本實用新型屬于光聲光譜檢測領(lǐng)域，本實用新型涉及一種基于光聲光譜的中藥湯劑成分檢測裝置。

背景技術(shù)：

中醫(yī)藥作為醫(yī)藥的重要組成部分，為幾千年來中華民族的繁衍生息、繁榮昌盛作出了卓越的貢獻。盡管中醫(yī)藥的功效經(jīng)受住了歷史考驗以及近代臨床療效的肯定，但是從近代至今以來中醫(yī)藥劑因缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)理論支持與有效的檢測方式而倍受爭議。

目前，對于中藥特征與特性刻畫的中藥指紋圖譜是國內(nèi)外社會所接受的一種中藥評價方式。當(dāng)前獲取中藥指紋圖譜的手段主要兩大類，其一為色譜法，諸如：有薄層色譜(TLC)、氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、，高效毛細管電泳色譜(HPCE)等；其二為光譜法，如：紫外光譜(UV)，紅外光譜(IR)、近紅外光譜法(NIR)、熒光檢測(FI)、拉曼光譜技術(shù)等；除此外還有核磁共振譜(HMR)、X射線指紋譜(XRD)等，或者多種現(xiàn)代分析儀器聯(lián)用得到的多維多信息特征譜等。其中，薄層色譜(TLC)、氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)等三種色譜技術(shù)是目前大家所公認(rèn)的三種常規(guī)的分析方法，尤其是HPLC，因其分離效率高、分析速度快，重現(xiàn)性好，而倍受人們所喜愛。但是它的分析過程需對藥物進行洗脫，難以適用于在線監(jiān)測與控制。而且中藥尤其是中藥復(fù)方所含化學(xué)成份的多樣性和復(fù)雜性，導(dǎo)致單一的分析方法受其工作原理所限，得到的圖譜難以全面體現(xiàn)中藥的內(nèi)在品質(zhì)。另外、色譜技術(shù)所獲取的許多數(shù)據(jù)都是在單一波長下的所獲得的，因而難以表述中藥中有效成份在各個波段上的吸收差異，從而很難實現(xiàn)中藥質(zhì)量特征的全面表達。而光譜技術(shù)則因本身檢測原理，其具有多波長掃描的特點，能夠很好的規(guī)避了色譜技術(shù)的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)一種非接觸式的在線檢測，且靈敏度高，易于表征中藥的許多化學(xué)特性，但是在進行相似度評價過程則因數(shù)據(jù)量過于龐大而導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理緩慢。

光聲光譜技術(shù)是一種基于光聲效應(yīng)的光譜技術(shù)，是光譜學(xué)的一個重要分支。相較于傳統(tǒng)光譜學(xué)，該技術(shù)探測的不是光與物質(zhì)相互作用后的光信號而是聲信號，從而克服了傳統(tǒng)光譜法在樣品分析中存在的諸多困難。相較于傳統(tǒng)的光譜方法，光聲技術(shù)則表現(xiàn)出許多傳統(tǒng)光譜法所不及的獨特特性：一、樣品普適性強，它檢測的對象可以是固體、液體、氣體；二、不受樣品形態(tài)與形狀限制，各種樣品可以在未預(yù)處理的自然狀態(tài)下就可以直接進行測量，是一種無損檢測，能夠保證樣品的原有特性；三、有效回避傳統(tǒng)光受散射、反射等引起的信號干擾，具有高信噪比，高檢測靈敏度，且波譜范圍寬的特點；四、樣品的用量少，只要少量樣品即可獲得樣品的光學(xué)與聲學(xué)多方面性質(zhì)的信息；五、無損活體成像，能夠?qū)崿F(xiàn)藥物在體藥效研究。正是由于光聲光譜技術(shù)具有這些明顯特點，且易于量化，為實現(xiàn)在同一系統(tǒng)中藥性鑒別與藥效監(jiān)測的實施提供可能，近年來，也有一些研究小組開展了光聲光譜在中藥鑒別與檢測就的應(yīng)用。王習(xí)東等人建立了基于氙燈光源與駐極體傳聲器的光聲光譜系統(tǒng)，并結(jié)合小波分析法對硝基化合物、硫酸銅以及它們的混合物進行組分分析。實驗結(jié)果表明光聲光譜技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)固休顆粒物的組分分析。列光華等人通過對菠蘿葉綠葉與黃葉光聲光譜的檢測展開了光合作用效率的研究，并發(fā)現(xiàn)葉綠體在358nm與650nm 處有特征峰。羅澤鵬等人組建了紫外-可見光光聲光譜系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上對野生靈芝、川貝母、木香，小田七等中藥進行光聲光譜檢測，實驗表明部分中藥的光聲光譜具有明顯的吸收峰，

然而目前尚未有光聲光譜技術(shù)應(yīng)用于中藥湯劑成分方面的檢測，且當(dāng)前成像系統(tǒng)中光聲信號檢測方式一般基于壓電晶體與壓電薄膜的超聲探測器進行信號檢測因而極大限制了光聲信號檢測的靈敏度以及信號帶寬。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用一種應(yīng)用于中藥成分的光聲多光譜檢測的裝置，所述裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，且易于便攜使用。

為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的技術(shù)方案是：

一種基于光聲光譜的中藥湯劑成分檢測裝置，包括樣品容器，所述樣品容器的一面為臺型柱面透鏡，臺型柱面透鏡的相對兩側(cè)分別設(shè)有偏振激光發(fā)射裝置和偏振激光接收裝置；偏振激光發(fā)射裝置包括連續(xù)激光器和偏振光起偏鏡片，偏振激光接收裝置包括偏振光檢偏器件和高速光電檢測器；連續(xù)激光器發(fā)射的激光穿過偏振光起偏鏡片傾斜射入臺型柱面透鏡，在樣品界面反射后穿過偏振光檢偏器件，再由高速光電檢測器接收；

