本發(fā)明涉及一種無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測裝置，特別是一種應(yīng)用于血液檢查、健康管理、健康監(jiān)測、疾病理療、生命科學(xué)、醫(yī)療診斷、生物技術(shù)、人機(jī)交互、行為組織、智慧感知等領(lǐng)域中的一種多級散射聚焦調(diào)控血液參數(shù)監(jiān)測裝置，屬于無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測在血液檢查、健康管理、健康監(jiān)測、疾病理療、生命科學(xué)、醫(yī)療診斷、生物技術(shù)、人機(jī)交互、行為組織、智慧感知等領(lǐng)域中具有重要學(xué)術(shù)研究意義和廣泛實(shí)際應(yīng)用價值。以糖尿病為例，我國已經(jīng)成為糖尿病困擾人數(shù)最多的國家，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息涉及約1.2億人群。糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，高血糖則是由于胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，或兩者兼有引起，長期存在高血糖可能導(dǎo)致各種組織，特別是眼、腎、心臟、血管、神經(jīng)的慢性損害、功能障礙。血糖指標(biāo)無創(chuàng)監(jiān)測方法將極大推進(jìn)高血糖患者的指標(biāo)監(jiān)測跟蹤行為，提高用戶體驗(yàn)感和心理舒適度，具有廣泛應(yīng)用價值。

在先技術(shù)中存在多種無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測裝置，見美國專利，名稱為apparatusfornon-invasiveglucosemonitoring,授權(quán)專利號為us9662004b2，專利授權(quán)時間為2017年05月30日,專利權(quán)人為中國臺灣生物光子公司（taiwanbiophotoniccorporation）。在先技術(shù)和產(chǎn)品具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但是存在一些本質(zhì)不足：1）采用檢測眼部房水旋光特性為檢測原理，眼部房水中的糖成分含量與血液中糖成分含量不是同一指標(biāo)，需要進(jìn)行映射換算，監(jiān)測精度和一致性收到限制，存在監(jiān)測誤差，且難于進(jìn)一步提高；2）眼部房水糖成分含量與血液中糖成分含量的變化不是同步的，房水中的血糖濃度相比血液中血糖濃度變化要延遲及時分鐘，這對于低血糖發(fā)生的檢測是很難適用的，影響適用范圍，并且無法實(shí)時動態(tài)進(jìn)行血糖監(jiān)測；3）房水有前房水和后房水，中間被虹膜隔開了一部分，也就是說入射光系統(tǒng)的差異將導(dǎo)致測量的結(jié)果有可能導(dǎo)致測量到的葡萄糖濃度有可能是前房水的葡萄糖濃度，也有可能被后房水中的葡萄糖給干擾，監(jiān)測一致性和準(zhǔn)確度收到影響，無法實(shí)現(xiàn)高一致性高準(zhǔn)確度監(jiān)測；4）為了保護(hù)眼睛，只有非常有限的光能被射入眼睛，監(jiān)測靈活性差，適用范圍有限，用戶體驗(yàn)感弱和功能難于擴(kuò)充。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)的不足，提供一種多級散射聚焦調(diào)控血液參數(shù)監(jiān)測裝置，該裝置具有方法簡單、檢測區(qū)域可控、監(jiān)測精度高、實(shí)時動態(tài)、一致性好、抗干擾性強(qiáng)、高可靠性、適用范圍廣、靈活性強(qiáng)、功能易于擴(kuò)充等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多級散射聚焦調(diào)控血液參數(shù)監(jiān)測裝置，包括：光場聚焦部件、波前相位控制器、光源陣列、光源驅(qū)動模塊、陣列式光電傳感器、系統(tǒng)控制部件、信息分析處理部件，所述光源陣列與光源驅(qū)動模塊相連接，光源驅(qū)動模塊驅(qū)動光源陣列發(fā)射不同波長光場，并對每個波長發(fā)光進(jìn)行頻率調(diào)制，實(shí)現(xiàn)光源陣列的多波長多調(diào)制頻率輸出；光源陣列出射光場光路上依次設(shè)置有波前相位控制器和光場聚焦部件，波前相位控制器對光源陣列出射光場進(jìn)行波前相位調(diào)控，經(jīng)過光場聚焦部件后照射在被監(jiān)測部位，使監(jiān)測部位區(qū)域光場與被檢測物質(zhì)相互作用，多級散射光場出射光路上設(shè)置有陣列式光電傳感器，陣列式光電傳感器將檢測到含有被監(jiān)測物質(zhì)信息的光場實(shí)現(xiàn)光電信息轉(zhuǎn)化后輸入系統(tǒng)控制部件，系統(tǒng)控制部件與波前相位控制器相連接，波前相位控制器、陣列式光電傳感器、系統(tǒng)控制部件三部分構(gòu)成動態(tài)控制回路，實(shí)現(xiàn)多級散射聚焦調(diào)控；系統(tǒng)控制部件與信息分析處理部件連接，信息分析處理部件對穩(wěn)定后的光電信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理得到血液參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

