一種手持式近紅外腦血腫檢傷裝置制造方法
【專利摘要】一種手持式近紅外腦血腫檢傷裝置，包括含有光源探頭和探測器探頭的檢測儀本體，還包括一可沿檢測儀本體下部滑動導向柱移動的遮光罩，以使檢測時遮光罩覆蓋光源探頭和探測器探頭與頭部曲面接觸形成暗室；本發(fā)明中所用光源探頭和探測器探頭為彈性探頭機構，包括有屏蔽罩、安裝座、彈簧以及錐形座和光纖探頭，使用中具備獨立的上下彈性運動能力,可適應頭部不同曲面狀；本發(fā)明還集成了光源模塊、探測器模塊及光纖/光源耦合、光纖/探測器的濾光與耦合，實現(xiàn)了探頭耗材小成本便捷更換。
【專利說明】一種手持式近紅外腦血腫檢傷裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物光學探測裝置，涉及一種手持式近紅外腦血腫檢傷裝置。

【背景技術】
[0002] 在戰(zhàn)時、訓練、事故、災害等戰(zhàn)現(xiàn)場，不可避免地存在由于爆炸、跌落及沖擊等力學 因素，作用于人體大腦形成損傷出血，導致形成致命的顱內血腫。據(jù)統(tǒng)計，戰(zhàn)爭中死亡的戰(zhàn) 士有近50%是因為頭部受傷所導致。而在平時，因事故、車禍、災害造成的顱腦損傷已成為 繼腫瘤、心腦血管病之后占第二位導致死亡的病因。
[0003] 外傷性腦血腫的救治關鍵在于及時準確檢測、對癥處置并快速后送。尤其是在傷 后1小時的黃金時間段。然而，由于缺乏能在現(xiàn)場進行的客觀可靠的檢測腦血腫手段，不能 有針對性地對腦血腫傷員進行救治及后送，使許多傷員喪失了最佳的救治時機。
[0004] 目前，能夠對腦血腫進行準確檢測的是計算機斷層掃描技術（CT)，被稱為診斷顱 內血腫的"金標準"。然而，CT設備昂貴且很難用于院前現(xiàn)場，且其在農村、社區(qū)、偏遠地區(qū) 小醫(yī)療機構也不普及，使用上受到很大限制；另外，CT并不適用于對傷員腦出血情況進行 連續(xù)檢測。另外，也不能對無法移動的傷員、遲發(fā)性腦出血以及腦部手術后出血情況的高頻 度進行檢測。因此，需要一種便攜、可持續(xù)檢測腦血腫的醫(yī)療儀器。
[0005] 目前，基于近紅外光可輕易穿透皮膚、顱骨等組織及其對顱內出血的敏感性原理， 已出現(xiàn)采用近紅外檢測技術設計的便攜式腦血腫檢測儀器。
[0006] 美國專利文獻US8060189公開了一種近紅外腦血腫探測系統(tǒng)，其商業(yè)化產品分別 為Inftrascannerl000/2000型腦血腫掃描儀。其中1000型為分體式設計，由探測器及PDA 組成，兩者由藍牙聯(lián)接。2000型為新一代裝備，為一體式設計。探測器的底座上安裝有近 紅外光源、近紅外檢測器及光纖探頭，然而其兩個光纖探頭不能獨立運動，或光纖探頭固定 在一體積較大的探頭罩上，兩探頭無彈性，不能適合人體頭部的曲面三維形狀，無法控制測 量力度，導致測量誤差的增加，更換時存在與成本高的探頭罩整體拋棄的浪費，且攜帶量受 限；無論是1000型還是2000型，均無可靠的遮光設計，無法屏蔽對測量結果影響巨大的外 界環(huán)境光線，導致在室外或室內強環(huán)境光線下測量誤差增加。目前已商用的Infrascanner Model 1000主要參數(shù)（來自FDA認證文件）為：測量深度：表皮下3. 5cm ;最小可檢測到出 血量3. 5ml ;檢測靈敏度88%，特異性90. 7% ;檢測時間3min。


【發(fā)明內容】

