一種人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種人體信息的光學(xué)特性檢測(cè)方法，具體是指一種人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位 系統(tǒng)及方法，適用于大面積多區(qū)域的人體信息高精度測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)組織光學(xué)理論，當(dāng)激光入射組織后，進(jìn)入組織的光將與組織相互作用，一部分 光被組織吸收衰減直至消失，另一部分光將在組織中不斷散射最后漫射出體表，這部分漫 射出體表的光攜帶了組織內(nèi)部的信息，因此采集并分析體表的漫射光不僅能夠得出不同組 織的光學(xué)特性，并且能夠利用光學(xué)特性的差異分辨不同組織。
[0003] 相對(duì)于國(guó)內(nèi)已公開(kāi)的專(zhuān)利CN102349853B，此專(zhuān)利由步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)光纖改變不同的 測(cè)量點(diǎn)，這種方式需要在暗室是測(cè)量，但是本身在暗室中就會(huì)影響被測(cè)人員的情緒，這會(huì)導(dǎo) 致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。另由于電機(jī)很難調(diào)整光纖和被測(cè)組織間的縱向距離，這也會(huì)影響測(cè) 量結(jié)果。
[0004] 三波長(zhǎng)測(cè)量法，由于人體組織對(duì)不同頻率的光有不同的頻譜特性，把其中一個(gè)波 長(zhǎng)的測(cè)量值作為參考，可計(jì)算出另兩個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量值和參考波長(zhǎng)測(cè)量值的差值。相比單波長(zhǎng) 法，此方法可以提高測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一是提供一種人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方 便，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人體經(jīng)絡(luò)的精確檢測(cè)定位。
[0006] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位系統(tǒng)，其 特征在于:該系統(tǒng)包括激光二級(jí)管、光電倍增管、鎖相放大器、光開(kāi)關(guān)、光纖、光源控制器和 計(jì)算機(jī)，所述的光源控制器用于控制激光二級(jí)管，所述的光開(kāi)關(guān)用于控制光纖的切換，所述 的光電倍增管、鎖相放大器和計(jì)算機(jī)依次相連接，所述激光二級(jí)管用于發(fā)出短脈沖激光，入 射到人體組織表面，產(chǎn)生漫射光，所述光纖收集漫射光后傳輸給所述的光電倍增管，光電倍 增管將接收的光信號(hào)倍增放大成電信號(hào)后傳輸給所述的鎖相放大器，鎖相放大器把接收的 電信號(hào)中的特定頻率的微弱電信號(hào)提取出來(lái)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把提取的特定頻率的微弱電信 號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)串口傳輸給所述的計(jì)算機(jī)分析處理，所述計(jì)算機(jī)接收并保存數(shù)字信 號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，從而得出人體經(jīng)絡(luò)存在的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體經(jīng)絡(luò)的檢測(cè) 定位。
[0007] 本發(fā)明可以采用單波長(zhǎng)測(cè)量，也可以采用三波長(zhǎng)測(cè)量，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0008] 所述的激光二級(jí)管為一根，該激光二級(jí)管發(fā)出的短脈沖激光的波長(zhǎng)為805nm，所述 的光纖為一根，光纖和激光二級(jí)管相距3cm，入射激光和光纖均垂直于待測(cè)的人體組織。
[0009] 所述的激光二級(jí)管為三根，三根激光二級(jí)管發(fā)出的短脈沖激光的波長(zhǎng)分別為 730nm、805nm和890nm，三根激光二級(jí)管呈正三角形排列，所述的光纖為一根，位于正三角形 的中心，光纖和激光二級(jí)管均相距3cm，入射激光和光纖均垂直于待測(cè)的人體組織。
[0010] 本發(fā)明中，所述特定頻率的微弱電信號(hào)是指頻率為20Hz的電信號(hào)。