所述的被監(jiān)測部位為手臂、手掌、腿部、頸部部位之一。

所述的光源陣列為多波長二極管激光器陣列、多波長發(fā)光二極管陣列、寬光譜光源復(fù)合窄帶濾光片的光源的一種。

所述的陣列式光電傳感器為陣列光電傳感器元件和會聚光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成的集成陣列式光電傳感器。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明是基于多級散射聚焦原理，利用光場波前相位調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多波長光場聚焦，照射被檢測區(qū)域，陣列式光電傳感器進(jìn)行光電信息采集，將光電信息與波前相位調(diào)控關(guān)聯(lián)構(gòu)成動態(tài)回路，可以調(diào)控被監(jiān)測區(qū)域光場特性以及實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測區(qū)域動態(tài)選擇，以提高光場與被檢測物質(zhì)充分相互作用，信息分析處理部件對監(jiān)測穩(wěn)定后的光電信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

1）在先技術(shù)和產(chǎn)品具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但是存在一些本質(zhì)不足，采用檢測眼部房水旋光特性為檢測原理，眼部房水中的糖成分含量與血液中糖成分含量不是同一指標(biāo)，需要進(jìn)行映射換算，監(jiān)測精度和一致性收到限制，存在監(jiān)測誤差，且難于進(jìn)一步提高。本發(fā)明基于多級散射聚焦原理，利用光場波前相位調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多波長光場聚焦，照射被檢測區(qū)域，陣列式光電傳感器進(jìn)行光電信息采集，信息分析處理部件對監(jiān)測穩(wěn)定后的光電信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測結(jié)果，具有方法簡單、監(jiān)測精度高、實(shí)時監(jiān)測、一致性好、抗干擾性強(qiáng)、高可靠性等特點(diǎn)；

2）在先技術(shù)中的眼部房水糖成分含量與血液中糖成分含量的變化不是同步的，房水中的血糖濃度相比血液中血糖濃度變化要延遲及時分鐘，這對于低血糖發(fā)生的檢測是很難適用的，影響適用范圍，并且無法實(shí)時動態(tài)進(jìn)行血糖監(jiān)測。本發(fā)明利用光場與血液參數(shù)相互作用進(jìn)行監(jiān)測，液中糖成分含量的變化和方動態(tài)法中光電信息進(jìn)行動態(tài)實(shí)時關(guān)聯(lián)，光電信息與波前相位調(diào)控關(guān)聯(lián)構(gòu)成動態(tài)回路，可以調(diào)控被監(jiān)測區(qū)域光場特性以及實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測區(qū)域動態(tài)選擇，以提高光場與被檢測物質(zhì)充分相互作用，并且使用時只需要將檢測裝置放置在被檢測區(qū)域即可，具有適用范圍廣、靈活性強(qiáng)、功能易于擴(kuò)充、適用范圍廣、心理舒適度好、用戶體驗(yàn)感強(qiáng)等特點(diǎn)；

3）在先技術(shù)房水有前房水和后房水，中間被虹膜隔開了一部分，也就是說入射光系統(tǒng)的差異將導(dǎo)致測量的結(jié)果有可能導(dǎo)致測量到的葡萄糖濃度有可能是前房水的葡萄糖濃度，也有可能被后房水中的葡萄糖給干擾，監(jiān)測一致性和準(zhǔn)確度收到影響，無法實(shí)現(xiàn)高一致性高準(zhǔn)確度監(jiān)測。本發(fā)明充分利用了光電信息無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測原理，可以進(jìn)行血液多參數(shù)動態(tài)實(shí)時監(jiān)測，具有標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架和模塊化基礎(chǔ)，多級散射聚焦調(diào)控，具有抗干擾性強(qiáng)、高可靠性、高一致性等特點(diǎn)；

4）在先技術(shù)為了保護(hù)眼睛，只有非常有限的光能被射入眼睛，監(jiān)測靈活性差，適用范圍有限，用戶體驗(yàn)感弱和功能難于擴(kuò)充。本發(fā)明在人員皮膚上進(jìn)行檢測，例如手臂、手背等部分，具有無創(chuàng)無痛、使用靈活、安全等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的多級散射聚焦調(diào)控血液參數(shù)監(jiān)測裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的多級散射聚焦調(diào)控血液參數(shù)監(jiān)測裝置，包括：光場聚焦部件2、波前相位控制器3、光源陣列4、光源驅(qū)動模塊5、陣列式光電傳感器6、系統(tǒng)控制部件7、信息分析處理部件8。