[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可在院前及戰(zhàn)現(xiàn)場無 CT條件下實 現(xiàn)對傷員腦血腫的快速檢傷的手持式裝置，其特點是便攜、無創(chuàng)、快速，準確且不需要任何 試劑。
[0008] 本發(fā)明采用以下技術方案：
[0009] -種手持式近紅外腦血腫檢傷裝置，包括含有光源探頭和探測器探頭的檢測儀本 體，還包括一遮光罩，其中，所述檢測儀本體下部設滑動導向柱，遮光罩由深色遮光軟質材 料成型，為向下敞口的罩體，套裝在檢測儀本體外，遮光罩內側上部設有與滑動導向柱形狀 與尺寸相匹配的滑動面以套接滑動導向柱使遮光罩與檢測儀本體實現(xiàn)相對運動。
[0010] 以上所述裝置，檢測儀本體外部為便于握持的中空殼體，殼體下段一定長度的滑 動導向柱外沿尺寸略小于殼體上段外周尺寸，以限制遮光罩上移距離；殼體最底端安裝有 底座，底座尺寸略大于滑動導向柱的外周尺寸以限制遮光罩的下移尺寸；底座裝配有向下 伸出的光源探頭和探測器探頭。
[0011] 所述裝置中，遮光罩沿導向柱可移動距離內上下運動時，遮光罩的長度設計為：使 其在滑動導向柱的最上端時未遮擋光源探頭和探測器探頭，同時使其移動至滑動導向柱的 最下端時可完全超過兩探頭，并與頭部曲面接觸形成暗室。
[0012] 所述裝置中，檢測儀本體內部裝配有垂直于底座的兩塊平行的控制電路板即左控 制電路板和右控制電路板，裝有電池的電池倉室，電池兩極連入控制電路板；光源探頭和探 測器探頭分布與底座連接且探頭尖端向下伸出底座。
[0013] 所述裝置中，左控制電路板、右控制電路板、電池倉室、及光源探頭和探測器探頭 的上段均被封閉在殼體和底座圍成的空間內，光源探頭和探測器探頭兩尖端之間最優(yōu)距離 為3-5cm，電池、電路板和探頭上段電連接。
[0014] 所述裝置中，所述光源探頭和探測器探頭為彈性探頭機構；該彈性探頭機構包括 有屏蔽罩、安裝座、彈簧以及錐形座和光纖探頭，其中：
[0015] 屏蔽罩為帶側敞開面的圓柱腔體，其上端開設通孔用于引出安裝座內裝設的光電 元件的供電及控制線，下端設外凸的底用以與底座固定，屏蔽罩底端和底座相對位置均設 有開口；
[0016] 安裝座為臺階狀中空柱，軸向套裝在屏蔽罩的空腔內并下部穿過底座，安裝座設 有臺階凸筋，其最大外徑與屏蔽罩內徑相等，下部最小外徑與底座的開口相等以使安裝座 能夠固定安裝在底座上；
[0017] 安裝座上端相對開有兩個一定長度長孔，其臺階凸筋上部設有臺階，臺階上套設 彈簧，彈簧的下部抵住安裝座設計臺階凸筋，其自由長度大于長孔長度；
[0018] 錐形座固定安裝在安裝座的底端，其具有縱向安裝孔；
[0019] 光纖探頭穿插在光纖探頭安裝孔中，安裝在在安裝座的底端。
[0020] 所述裝置中，安裝座為向下尺寸縮小的臺階狀中空柱，軸向套裝在屏蔽罩的空腔 內并下部穿過底座的開口，安裝座設計臺階凸筋，其最大外徑與屏蔽罩內徑相等，下部最小 外徑與底座的開口相等，以將安裝座固定安裝在底座上；
[0021] 安裝座在上端相對開有兩個縱向有一定長度的長孔，其臺階凸筋上部設有臺階， 臺階上套設彈簧，彈簧的下部抵住安裝座設計臺階凸筋，其自由長度高于長孔的最下端；屏 蔽罩的相應位置也開有螺孔，彈簧下部抵住安裝座的臺階凸筋，安裝時以工具或手臨時將 彈簧上部壓縮到安裝座的長孔最上端以下，并可預留出螺釘旋入的空間，用長度可伸入長 孔2-4mm的螺釘從屏蔽罩螺孔旋入安裝座長孔中，屏蔽罩螺孔的高原設計正好使螺釘旋入 后位于安裝座的長孔最上端，螺釘將壓迫彈簧使彈簧具有一定的預彈性，安裝座頂部與屏 蔽罩的頂部之間有一移動距離實現(xiàn)安裝座彈性地上下移動一定距離。
