測(cè)組織的粘彈性，顯示屏則實(shí)時(shí)定量圖形化顯示粘彈性變化，檢測(cè)過(guò)程可直觀顯示。一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀還包括安裝在測(cè)量盒內(nèi)的平移裝置，聚焦透鏡通過(guò)平移裝置在激光的入口和直角棱鏡組之間移動(dòng)。采用這種結(jié)構(gòu)后，聚焦透鏡平移，即可調(diào)節(jié)激光的聚焦位置，焦點(diǎn)與待測(cè)組織越接近，激光的利用率越高，同時(shí)得到的信號(hào)強(qiáng)度越大，檢測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確。
組織粘彈性的光聲檢測(cè)方法，包括如下步驟a.定波長(zhǎng)的激光發(fā)出后，用正弦波信號(hào)對(duì)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制得到正弦波激光；b.正弦波激光經(jīng)聚焦透鏡后，穿過(guò)直角棱鏡組聚焦到待測(cè)組織，其中直角棱鏡組不改變正弦波激光的傳播方向；c.正弦波激光激發(fā)待測(cè)組織發(fā)出正弦波聲波，正弦波聲波經(jīng)直角棱鏡組反射后，到達(dá)超聲換能器；d.超聲換能器將正弦波聲波信號(hào)轉(zhuǎn)為正弦波電信號(hào)，正弦波電信號(hào)經(jīng)放大后，到達(dá)鎖相放大器，由鎖相放大器提取正弦波激光信號(hào)與正弦波電信號(hào)的相位差依據(jù)相位差的大小，由數(shù)據(jù)采集裝置得出待測(cè)組織的粘彈性。采用這種方法后，操作過(guò)程簡(jiǎn)單方便，測(cè)量效果準(zhǔn)確，可對(duì)待測(cè)組織的粘彈性實(shí)時(shí)、及時(shí)的檢測(cè)，是一種無(wú)創(chuàng)檢測(cè)過(guò)程。調(diào)節(jié)聚焦透鏡的位置從而調(diào)節(jié)正弦波激光的聚焦位置，當(dāng)鎖相放大器顯示正弦波電信號(hào)的幅值最大時(shí)，處于對(duì)待測(cè)組織檢測(cè)的最佳效果狀態(tài)。采用這種方法后，可調(diào)節(jié)激光的聚焦位置，焦點(diǎn)與待測(cè)組織越接近，激光的利用率越高，同時(shí)得到的信號(hào)強(qiáng)度越大，檢測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確?？偟恼f(shuō)來(lái)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)I、利用高度聚焦的激光進(jìn)行檢測(cè)，相對(duì)于傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)，光聲檢測(cè)具有更高的測(cè)量精度和靈敏度。2、本發(fā)明利用直角棱鏡組將聲波激發(fā)源與超聲換能器形成共焦結(jié)構(gòu)，即可將光焦點(diǎn)和聲焦點(diǎn)設(shè)于同一點(diǎn)處，極大的提高了聲波信號(hào)的激發(fā)和接收效率。3、本發(fā)明對(duì)于接收到的聲波信號(hào)具有自動(dòng)識(shí)別功能，阻隔由環(huán)境因素引入的噪聲信號(hào)，從而保證本發(fā)明具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)性。具體的說(shuō)，運(yùn)用了鎖相放大器進(jìn)行檢測(cè)，而鎖相放大器利用外差式振蕩技術(shù)，將被檢測(cè)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)做乘法運(yùn)算，可以除去噪聲信號(hào)的干擾，最終得到聲波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)的相位差。4、本發(fā)明采用便宜的半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)光聲粘彈性檢測(cè)，整體儀器的造價(jià)相對(duì)較低，易于應(yīng)用推廣。


圖I是一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀的組成示意圖。圖2是測(cè)量盒的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是實(shí)施例一中采用一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀對(duì)不同物質(zhì)檢測(cè)的粘彈性對(duì)比圖。圖4是實(shí)施例二中采用一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀對(duì)瓊脂檢測(cè)的粘彈性對(duì)比圖。其中，I為半導(dǎo)體激光器，2為光纖，3為電光調(diào)制器，4為函數(shù)發(fā)生器，5為測(cè)量盒，6為聚焦透鏡，7為直角棱鏡組，8為超聲換能器，9為前置信號(hào)放大器，10為鎖相放大器，11為計(jì)算機(jī)，12為準(zhǔn)直透鏡，13為光纖頭，14為透光保護(hù)膜，15為聲吸收材料層，16為待測(cè)組織，17為正弦波激光，18為正弦波聲波。