[0011] 本發(fā)明中，所述計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理時(shí)，選取測(cè)量區(qū)域，從測(cè)量區(qū)域的 最左端開(kāi)始測(cè)量，把測(cè)量區(qū)域最左端的探測(cè)點(diǎn)設(shè)為第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，從左往右依次測(cè)量，把后 面的測(cè)量點(diǎn)和笛一個(gè)測(cè)量點(diǎn)bh較從而得出相對(duì)強(qiáng)度值，相對(duì)強(qiáng)度值的計(jì)算公式如式1所示，
[0012]
(式 1)
[0013] 其中I當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量值，此是第一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量值，a即相對(duì)強(qiáng)度值，
[0014] 再利用Origin軟件使用指數(shù)函數(shù)y = θχρ(-μχ)對(duì)獲得的相對(duì)強(qiáng)度值進(jìn)行非線(xiàn)性擬 合，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)得到一個(gè)μ值，即衰減因子，把一個(gè)測(cè)量區(qū)域的衰減因子求算術(shù)平均得到平 均衰減因子，如果測(cè)得兩側(cè)的平均衰減因子都比中間的平均衰減因子大，那么可以判定中 間區(qū)域?yàn)榻?jīng)絡(luò)區(qū)域，以此對(duì)人體經(jīng)絡(luò)進(jìn)行定位。本發(fā)明的人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位系統(tǒng)中，激光二 級(jí)管發(fā)出的激光入射到人體組織表面，由收集光纖收集后經(jīng)光開(kāi)關(guān)切換至總光開(kāi)關(guān)，然后 輸入至光電倍增管，光電倍增管是一種對(duì)紫外光、可見(jiàn)光和近紅外光極其敏感的特殊真空 管。它能使進(jìn)入的微弱光信號(hào)增強(qiáng)至原本的108倍，使光信號(hào)能被測(cè)量。光電倍增管是由玻 璃封裝的真空裝置，其內(nèi)包含光電陰極，幾個(gè)二次發(fā)射極和一個(gè)陽(yáng)極。入射光子撞擊光電陰 極，產(chǎn)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子被聚焦到二次發(fā)射極。其后的工作原理如同電子倍增管， 電子被加速到二次發(fā)射極產(chǎn)生多個(gè)二次電子，通常每個(gè)二次發(fā)射極的電位差在100到200伏 特。二次電子流像瀑布一般，經(jīng)過(guò)一連串的二次發(fā)射極使得電子倍增，最后到達(dá)陽(yáng)極。一般 光電倍增管的二次發(fā)射極是分離式的，而電子倍增管的二次發(fā)射極是連續(xù)式的。光電倍增 管的作用主要是把光電效應(yīng)的過(guò)程中加入多級(jí)放大，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而得到放 大后的電信號(hào)，然后把這個(gè)電信號(hào)出入到鎖相放大器。
[0015] 鎖相放大器是一種對(duì)交變信號(hào)進(jìn)行相敏檢波的放大器。它利用和被測(cè)信號(hào)有相同 頻率和相位關(guān)系的參考信號(hào)作為比較基準(zhǔn)，只對(duì)被測(cè)信號(hào)本身和那些與參考信號(hào)同頻、同 相的噪聲分量有響應(yīng)。因此，能大幅度抑制無(wú)用噪聲，改善檢測(cè)信噪比。此外，鎖相放大器有 很高的檢測(cè)靈敏度，信號(hào)處理比較簡(jiǎn)單，是弱光信號(hào)檢測(cè)的一種有效方法。這里的參考信號(hào) 是由激光而二級(jí)管控制器產(chǎn)生和激光二級(jí)管的亮滅頻率相同。這個(gè)頻率可通過(guò)激光二極管 控制器其大小，設(shè)定這個(gè)頻率為20Hz，鎖相放大器會(huì)鎖定20Hz這個(gè)頻率。把照射人體之后的 信號(hào)作為被測(cè)信號(hào)。鎖相放大器把20Hz這個(gè)頻率作為比較基準(zhǔn)，對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行檢波，從而 提取出20Hz這個(gè)頻率攜帶的信號(hào)。鎖相放大器通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把提取的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 后通過(guò)串口輸出至計(jì)算機(jī)。
[0016] 計(jì)算機(jī)接收并保存數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，該測(cè)得的值是測(cè)量點(diǎn)的漫射光強(qiáng)度，把測(cè)量點(diǎn) 和第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)比較從而得出相對(duì)強(qiáng)度，如式1:
[0017]
(式 1)