光源陣列4與光源驅(qū)動模塊5相連接，光源驅(qū)動模塊5驅(qū)動光源陣列4發(fā)射不同波長光場，并對每個波長發(fā)光進(jìn)行頻率調(diào)制，實(shí)現(xiàn)光源陣列4的多波長多調(diào)制頻率輸出；光源陣列4出射光場光路上依次設(shè)置有波前相位控制器3和光場聚焦部件2，波前相位控制器3對光源陣列4出射光場進(jìn)行波前相位調(diào)控，經(jīng)過光場聚焦部件2后照射在被監(jiān)測部位1；監(jiān)測部位1區(qū)域光場與被檢測物質(zhì)相互作用，多級散射光場出射光路上設(shè)置有陣列式光電傳感器6，陣列式光電傳感器6將檢測到含有被監(jiān)測物質(zhì)信息的光場實(shí)現(xiàn)光電信息轉(zhuǎn)化后輸入系統(tǒng)控制部件7，系統(tǒng)控制部件7與波前相位控制器3相連接，波前相位控制器3、陣列式光電傳感器6、系統(tǒng)控制部件7三部分構(gòu)成了動態(tài)控制回路，實(shí)現(xiàn)多級散射聚焦調(diào)控；系統(tǒng)控制部件7與信息分析處理部件8，信息分析處理部件8對穩(wěn)定后的光電信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理得到血液參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，被監(jiān)測部位1為手臂內(nèi)側(cè)；光源陣列4為多波長二極管激光器陣列，共存在四個波長，2個為可見光波段波長，2個為紅外波段波長；陣列式光電傳感器6采用cmos面陣傳感器陣列；系統(tǒng)控制部件7采用fpga加dsp構(gòu)架；信息分析處理部件8采用fpga構(gòu)架。

本實(shí)施例工作過程為：光源驅(qū)動模塊5驅(qū)動光源陣列4發(fā)射不同波長光場，并對每個波長發(fā)光進(jìn)行頻率調(diào)制，實(shí)現(xiàn)光源陣列4的多波長多調(diào)制頻率輸出；波前相位控制器3對光源陣列4出射光場進(jìn)行波前相位調(diào)控，經(jīng)過光場聚焦部件2后照射在被監(jiān)測部位1；監(jiān)測部位1區(qū)域光場與被檢測物質(zhì)相互作用，多級散射光場出射光路上設(shè)置有陣列式光電傳感器6，陣列式光電傳感器6將檢測到含有被監(jiān)測物質(zhì)信息的光場實(shí)現(xiàn)光電信息轉(zhuǎn)化后輸入系統(tǒng)控制部件7，波前相位控制器3、陣列式光電傳感器6、系統(tǒng)控制部件7共同構(gòu)成了動態(tài)控制回路，實(shí)現(xiàn)多級散射聚焦調(diào)控；系統(tǒng)控制部件7與信息分析處理部件8，信息分析處理部件8對穩(wěn)定后的光電信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理得到血液參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)。本實(shí)施例成功實(shí)現(xiàn)了血液中血氧、血糖的多參數(shù)監(jiān)測，克服了現(xiàn)在技術(shù)不足。

本發(fā)明中機(jī)械結(jié)構(gòu)、時序控制、模塊構(gòu)建、信號傳輸、波前相位調(diào)控器件等均為成熟技術(shù)，本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于基于多級散射聚焦原理，利用光場波前相位調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多波長光場聚焦，陣列式光電傳感器進(jìn)行光電信息采集，將光電信息與波前相位調(diào)控關(guān)聯(lián)構(gòu)成動態(tài)回路，可以調(diào)控被監(jiān)測區(qū)域光場特性以及實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測區(qū)域動態(tài)選擇，信息分析處理部件對監(jiān)測穩(wěn)定后的光電信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測結(jié)果，給出方法簡單、監(jiān)測精度高、動態(tài)監(jiān)測、一致性好、抗干擾性強(qiáng)、高可靠性、適用范圍廣、靈活性強(qiáng)、功能易于擴(kuò)充的一種無創(chuàng)血液參數(shù)監(jiān)測方法，本質(zhì)上避免在先技術(shù)的不足。

以上所述的具體實(shí)施方式對本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。