[0022] 所述裝置中，用于安裝光源探頭的安裝座內由上至下裝設有LD光源模塊和準直 透鏡，準直透鏡與LD光源模塊下端的距離為1-4_;或，用于安裝探測器探頭的安裝座內 由上至下裝配有精密光電二極管和濾光片，光纖探頭的上端與濾光片緊貼安裝。
[0023] 所述裝置中，所述錐形座內部縱向通孔為光纖探頭安裝孔，在其柱面部分下部設 兩個橫向向內漸縮的中心孔，中心孔內分別由內至外安裝鋼珠、彈簧及頂絲；
[0024] 所述光纖探頭由光纖探頭座、光纖保護管和光纖組成為一整體，光纖穿設于光纖 保護管內，光纖前端為半球面并略向前伸出光纖保護管，光纖盒光纖保護管固定在光纖座 內。
[0025] 所述裝置中，所述殼體最頂端設顯示模塊，電池倉蓋、電源開關及功能按鍵固定在 殼體側面適于操作或觀看的位置；
[0026] 檢測儀本體中左控制電路板、右控制電路板、顯示模塊、電源開關、功能按鍵、LD光 源模塊、精密光電二極管、電池等部件電連接形成電路控制系統(tǒng)，其中右控制電路板實現(xiàn)系 統(tǒng)的主要控制功能，包括對電源開關、功能按鍵的狀態(tài)進行檢測，對LD光源模塊、顯示模塊 等進行控制；左控制電路板主要實現(xiàn)供電及對精密光電二極管測量數(shù)據(jù)采集，左控制電路 板的DC/DC芯片與電池連接，信號放大電路與精密光電二極管連接，將精密光電二極管微 弱電流信號的放大并將其轉換為電壓信號；AD采樣芯片與信號放大電路連接，將放大電路 的模擬信號轉換為數(shù)字信號，并將信號發(fā)送給右控制電路板。
[0027] 采用以上設計，本發(fā)明以相對簡單可靠的結構與設計實現(xiàn)了近紅外光檢測腦血腫 傷員的功能；其主要特點為 ：
[0028] 1.集成式光纖探頭，可同時實現(xiàn)以下功能：
[0029] ?光源探頭及探測器探頭獨立彈性運動，可適應頭部不同曲面狀；
[0030] ?設計可對內部電路實現(xiàn)電磁屏蔽的結構，使檢測儀避免受外界干擾。
[0031] ?集成了光源模塊、探測器模塊及光纖/光源耦合、光纖/探測器的濾光與耦合。
[0032] ?實現(xiàn)了探頭耗材小成本便捷更換。
[0033] 2.設計了可上下滑動的遮光罩
[0034] 檢測傷員時遮光罩在上方，檢測人員可準確判斷光纖探頭與傷員頭皮的接觸情 況，確認光纖探頭與傷員頭皮接觸后，再向下推動遮光罩，遮光罩與傷員頭部曲面形成暗 室，遮擋外部光線進入，防止室外或室內強光等外界光線干擾測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖IA是本發(fā)明近紅外腦血腫檢測儀構成及外觀示意圖。
[0036] 圖IB為近紅外腦血腫檢測儀中遮光罩沿箭頭方向運動示意圖。
[0037] 圖IC為遮光罩結構組成示意圖
[0038] 圖2A和圖2B為檢測儀本體1的外部構成示意圖。
[0039] 圖3A和圖3B為檢測儀本體1的內部構成示意圖。
[0040] 圖3C為檢測儀本體1底座與探頭位置與連接圖。
[0041] 圖4A為本發(fā)明中彈性探頭機構的結構圖。
[0042] 圖4B為彈性探頭機構去掉屏蔽罩及彈簧后結構示意圖（進一步說明彈性探頭機 構結構的示意圖）。
[0043] 圖4C為彈性探頭機構運動示意圖。
[0044] 圖5A為本發(fā)明中可更換光纖探頭結構的示意圖。