[0018]再使用指數(shù)函數(shù)y = exp (-μχ)對(duì)相對(duì)強(qiáng)度值進(jìn)行非線(xiàn)性擬合，得到一系列μ值，BP 衰減因子。通過(guò)衰減因子比較不同經(jīng)絡(luò)之間衰減速率，可得出經(jīng)絡(luò)存在的區(qū)域比非經(jīng)絡(luò)區(qū) 域衰減的慢。
[0019]本發(fā)明的目的之二是提供一種人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位方法，該方法操作方便，能夠?qū)?現(xiàn)對(duì)人體經(jīng)絡(luò)的精確檢測(cè)定位。
[0020] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:采用上述人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位系統(tǒng) 進(jìn)行檢測(cè)定位方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
[0021] (1)將系統(tǒng)中的各組件進(jìn)行連接，激光二級(jí)管和光纖垂直于待測(cè)的人體組織，光電 倍增管、鎖相放大器和計(jì)算機(jī)依次相連接；
[0022] (2)通過(guò)激光二級(jí)管發(fā)出短脈沖激光，入射到人體組織表面，產(chǎn)生漫射光；
[0023] (3)通過(guò)光纖收集漫射光后傳輸給光電倍增管，光電倍增管將接收的光信號(hào)倍增 放大成電信號(hào)后傳輸給鎖相放大器；
[0024] (4)通過(guò)鎖相放大器把接收的電信號(hào)中的微弱電信號(hào)提取出來(lái)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把 提取的微弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)串口傳輸給計(jì)算機(jī)分析處理；
[0025] (5)通過(guò)計(jì)算機(jī)接收并保存數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，從而得出人 體經(jīng)絡(luò)存在的區(qū)域。
【附圖說(shuō)明】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1是本發(fā)明檢測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明檢測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)施例一中測(cè)量時(shí)測(cè)量區(qū)域的示意圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明檢測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)施例一中部分結(jié)構(gòu)示意圖，顯示激光二級(jí)管、光纖以 及人體組織之間的測(cè)量關(guān)系，此時(shí)為三波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)構(gòu)；
[0030] 圖4是本發(fā)明檢測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)施例二中部分結(jié)構(gòu)示意圖，顯示激光二級(jí)管、光纖以 及人體組織之間的測(cè)量關(guān)系，此時(shí)為單波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】 [0031 ] 實(shí)施例一
[0032]本發(fā)明人體經(jīng)絡(luò)檢測(cè)定位系統(tǒng)的實(shí)施例一如圖1至圖3所示，該系統(tǒng)包括激光二級(jí) 管、光電倍增管、鎖相放大器、光開(kāi)關(guān)、光纖、光源控制器和計(jì)算機(jī)，光源控制器通過(guò)計(jì)算機(jī) 來(lái)控制，光源控制器用于控制激光二級(jí)管，光開(kāi)關(guān)用于控制光纖的切換，光電倍增管、鎖相 放大器和計(jì)算機(jī)依次相連接，激光二級(jí)管用于發(fā)出短脈沖激光，入射到人體組織表面，產(chǎn)生 漫射光。
[0033]本實(shí)施例采用三波長(zhǎng)測(cè)量，激光二級(jí)管為三根，三根激光二級(jí)管發(fā)出的短脈沖激 光的波長(zhǎng)分別為730nm、805nm和890nm，三根激光二級(jí)管呈正三角形排列，光纖為一根，位于 正三角形的中心，光纖和激光二級(jí)管均相距3cm，入射激光和光纖均垂直于待測(cè)的人體組 織。
[0034]光纖收集漫射光后傳輸給光電倍增管，光電倍增管將接收的光信號(hào)倍增放大成電 信號(hào)后傳輸給鎖相放大器，鎖相放大器把接收的電信號(hào)中的特定頻率的微弱電信號(hào)提取出 來(lái)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把提取的特定頻率的微