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例一圖I和圖2所示，本發(fā)明一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀包括半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器、函數(shù)發(fā)生器、測(cè)量盒、聚焦透鏡、直角棱鏡組、超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集裝置、準(zhǔn)直透鏡和兩條光纖；沿著激光的傳播方向，半導(dǎo)體激光器、光纖、準(zhǔn)直透鏡、電光調(diào)制器、光纖和測(cè)量盒依次設(shè)置；測(cè)量盒內(nèi)，激光的入口、聚焦透鏡、直角棱鏡組和激光的出口依次設(shè)置在一條直線上，激光通過(guò)直角棱鏡組后，沿原方向傳播；測(cè)量盒內(nèi)，沿著聲波的傳播方向，激光的出口、直角棱鏡組和超聲換能器依次設(shè)置，聲波通過(guò)直角棱鏡組后轉(zhuǎn)向；超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置依次電連接；函數(shù)發(fā)生器分別與電光調(diào)制器和鎖相放大器相接。半導(dǎo)體激光器可發(fā)出固定波長(zhǎng)的連續(xù)激光，調(diào)節(jié)其參數(shù)，即可控制激光的波長(zhǎng)，本實(shí)施例中的激光波長(zhǎng)為808nm的連續(xù)激光。電光調(diào)制器選用美國(guó)conoptics公司的產(chǎn)品，型號(hào)為M-360,用于調(diào)節(jié)激光的強(qiáng)度。函數(shù)發(fā)生器為泰克公司的產(chǎn)品，與電光調(diào)制器相接后，使得電光調(diào)制器按照正弦波的信號(hào)調(diào)節(jié)激光的強(qiáng)度，本實(shí)施例中，其輸出信號(hào)設(shè)定為頻率為50Khz的正弦波形信號(hào)。測(cè)量盒為封閉容器，材料為聚甲基丙烯酸甲酯，整個(gè)內(nèi)壁均貼有聲吸收材料層。圖2所示，激光的入口位于測(cè)量盒的上端，激光的出口位于測(cè)量盒的下端；直角棱鏡組緊靠激光的出口，包括兩塊反射斜面相互貼合的直角棱鏡，貼合面與聲波的傳播方向呈45度、與超聲換能器的軸向呈135度,貼合面抹有可透光的聲反射層,材料為娃油。激光的入口處設(shè)有光纖頭，將光纖傳輸?shù)募す庖渣c(diǎn)光源的形式發(fā)出。激光的出口處設(shè)有透光保護(hù)膜，材料為聚苯乙烯，透光保護(hù)膜內(nèi)側(cè)緊貼直角棱鏡組，外側(cè)緊貼待測(cè)組織；超聲換能器通過(guò)耦合液緊貼于直角棱鏡組旁。聚焦透鏡用于將點(diǎn)光源發(fā)射的激光聚焦于焦點(diǎn)，聚焦透鏡通過(guò)安裝在測(cè)量盒內(nèi)的平移裝置，在激光的入口和直角棱鏡組之間移動(dòng)，以調(diào)整激光聚焦的位置。平移裝置可采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，即可帶動(dòng)齒條平移，進(jìn)而帶動(dòng)與齒條相對(duì)固定的聚焦透鏡平移。超聲換能器為單元或多元超聲換能器，固定于測(cè)量盒內(nèi)，用于接收直角棱鏡組反射回來(lái)的聲波信號(hào)，并將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。直角棱鏡組和超聲換能器一體化封裝于
測(cè)量盒內(nèi)。
前置信號(hào)放大器用于將電信號(hào)放大，為后續(xù)的數(shù)據(jù)比較做準(zhǔn)備。鎖相放大器接收前置信號(hào)放大器發(fā)來(lái)的電信號(hào)(即正弦波聲波信號(hào))，并接收函數(shù)發(fā)生器發(fā)來(lái)的正弦波信號(hào)(即正弦波激光信號(hào))，比較正弦波激光信號(hào)和正弦波聲波信號(hào)的相位差，即可測(cè)得待測(cè)組織在受到激光照射后，聲波延遲發(fā)射的時(shí)間。數(shù)據(jù)采集裝置包括裝有數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡與鎖相放大器相接；計(jì)算機(jī)與一臺(tái)通過(guò)圖形化顯示粘彈性變化的顯示屏相接。數(shù)據(jù)處理軟件為L(zhǎng)ABVIEff數(shù)據(jù)采集控制程序和數(shù)據(jù)處理MATLAB程序，將數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)顯示屏定量圖形化顯示組織粘彈性變化。計(jì)算機(jī)可以選用P4微機(jī)，內(nèi)存在128M以上。待測(cè)組織是將脂肪、肌肉、肝臟等具有不同粘彈性的生物組織置于同一平面內(nèi)。組織粘彈性的光聲檢測(cè)方法，包括如下步驟a.半導(dǎo)體激光器發(fā)出定波長(zhǎng)的激光，準(zhǔn)直透鏡將激光變?yōu)槠叫泄馐?