包括保护膜的光声检测设备制造技术

旨在经由接触面(3)施加为抵靠待分析介质(2)的光声检测设备(1)，该设备包括：

【技术实现步骤摘要】
包括保护膜的光声检测设备


[0001]本专利技术的
是经由光声检测来检测分析物。

技术介绍

[0002]光声检测基于检测在被分析介质对脉冲或调幅入射电磁波的吸收的作用下生成的声波。声波在存在于被分析介质中的所关注的分子在吸收入射波的作用下的加热之后形成。该加热导致介质的调制的热膨胀，所述膨胀是声波的起源。
[0003]可以通过将入射电磁波的波长调节到分析物的吸收波长，来使得光声检测专用于一种特定分析物。光声检测由此已经被应用于检测气体中的气体种类，或应用于检测生物组织中特定分子的存在性。入射波的波长经常位于红外中。
[0004]光声检测则是一种能够应用于散射或不透明介质的非侵入性分析技术。
[0005]在以下出版物中描述了将光声检测应用于生物组织：
[0006]‑
Bauer AJ."IR
‑
spectroscopy for skin in vivo:optimal skin sites and properties for non
‑
invasive glucose measurement by photoacoustic and photothermal spectroscopy"；Journal of Biophotonics 11(2018)；
[0007]‑
"Windowless ultrasound photoacoustic cell for in
‑
vivo mid
‑
>IR spectroscopy of human epidermis:Low interference by changes of air pressure,temperature,and humidity caused by skin contact opens the possibility for a non
‑
invasive monitoring of glucose in the interstitial fluid",Rev.Sci.Instrum.84,084901(2013)。
[0008]在这些出版物中，使用在数十Hz至数十kHz的频率下激活的调幅激光光源。目的在于估计在使用者皮肤表面下10μm至100μm的深度处的间质体液中的葡萄糖的浓度。为此，使用布置为抵靠使用者皮肤的光声检测设备。
[0009]光声检测设备包括换能器，该换能器配置为检测在由调制的光波所引入的周期性加热的作用下的调幅声波。更具体地说，光声检测设备设置为检测周期性压强调制，周期取决于光波的调制频率。可标定光声设备的响应功能以建立测得的压强调制与存在于被分析介质中的分析物的量之间的关联。
[0010]由于出汗从皮肤散发的水蒸气可能会造成困难。水蒸气可冷凝并形成液滴，这可能会损坏换能器。而且，在使用设备期间，灰尘或其它不期望的元素，例如皮肤碎片，可能会在设备中积聚。本专利技术的目的在于解决该问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术的第一主题在于一种旨在经由接触面施加为抵靠待分析介质的光声检测设备，该设备包括：
[0012]‑
开口到接触孔上的空心腔，该接触孔形成于接触面中；
[0013]‑
脉冲或调幅光源，其配置为当其被激活时发射穿过腔到接触孔的在发射谱带中
的入射光束；
[0014]‑
连接到腔且配置为检测延伸穿过腔的声波的声学换能器；
[0015]使得在介质被入射光束照射的作用下，声学换能器检测由介质的加热所产生的声波；
[0016]其中：
[0017]‑
腔包括面对接触面贯通腔延伸的膜；
[0018]‑
该膜通过下部面和上部面限定边界，该膜包括在下部面与上部面之间产生的通孔。
[0019]“通孔”是指在膜的下部面与上部面之间，允许空气穿过该孔的孔。
[0020]该设备可包括单独或技术上可实现的组合中的下述特征中的任一个。
[0021]‑
每个通孔的半径为5μm至25μm。
[0022]‑
膜限定对应于每个通孔的累积面积与膜的下部面或上部面的总面积的比率的孔因子，孔因子例如为0.05至0.3。
[0023]‑
膜的厚度为100μm至1mm。
[0024]‑
膜位于腔内，处于与接触面相距一非零距离处。
[0025]有利地：
[0026]‑
膜设置为使得当激活光源时，入射光束在到达接触孔之前穿过膜；
[0027]‑
膜包括对应于膜的被光束穿过的部分的相交段；
[0028]‑
至少在相交段中，膜由在发射谱带中的透射率高于0.4并且优选地高于0.8的透明材料制成。
[0029]膜在相交段中可以是无孔的。“无孔”指没有任何通孔。
[0030]该透明材料可由选自以下的至少一种材料构成：Si、Ge、AlN、ZnSe、BaF2、CaF2、KBr、ZnS、蓝宝石。
[0031]至少在相交段中，膜的上部面可包括防反射覆层。
[0032]防反射覆层可施加到整个上部面，并可选地施加到下部面的整个或局部。
[0033]根据一个可行性，膜是单片的。它由单种材料制成(忽略任何可选的疏水覆层或防反射覆层)。
[0034]根据一个可行性，膜：
[0035]‑
在相交段以外，由第一材料制成；
[0036]‑
在相交段中，由形成所述透明材料的辅助材料制成。
[0037]膜可包括疏水覆层，尤其是在下部面上。
[0038]根据一个实施例，
[0039]‑
腔通过横向壁和侧壁限定边界，侧壁在横向壁与接触面之间延伸；
[0040]‑
膜在侧壁的相对的两个面之间延伸。
[0041]横向壁可以平行于接触面。
[0042]根据一个实施例，膜可移除地布置在腔中。
[0043]光源可以是激光源。
[0044]腔的体积可以小于50μL。
[0045]参照下列附图，通过阅读说明书下文中出现的实施例的事例的描述，将更好地理
解本专利技术。
附图说明
[0046]图1A示出光声检测设备的一个实施例。
[0047]图1B示意性地示出设备的腔分成下部腔和上部腔。
[0048]图1C示意性地示出膜。
[0049]图2示出考虑到厚度为300μm的硅膜的界面处的反射的透射功能。
[0050]图3示意性地示出在膜的下表面上形成且穿入到膜中的通孔中的液滴。
[0051]图4A示出建模的腔，其中，膜分隔下部腔和上部腔。
[0052]图4B示意性地示出图4A的建模的腔的等效电路图。
[0053]图4C示出考虑到膜的两个孔因子的下部腔中和上部腔中的压强的调制幅度。
[0054]图5A示出一个变型，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旨在经由接触面(3)施加为抵靠待分析介质(2)的光声检测设备(1)，所述设备包括：
‑
开口到接触孔(22)上的空心腔(20)，所述接触孔形成于所述接触面中；
‑
脉冲或调幅光源(10)，其配置为当其被激活时发射穿过所述腔(20)到所述接触孔的在发射谱带(Δλ)中的入射光束(11)；
‑
连接到所述腔且配置为检测延伸穿过所述腔的声波(12)的声学换能器(28)；使得在所述介质被所述入射光束照射的作用下，所述声学换能器检测由所述介质(2)的加热所产生的声波；其中：
‑
所述腔包括面对所述接触面的贯通所述腔延伸的膜；
‑
所述膜通过下部面(23
i
)和上部面(23
S
)限定边界，所述膜包括在所述下部面与所述上部面之间产生的通孔(23
O
)；
‑
所述膜处于所述腔内，所述膜与所述接触面(3)相距一非零距离(d)。2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个通孔(23
O
)的半径为5μm至25μm。3.根据权利要求1所述的设备，其中：
‑
所述膜限定对应于每个通孔的累积面积与所述膜的所述下部面或所述上部面的总面积的比率的孔因子；
‑
所述孔因子为0.05至0.3。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述膜的厚度为100μm至1mm。5.根据权利要求1所述的设备，其中：
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：让纪尧姆，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：