高速光電檢測器通過采集與控制電路連接有計算機，采集與控制電路還連接有脈沖激光器；脈沖激光器發(fā)射的脈沖激光垂直穿過臺型柱面透鏡射向樣品界面。

進一步的改進，所述臺型柱面透鏡為樣品容器的底面。

進一步的改進，所述計算機通過采集與控制電路控制偏振激光，使高速光電探測器獲得最大光強。

進一步的改進，所述采集與控制電路發(fā)出兩路TTL信號，其中一路控制脈沖激光器發(fā)出脈沖激光，另一路控制高速光電檢測器接收偏振激光信號。

進一步的改進，所述采集與控制電路設(shè)有放大器，將高速光電檢測器生成的電信號放大。

進一步的改進，所述脈沖激光的光源為固體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、氣體激光器、光參量振蕩激光器或染料激光器。

進一步的改進，所述脈沖激光的波長為680nm-2500nm。

本實用新型的有益效果是：

1、利用光聲光譜技術(shù)進行中藥湯劑成分檢測

2、利用偏振光反射的方法進行光聲信號的檢測，提高了信號檢測的靈敏度,并具有寬帶寬檢測范圍(從1KHz到50MHz)。

3、本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，易于便攜使用。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的裝置示意圖；

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

本實用新型的主要工作原理是：利用脈沖多光譜激光激發(fā)中藥湯劑樣品生成外傳光聲壓力波。因外傳光聲壓力波作用于湯劑樣品與透鏡界面時，使得湯劑樣品與透鏡界面的相對折射率發(fā)生改變，從而影響到在界面處反射的偏振光的偏振度，通過接收反射后的偏振光變化實現(xiàn)光聲信號的檢測，再利用多光譜激發(fā)湯劑中不同原子吸收光譜的差異形成的光聲信號變化來鑒別湯劑中主成分的構(gòu)成。

一種基于光聲光譜的中藥湯劑成分檢測裝置，包括樣品容器5，所述樣品容器5的底部為臺型柱面透鏡9(透鏡也可以放置在容器側(cè)面，保證偏振光路在樣品界面反射即可)，臺型柱面透鏡9的相對兩側(cè)分別設(shè)有偏振激光發(fā)射裝置和偏振激光接收裝置；偏振激光發(fā)射裝置包括連續(xù)激光器8 和偏振光起偏鏡片7，偏振激光接收裝置包括偏振光檢偏器件4和高速光電檢測器3；連續(xù)激光器8發(fā)射的激光穿過偏振光起偏鏡片7傾斜射入臺型柱面透鏡9，在樣品界面反射后穿過偏振光檢偏器件4，再由高速光電檢測器3接收；

高速光電檢測器3通過采集與控制電路2連接有計算機1，采集與控制電路2還連接有脈沖激光器10；脈沖激光器10發(fā)射的脈沖激光垂直穿過臺型柱面透鏡9射向樣品界面。

計算機1通過采集與控制電路2控制起偏器和檢偏器，使高速光電探測器3獲得最大光強。所述采集與控制電路2發(fā)出兩路TTL信號，其中一路控制脈沖激光器10發(fā)出脈沖激光，另一路控制高速光電檢測器3接收偏振激光信號。采集與控制電路2設(shè)有放大器，將高速光電檢測器生成的電信號放大。脈沖激光器固體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、氣體激光器、光參量振蕩激光器或染料激光器。脈沖激光可以選用波長為 680nm-2500nm的紅外到紫外光。

使用上述設(shè)備進行中藥湯劑成分檢測的方法為：

步驟一:連續(xù)激光器8發(fā)射連續(xù)激光，經(jīng)起偏器7后產(chǎn)生偏振光從側(cè)面透射進入臺型柱面透鏡9，并在柱面透鏡與樣品界面處發(fā)生反射。反射光線經(jīng)臺型柱面透鏡9的另一側(cè)透射而出，再經(jīng)檢偏器后由高速光電探測器 3接收后轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)由采集與控制電路2產(chǎn)生的TTL同步信號進行觸發(fā)并采集后輸送至計算機1進行處理。

步驟二：由計算機1控制的采集與控制電路2生成控制信號，自動調(diào)整起偏器與檢偏器，使得高速光電探測器獲得光強最大。由計算機1控制的采集與控制電路2產(chǎn)生TTL信號控制脈沖激光器10，并輸出短脈沖激光，其出光重復(fù)率等同于采集與控制電路2生成的TTL信號頻率；生成的短脈沖激光經(jīng)臺型柱面透鏡9后，直接輻照于中藥湯劑樣品6，并激發(fā)產(chǎn)生光聲信號。

步驟三：中藥湯劑樣本6受激產(chǎn)生外傳光聲信號；外傳光聲信號形成的光聲壓使得樣本6與臺型柱面鏡9之間相對折射率改變，從而引起激光器8產(chǎn)生的偏振光在界面處反射后的偏振態(tài)發(fā)生改變，反射后的偏振光經(jīng)檢偏器后由高速光電探測器3接收后轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)由采集與控制電路2生成的TTL同步信號觸發(fā)并采集后輸送至計算機1進行處理。

步驟四：計算機1控制的采集與控制電路2生成驅(qū)動信號，逐次改變激光器10出射的脈沖激光波長，形成光譜掃描，再重復(fù)步驟三、步驟四、步驟五、獲得多光譜光聲信號。計算機對獲取的多光譜光聲信號進行算法處理提取各波段峰峰值，并列成光譜圖表進行成分標(biāo)定，最終獲得中藥湯劑成分圖譜實現(xiàn)成分檢測與鑒別。

所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。