，函?shù)發(fā)生器向電光調(diào)制器發(fā)出正弦波信號(hào)，電光調(diào)制器用 正弦波信號(hào)對(duì)激光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制得到正弦波激光；b.正弦波激光從光纖頭以點(diǎn)光源的形式發(fā)出，經(jīng)聚焦透鏡后，穿過(guò)直角棱鏡組聚焦到待測(cè)組織，聚焦后的光斑為I平方毫米，其中直角棱鏡組不改變正弦波激光的傳播方向；c.正弦波激光激發(fā)待測(cè)組織后，待測(cè)組織延遲發(fā)出正弦波聲波，正弦波聲波經(jīng)直角棱鏡組反射90度后，到達(dá)超聲換能器；d.超聲換能器將正弦波聲波信號(hào)轉(zhuǎn)為正弦波電信號(hào)，正弦波電信號(hào)經(jīng)前置信號(hào)放大器放大后，到達(dá)鎖相放大器，由鎖相放大器提取正弦波激光信號(hào)(由函數(shù)發(fā)生器輸入)與正弦波電信號(hào)的相位差，即間接得到正弦波激光信號(hào)和正弦波聲波信號(hào)的相位差，從而得到聲波的延遲發(fā)射時(shí)間；e.數(shù)據(jù)采集卡采集該相位差數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件分析計(jì)算，得出待測(cè)組織的粘彈性，在顯示屏中顯示出來(lái)，同時(shí)計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存相應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)平移裝置調(diào)節(jié)聚焦透鏡的位置從而調(diào)節(jié)正弦波激光的聚焦位置，當(dāng)鎖相放大器顯示正弦波電信號(hào)的幅值最大時(shí)，處于對(duì)待測(cè)組織檢測(cè)的最佳效果狀態(tài)。每次測(cè)試前，均可先對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整，確保其處于最佳測(cè)試狀態(tài)。按照上述檢測(cè)方法對(duì)待測(cè)樣品的脂肪、肌肉、肝臟幾種不同的物質(zhì)的依次檢測(cè)，對(duì)上述幾種物質(zhì)檢測(cè)采集到的相位差數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以確定其粘彈性的差異(如圖3所示)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出本發(fā)明的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀能夠測(cè)量不同物質(zhì)的粘彈性的差異。實(shí)施例二采用實(shí)施例一的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)待測(cè)物體的粘彈性檢測(cè)，包括以下步驟(I)用5g瓊脂與95g水混合，煮沸后，構(gòu)成待測(cè)組織，固定于透光保護(hù)膜下方。(2)半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)電光調(diào)制器后被調(diào)制成強(qiáng)度以50Khz的頻率成正弦變化的正弦波激光，照射到待測(cè)組織表面。(3)超聲換能器實(shí)時(shí)接收待測(cè)組織發(fā)射的正弦波聲波信號(hào)，并將正弦波聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦波電信號(hào)，正弦波電信號(hào)經(jīng)過(guò)前置信號(hào)放大器放大，最后由鎖相放大器檢頻和計(jì)算相位差，由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存待測(cè)組織的相位差值，利用LABVIEW軟件實(shí)時(shí)顯示待測(cè)組織的粘彈性變化。由圖4可以看出本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)顯示瓊脂冷卻過(guò)程中隨時(shí)間的粘彈性變化。本實(shí)施例未提及部分同實(shí)施例一。
用該儀器對(duì)病人的組織進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只需用該儀器的透光保護(hù)膜部位緊貼組織表面，再通過(guò)平移裝置調(diào)節(jié)聚焦透鏡的距離，當(dāng)顯示的正弦波電信號(hào)的幅值最大時(shí)，處于對(duì)待測(cè)組織檢測(cè)的最佳效果狀態(tài)，即可開(kāi)始檢測(cè)。檢測(cè)到粘彈性數(shù)據(jù)信息后，即可根據(jù)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行器官病變的檢測(cè)和評(píng)估。