基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法及装置，该方法在磁光偏转效应基础上，将盛装血糖溶液的样品试管置于磁约束体形成的磁腔中，在磁约束体的作用下，增大血糖的旋光偏转角，使用光强计检测检偏器之后的光强；通过旋转检偏器，使磁腔中带有样品试管时的光强与无样品试管时的光强保持一致，通过绝对式编码器测量检偏器偏转的角度，从而实现样品试管中血糖浓度的检测。本发明专利技术检测速度快，检测精度高，稳定可靠，为我国生物医学、临床医学等领域提供了技术基础并带来了巨大的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法及装置
本专利技术涉及溶液浓度检测
，尤其涉及一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法及装置。
技术介绍
随着激光器的专利技术，光在人类世界的舞台上发挥着重要作用，尤其在光与生命科学、医学相结合的领域，有很多光学技术为人类健康服务，比如光学医疗诊断、光学影像、人体成分的光谱检测技术等。目前，血糖浓度的常规检测是通过手指针刺和静脉采血等，该方式给患者带来一定的心理和经济负担，甚至导致二次感染，因此血糖无损检测技术倍受关注。目前最具代表性的血糖光学无损检测技术有拉曼光谱法、旋光法、近红外光谱法等，虽然取得了一定成效，但受到组织光散射和干扰因素众多等技术瓶颈的制约。拉曼光谱法是基于拉曼散射效应的一种方法。其原理是人体组织中的葡萄糖被激光照射后，通过检测激光从被测物质出射后的散射光频移变化，就可以推算出血糖浓度。但由于人体组织内其他物质的干扰作用，蛋白质分子的荧光背景信号与拉曼信号接近，对拉曼信号的检测比较困难。旋光法是一种使用光学方法实现血糖浓度检测的方法。其原理是当偏振光照射血糖溶液时，偏振光的旋转角度发生变化且其变化程度与被测溶液的葡萄糖浓度呈正相关，根据偏振光旋转角度的变化就可以推算出血糖浓度。旋光法检测的偏转角较小、干扰多，测量偏差较大，需要做进一步的研究。近红外光谱法是目前世界上研究最多的无创测量血糖的方法，具有快速、实时、无污染等优点，可以直接检测人体血糖浓度，无需做特殊处理。近红外光对体液及软组织具有很好的穿透性，可以携带丰富的葡萄糖信息，是较为理想的检测光谱段。其原理是人体局部组织被近红外光照射后，会形成特定的吸收光谱，根据吸收光谱来推算人体组织中的血糖浓度。近红外光谱法的理论基础是朗伯-比尔定律，指出近红外光经过的介质吸光度与被测物质浓度呈正比。近几年，对近红外光谱法的研究较多，但这些方法的实用性比较差，存在一个共同的难点、人体组织水的背景吸收比较大，只有特定的部分波段可用来检测。而且近红外光谱法存在灵敏度低、准确度低、重复标定等问题，一直没有很大的突破。人体血糖浓度的无创测量是一个系统工程，涉及临床医学、物理学、计量化学、光谱学、仪器科学等多方面的综合性问题，只有系统、全面、深入地研究各个部分，才能取得血糖浓度无创测量的突破。研究表明，血糖具有旋光特性，即当一束线偏振光射到含有葡萄糖的溶液中时，其透射光也是线偏振光，且偏振方向与原入射光的偏振方向存在一个夹角。到目前为止，由于血糖产生的旋光偏转角微小，很难进行准确测量，在精确度、灵敏度和稳定性方面，尚未达到临床应用的条件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法及装置，来解决以上
技术介绍
部分提到的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法，其包括如下步骤：A、将氦氖激光发生器和准直扩束镜安装在激光架板上，并将激光架板与三维运动平台固连，通过三维运动平台调节氦氖激光发生器的空间位置；B、将磁约束体装入磁约束体支架内，磁约束体支架安装在导轨上；初始时，由磁约束体形成的磁腔内不放入样品试管；C、通过导轨调整磁约束体和氦氖激光发生器之间的位置，找到对偏振光产生最佳效果的距离；D、氦氖激光发生器射出的激光能通过起偏器形成偏振光，穿过磁腔的中心线最终照射到光强计上，由光强计记下此时的光强；E、将盛装不同浓度的标准血糖溶液的样品试管依次放入磁腔中，旋转检偏器使光强计检测的光强与磁腔中未放入样品试管时检测到的光强相同；F、由编码器测量检偏器偏转的角度，通过数据采集与处理系统采集并处理编码器输出的电信号，确定血糖浓度与检偏器偏转角之间的关系式，完成检偏器偏转角与血糖浓度之间的关系标定；G、将待测样品试管放入磁腔中，根据编码器测得的检偏器偏转角及所述血糖浓度与检偏器偏转角之间的关系式，确定待测样品试管中的血糖溶液浓度。特别地，所述磁约束体采用永磁体或电磁铁形式的任一种，其中，若采用永磁体形式，则通过串联由一对N-S永磁体变为若干对N-S永磁体，增强磁场。特别地，所述编码器采用绝对式编码器。特别地，所述氦氖激光发生器和准直扩束镜的中心线同轴。特别地，所述磁腔内放入的样品试管与磁腔同轴。本专利技术还公开了一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测装置，其包括激光发生装置、起偏器、磁场发生装置、检偏装置以及数据采集与处理系统；所述激光发生装置包括三维运动平台、激光架板、氦氖激光发生器、准直扩束镜；所述磁场发生装置包括导轨、磁约束体支架、磁约束体；所述检偏装置包括检偏器、编码器、光强计；其中，所述氦氖激光发生器和准直扩束镜安装在激光架板上，所述激光架板与三维运动平台固连，通过所述三维运动平台调节氦氖激光发生器的空间位置；所述磁约束体安装在磁约束体支架内，由磁约束体形成的磁腔，磁腔供样品试管放入；所述磁约束体支架安装在导轨上；所述检偏器与编码器固连，通过检偏器的偏振光打在光强计上；所述编码器连接数据采集与处理系统。