[0045] 圖5B為錐形安裝座結構示意圖。
[0046] 圖5C為本發(fā)明中光纖探頭與錐形安裝座配合安裝結構圖。
[0047] 圖為本發(fā)明中光纖探頭結構圖。
[0048] 圖6A顯示光源探頭的光電元件。
[0049] 圖6B顯示探測器探頭的光電元件。
[0050] 圖7為本發(fā)明近紅外腦血腫檢測儀的電路控制圖。
[0051] 圖8為本發(fā)明近紅外腦血腫檢測儀測量流程圖。
[0052] 圖9A為通常檢測中光源光功率與時間的關系圖。
[0053] 圖9B為本發(fā)明檢測中光源光功率與時間的關系圖。
[0054] 圖IOA為本發(fā)明檢測的1號傷員腦部CT照片（左顳葉硬膜內血腫）。
[0055] 圖IOB為本發(fā)明檢測的8號傷員腦部CT照片（右頂葉血腫）。

【具體實施方式】
[0056] 近紅外手持式腦血腫檢傷儀主要用于院前、戰(zhàn)現(xiàn)場等無 CT情況下使用，可早期快 速檢測外傷性腦血腫，包括額葉、顳葉、頂葉及枕葉顱腦部位硬膜內、硬膜下、蛛網膜及腦皮 質血腫，使腦血腫傷員得到及時的救治。
[0057] 其技術原理：波長600-900nm的近紅外光對皮膚、顱骨有良好的穿透性，基于顱內 血腫與非血腫部位對近紅外光吸收系數(shù)差異（通常達10倍以上），通過比較傷員腦部對稱 部位對近紅外光的吸收特性,判定顱內血腫風險。

【權利要求】
1. 一種手持式近紅外腦血腫檢傷裝置，包括含有光源探頭和探測器探頭的檢測儀本 體，還包括一遮光罩，其特征在于，所述檢測儀本體下部設滑動導向柱，遮光罩由深色遮光 軟質材料成型，為向下敞口的罩體，套裝在檢測儀本體外，遮光罩內側上部設有與滑動導向 柱形狀與尺寸相匹配的滑動面以套接滑動導向柱使遮光罩與檢測儀本體實現(xiàn)相對運動。
2. 根據(jù)權利要求1所述裝置，其特征在于，檢測儀本體外部為便于握持的中空殼體， 殼體下段一定長度的滑動導向柱外沿尺寸略小于殼體上段外周尺寸，以限制遮光罩上移距 離；殼體最底端安裝有底座，底座尺寸略大于滑動導向柱的外周尺寸以限制遮光罩的下移 尺寸；底座裝配有向下伸出的光源探頭和探測器探頭。
3. 根據(jù)權利要求2所述裝置，其特征在于，遮光罩沿導向柱可移動距離內上下運動時， 遮光罩的長度設計為：使其在滑動導向柱的最上端時未遮擋光源探頭和探測器探頭，同時 使其移動至滑動導向柱的最下端時可完全超過兩探頭，并與頭部曲面接觸形成暗室。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述裝置，其特征在于，檢測儀本體內部裝配有垂直于底座的兩 塊平行的控制電路板即左控制電路板和右控制電路板，裝有電池的電池倉室，電池兩極連 入控制電路板；光源探頭和探測器探頭分布與底座連接且探頭尖端向下伸出底座。
5. 根據(jù)權利要求4所述裝置，其特征在于，左控制電路板、右控制電路板、電池倉室、及 光源探頭和探測器探頭的上段均被封閉在殼體和底座圍成的空間內，光源探頭和探測器探 頭兩尖端之間最優(yōu)距離為3-5cm，電池、電路板和探頭上段電連接。