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于包括半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器、函數(shù)發(fā)生器、測(cè)量盒、聚焦透鏡、直角棱鏡組、超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置；沿著激光的傳播方向，半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器和測(cè)量盒依次設(shè)置；測(cè)量盒內(nèi)，激光的入口、聚焦透鏡、直角棱鏡組和激光的出口依次設(shè)置在一條直線上，激光通過(guò)直角棱鏡組后，沿原方向傳播；測(cè)量盒內(nèi)，沿著聲波的傳播方向，激光的出口、直角棱鏡組和超聲換能器依次設(shè)置，聲波通過(guò)直角棱鏡組后轉(zhuǎn)向；超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置依次電連接；函數(shù)發(fā)生器分別與電光調(diào)制器和鎖相放大器相接。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于所述測(cè)量盒為封閉容器，整個(gè)貼有聲吸收材料層；激光的入口位于測(cè)量盒的一端，激光的出口位于測(cè)量盒的另一端；直角棱鏡組緊靠激光的出口，包括兩塊反射斜面相互貼合的直角棱鏡，貼合面與聲波的傳播方向呈45度、與超聲換能器的軸向呈135度,貼合面抹有可透光的聲反射層。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于所述測(cè)量盒的材料是有機(jī)玻璃，聲吸收材料層位于測(cè)量盒的內(nèi)壁；激光的出口處設(shè)有透光保護(hù)膜，透光保護(hù)膜內(nèi)側(cè)緊貼直角棱鏡組，外側(cè)緊貼待測(cè)組織；超聲換能器通過(guò)耦合液緊貼于直角棱鏡組芳。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于所述有機(jī)玻璃的材料為聚甲基丙烯酸甲酯；透光保護(hù)膜的材料為聚苯乙烯；聲反射層的材料為硅油。
5.按照權(quán)利要求I所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于所述半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光的波長(zhǎng)范圍為近紅外光譜區(qū)780nm IlOOnm ;電光調(diào)制器的調(diào)制頻率為 IOkHZ 10MHZ。
6.按照權(quán)利要求I所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于所述半導(dǎo)體激光器與電光調(diào)制器之間、電光調(diào)制器與測(cè)量盒之間通過(guò)光纖連接；電光調(diào)制器的激光進(jìn)入處設(shè)有準(zhǔn)直透鏡。
7.按照權(quán)利要求I所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集裝置包括裝有數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡與鎖相放大器相接；計(jì)算機(jī)與一臺(tái)通過(guò)圖形化顯示粘彈性變化的顯示屏相接。
8.按照權(quán)利要求I所述的一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，其特征在于它還包括安裝在測(cè)量盒內(nèi)的平移裝置，聚焦透鏡通過(guò)平移裝置在激光的入口和直角棱鏡組之間移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便攜式無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)光聲粘彈檢測(cè)儀，包括半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器、函數(shù)發(fā)生器、測(cè)量盒、聚焦透鏡、直角棱鏡組、超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置；沿激光的傳播方向，半導(dǎo)體激光器、電光調(diào)制器和測(cè)量盒依次設(shè)置；測(cè)量盒內(nèi)，激光的入口、聚焦透鏡、直角棱鏡組和激光的出口設(shè)置在一條直線上；測(cè)量盒內(nèi)，沿聲波的傳播方向，激光的出口、直角棱鏡組和超聲換能器依次設(shè)置；超聲換能器、前置信號(hào)放大器、鎖相放大器和數(shù)據(jù)采集裝置依次電連接；函數(shù)發(fā)生器分別與電光調(diào)制器和鎖相放大器相接。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更高的測(cè)量精度和靈敏度、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，屬于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N21/17GK102879335SQ201210363738
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者邢達(dá), 趙岳, 楊思華 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)