基於時間門的人體血液成分無創監測裝置的製作方法

2023-05-21 06:06:26

專利名稱：基於時間門的人體血液成分無創監測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於人體血液成分無創傷檢測的可攜式檢測儀，特別是採用時間分辨的透射光譜測量方法綜合拉普拉斯分析來測量人體血糖濃度。
背景技術：
對人體血液成分的檢測是醫療診斷和醫學研究的重要手段，近年來無創傷血液成分檢測方法吸引了眾多學者進行研究。血液成分中的葡萄糖，白蛋白、球蛋白、甘油三酷，膽固醇、尿素、尿酸，膽紅素等成分對於臨床診斷都具有非常重要的意義，但是上述血液成分到目前為止還沒有實現無創傷檢測。由於人體血液成分的無創傷測量與提高人民健康水平和患者的生活質量密切相關，十多年來各國科學家從各個可能的技術角度以多種方案開展了不懈的研究。對無創傷血液成分的檢測研究，主要是通過提取光學信息來測量患者血液成分濃度。人體血液成分的無創傷檢測方法包括近紅外光譜、中(遠)紅外光譜、拉曼光譜、光聲光譜、光散射、毫米波檢測、顔色法和偏振光旋光等。檢測部位包括指尖、指肚、前額、手臂、耳垂、眼球等。檢測介質包括血液、組織液、眼房水、汗水等。有體外採集組織液檢測和在體組織直接檢測。無創傷檢測的數據重現性、靈敏度、選擇性、對個體的適應性等指標尚不如微創傷檢測的結果。無論是實驗室研究，還是儀器的開發和驗證都處於探索和改進階段。實現血液成份的無創檢測是人類的夢想，也是目前國際上的ー個研究熱點，許多著名的大公司和大學、研究所投入巨資進行研究，但個體差異和信號微弱、信噪比極低嚴重阻礙了研究的進展。但是由於無創血液成分測量的科學意義、社會價值和經濟利益，主要國家的政府從未放棄對該項技術的支持，而研究人員在不斷積累活體測量經驗的基礎上正在孕育著新的測量原理和方法。為了進一步提高血液成分的無創傷測量的精度，進而達到臨床的要求，人體血液成分無創傷檢測需要測量方法的創新。在眾多的測量方法中，測量都是在正常血流狀態下進行的，測量信號也是脈動相關的信號。利用壓カ停止受測部分的血流可以誘導血紅細胞的聚集，聚集起來的紅細胞逐漸減小血液的散射係數從而導致透射信號有ー個10倍的量的增強。這種改變可以為人體血液無創傷檢測的準確測量提供ー個必要的信噪比。這種技術近年來被應用到人體血液成分無創傷檢測技術中，成為無創傷人體血液成分檢測的新手段，並且取得了良好的效果。為了進一步提高人體血液成分無創傷測量的精度，從而達到臨床的要求，我們提出了人體血液成分無創傷測量的ー種新方法，這種方法是在血流受阻條件下，將先進的時間門技術和拉普拉斯變換方法結合起來，對人體血液成分進行無創傷測量。我們提出的在利用壓カ停止受測部分血流條件下，將先進的時間門技術和拉普拉斯變換方法結合起來的測量方法，包含了利用壓カ停止受測部分的血流誘導透射信號明顯增強，對多波長入射下的時間分辨透射信號的測量，利用拉普拉斯變換手段増加血液成分濃度測量的靈敏度三個部分。關於利用壓カ停止受測部分的血流誘導透射信號增強的原理對人體血液成分無創傷測量已經有報導，但是把利用壓カ停止受測部分的血流誘導透射信號增強的原理和時間門技術以及拉普拉斯變換方法結合起來的無創傷人體血液成分檢測方法還未見報導。這種方法的理論和關鍵技術的研究與實現將對實現人體血液成分無創傷高
精度測量有重要意義。

發明內容
本發明的目的是ー種基於時間門技術的高準確性的人體血液成分無創檢測儀。為了進ー步提高人體血液 成分無創傷測量的精度，從而達到臨床的要求，我們提出了人體血液成分無創傷測量的ー種新方法，這種方法是在血流受阻條件下，將先進的時間門技術和拉普拉斯變換方法結合起來。在血流受阻條件下，由於紅細胞的聚集使得散射係數明顯減小從而導致光在生物組織中傳輸的透射光譜有ー個明顯的10倍量的增強，從而為光在生物組織中傳輸的透射光譜的準確測量提供了ー個良好的信噪比，在血流受阻條件下，測量的光在生物組織中傳輸的時間分辨透射光譜f(t)的拉普拉斯變換為
權利要求
1.基於時間門的人體血液成分無創監測裝置，其特徵在於它包括光學平臺、光電探測系統和計算機。
2.如權利要求I所述的光學平臺，其特徵在於它包括雷射光源模塊、手指架和氣動套。
3.如權利要求I所述的光電探測系統，其特徵在於它包括光電倍增管、光電倍增管增益模塊和單光子計數器模塊。
4.如權利要求1，2，3所述的基於時間門的人體血液成分無創監測裝置，其特徵在於雷射光源模塊的輸出端與手指架的一個輸入端相連，氣動套的輸出端與手指架的另ー個輸入端相連，手指架的輸出端與光電倍增管的輸入端相連，光電倍增管増益模塊與光電倍增管的另ー個輸入端相連，光電倍增管的輸出端與單光子計數模塊的輸入端相連，單光子計數模塊的輸出端與計算機的輸入端相連。
5.如權利要求2所述的雷射光源模塊，其特徵在於它可發出工作波長在可見與近紅外的脈衝雷射，該雷射器發出的脈衝雷射通過入射光纖入射到手指上。
6.如權利要求2所述的所述的手指套，其特徵在於為用於固定手指的支架，手指架上配有三個ロ，一個是與入射光纖相連的輸入ロ，另ー個輸入ロ與氣動套相連，手指套上的第三個ロ通過輸出光纖與光電倍增管相連，從而將輸出信號輸出到光電探測系統中。
7.如權利要求2所述的所述的氣動套，其特徵在於與手指套的ー個輸入端相連。
8.如權利要求2所述的光電倍增管，其特徵在於它的波長範圍為300-900nm，SMA接ロ，收集手指套輸出的光進行信號放大及轉換，並將光耦合至單光子計數模塊。
9.如權利要求I所述的計算機，其特徵在於為目前通用的微型計算機或視頻工作站，用於進行數據處理。
全文摘要
本發明涉及一種採用時間分辨的透射光譜測量方法綜合拉普拉斯分析來測量人體血糖濃度的可攜式檢測儀。它包括光學平臺、光電探測系統和計算機，其中光學平臺包括雷射光源模塊、手指架和氣動套，光電探測系統包括光電倍增管、光電倍增管增益模塊和單光子計數器模塊。雷射光源模塊的輸出端與手指架的一個輸入端相連。氣動套的輸出端與手指架的另一個輸入端相連。手指架的輸出端與光電倍增管的輸入端相連。光電倍增管增益模塊與光電倍增管的另一個輸入端相連，光電倍增管的輸出端與單光子計數模塊的輸入端相連。單光子計數模塊的輸出端與計算機的輸入端相連。本發明利用光腔衰蕩光譜技術和背景扣除法檢測人體呼吸氣體中的丙酮濃度，進而對糖尿病進行診斷。
文檔編號A61B5/1455GK102641127SQ201210137150
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者孫美秀 申請人:天津恒基晟達科技有限公司