特别地，所述磁约束体采用永磁体或电磁铁形式的任一种，其中，若采用永磁体形式，则通过串联由一对N-S永磁体变为若干对N-S永磁体。特别地，与所述检偏器固连的编码器是中空的，偏振光穿过编码器打在光强计上；所述编码器采用绝对式编码器。特别地，所述氦氖激光发生器和准直扩束镜的中心线同轴。特别地，所述磁腔内放入的样品试管与磁腔同轴。本专利技术提出的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法及装置在磁光偏转效应基础上，将盛装血糖溶液的样品试管置于磁约束体形成的磁腔中，在磁约束体的作用下，增大血糖的旋光偏转角，使用光强计检测检偏器之后的光强；通过旋转检偏器，使磁腔中带有样品试管时的光强与无样品试管时的光强保持一致，通过绝对式编码器测量检偏器偏转的角度，从而实现样品试管中血糖浓度的检测。本专利技术检测速度快，检测精度高，稳定可靠，为我国生物医学、临床医学等领域提供了技术基础并带来了巨大的经济效益和社会效益。附图说明图1为本专利技术提供的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法流程图；图2为本专利技术提供的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测装置结构图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参照图1所示，图1为本专利技术提供的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法流程图。本实施例中基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法具体包括如下步骤：A、将氦氖激光发生器和准直扩束镜安装在激光架板上，并将激光架板与三维运动平台固连，通过三维运动平台调节氦氖激光发生器的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将氦氖激光发生器和准直扩束镜安装在激光架板上，并将激光架板与三维运动平台固连，通过三维运动平台调节氦氖激光发生器的空间位置；B、将磁约束体装入磁约束体支架内，磁约束体支架安装在导轨上；初始时，由磁约束体形成的磁腔内不放入样品试管；C、通过导轨调整磁约束体和氦氖激光发生器之间的位置，找到对偏振光产生最佳效果的距离；D、氦氖激光发生器射出的激光能通过起偏器形成偏振光，穿过磁腔的中心线最终照射到光强计上，由光强计记下此时的光强；E、将盛装不同浓度的标准血糖溶液的样品试管依次放入磁腔中，旋转检偏器使光强计检测的光强与磁腔中未放入样品试管时检测到的光强相同；F、由编码器测量检偏器偏转的角度，通过数据采集与处理系统采集并处理编码器输出的电信号，确定血糖浓度与检偏器偏转角之间的关系式，完成检偏器偏转角与血糖浓度之间的关系标定；G、将待测样品试管放入磁腔中，根据编码器测得的检偏器偏转角及所述血糖浓度与检偏器偏转角之间的关系式，确定待测样品试管中的血糖溶液浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：A、将氦氖激光发生器和准直扩束镜安装在激光架板上，并将激光架板与三维运动平台固连，通过三维运动平台调节氦氖激光发生器的空间位置；B、将磁约束体装入磁约束体支架内，磁约束体支架安装在导轨上；初始时，由磁约束体形成的磁腔内不放入样品试管；C、通过导轨调整磁约束体和氦氖激光发生器之间的位置，找到对偏振光产生最佳效果的距离；D、氦氖激光发生器射出的激光能通过起偏器形成偏振光，穿过磁腔的中心线最终照射到光强计上，由光强计记下此时的光强；E、将盛装不同浓度的标准血糖溶液的样品试管依次放入磁腔中，旋转检偏器使光强计检测的光强与磁腔中未放入样品试管时检测到的光强相同；F、由编码器测量检偏器偏转的角度，通过数据采集与处理系统采集并处理编码器输出的电信号，确定血糖浓度与检偏器偏转角之间的关系式，完成检偏器偏转角与血糖浓度之间的关系标定；G、将待测样品试管放入磁腔中，根据编码器测得的检偏器偏转角及所述血糖浓度与检偏器偏转角之间的关系式，确定待测样品试管中的血糖溶液浓度。2.根据权利要求1所述的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法，其特征在于，所述磁约束体采用永磁体或电磁铁形式的任一种，其中，若采用永磁体形式，则通过串联由一对N-S永磁体变为若干对N-S永磁体，增强磁场。3.根据权利要求1所述的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法，其特征在于，所述编码器采用绝对式编码器。4.根据权利要求1所述的基于偏振光磁光效应的血糖浓度检测方法，其特征在于，所述氦氖激光发生器和准直扩束镜的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永华，龚新宇，魏文权，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，南京航空航天大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32