6. 根據(jù)權利要求1至5任一項所述裝置，其特征在于，所述光源探頭和探測器探頭為彈 性探頭機構；該彈性探頭機構包括有屏蔽罩、安裝座、彈簧以及錐形座和光纖探頭，其中： 屏蔽罩為帶側敞開面的圓柱腔體，其上端開設通孔用于引出安裝座內裝設的光電元件 的供電及控制線，下端設外凸的底用以與底座固定，屏蔽罩底端和底座相對位置均設有開 n ； 安裝座為臺階狀中空柱，軸向套裝在屏蔽罩的空腔內并下部穿過底座，安裝座設有臺 階凸筋，其最大外徑與屏蔽罩內徑相等，下部最小外徑與底座的開口相等以使安裝座能夠 固定安裝在底座上； 安裝座上端相對開有兩個一定長度長孔，其臺階凸筋上部設有臺階，臺階上套設彈簧， 彈簧的下部抵住安裝座設計臺階凸筋，其自由長度大于長孔長度； 錐形座固定安裝在安裝座的底端，其具有縱向安裝孔； 光纖探頭穿插在光纖探頭安裝孔中，安裝在在安裝座的底端。
7. 根據(jù)權利要求6所述裝置，其特征在于，安裝座為向下尺寸縮小的臺階狀中空柱，軸 向套裝在屏蔽罩的空腔內并下部穿過底座的開口，安裝座設計臺階凸筋，其最大外徑與屏 蔽罩內徑相等，下部最小外徑與底座的開口相等，以將安裝座固定安裝在底座上； 安裝座在上端相對開有兩個縱向有一定長度的長孔，其臺階凸筋上部設有臺階，臺階 上套設彈簧，彈簧的下部抵住安裝座設計臺階凸筋，其自由長度高于長孔的最下端；屏蔽 罩的相應位置也開有螺孔，彈簧下部抵住安裝座的臺階凸筋，安裝時以工具或手臨時將彈 簧上部壓縮到安裝座的長孔最上端以下，并可預留出螺釘旋入的空間，用長度可伸入長孔 2-4mm的螺釘從屏蔽罩螺孔旋入安裝座長孔中，屏蔽罩螺孔的高原設計正好使螺釘旋入后 位于安裝座的長孔最上端，螺釘將壓迫彈簧使彈簧具有一定的預彈性，安裝座頂部與屏蔽 罩的頂部之間有一移動距離實現(xiàn)安裝座彈性地上下移動一定距離。
8. 根據(jù)權利要求7所述裝置，其特征在于，用于安裝光源探頭的安裝座內由上至下裝 設有LD光源模塊和準直透鏡，準直透鏡與LD光源模塊下端的距離為l-4mm ;或，用于安裝 探測器探頭的安裝座內由上至下裝配有精密光電二極管和濾光片，光纖探頭的上端與濾 光片緊貼安裝。
9. 根據(jù)權利要求6或7或8所述裝置，其特征在于，所述錐形座內部縱向通孔為光纖探 頭安裝孔，在其柱面部分下部設兩個橫向向內漸縮的中心孔，中心孔內分別由內至外安裝 鋼珠、彈簧及頂絲； 所述光纖探頭由光纖探頭座、光纖保護管和光纖組成為一整體，光纖穿設于光纖保護 管內，光纖前端為半球面并略向前伸出光纖保護管，光纖盒光纖保護管固定在光纖座內。
10. 根據(jù)權利要求1-9任一項所述裝置，其特征在于，所述殼體最頂端設顯示模塊，電 池倉蓋、電源開關及功能按鍵固定在殼體側面適于操作或觀看的位置； 檢測儀本體中左控制電路板、右控制電路板、顯示模塊、電源開關、功能按鍵、LD光源模 塊、精密光電二極管、電池等部件電連接形成電路控制系統(tǒng)，其中右控制電路板實現(xiàn)系統(tǒng)的 主要控制功能，包括對電源開關、功能按鍵的狀態(tài)進行檢測，對LD光源模塊、顯示模塊等進 行控制；左控制電路板主要實現(xiàn)供電及對精密光電二極管測量數(shù)據(jù)采集，左控制電路板的 DC/DC芯片與電池連接，信號放大電路與精密光電二極管連接，將精密光電二極管微弱電流 信號的放大并將其轉換為電壓信號；AD采樣芯片與信號放大電路連接，將放大電路的模擬 信號轉換為數(shù)字信號，并將信號發(fā)送給右控制電路板。
【文檔編號】A61B5/00GK104434034SQ201410717848
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張彥軍, 孫秋明, 馬軍, 孫景工, 高萬玉, 胡名璽, 王濟虎, 田濤, 孫曉軍 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所