探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，屬于光學與傳感技術領域。
【背景技術】
[0002]人體表皮生化成分在臨床與研宄領域都有著重要意義。其中水分、油脂等可作為評判人體皮膚膚質與健康程度的重要指標，而其表皮層、真皮層中的糖、脂質、血紅蛋白等生理指標與血液中的相應指標存在著很大程度的相關性，可以通過表皮光學分析來得到血糖、血脂、血紅蛋白等指標。
[0003]在人體表皮生化指標近紅外無創檢測中，近紅外光由光源入射到與人體表皮組織，經過人體組織的吸收與散射，于出射光中得到相應的吸收光譜。通過對光譜的建模分析可以得到人體表皮中各生化指標的預測值，該預測值可應用于臨床的檢測與監控，有著極高的臨床價值。
[0004]近紅外無創檢測過程中應用的普適探頭并不能達到最佳的檢測效果，其主要不足在于:
[0005]1、由于其入射光纖與出射光纖的距離并沒有經過精密的計算與設計，普適光纖探頭無法對特定深度的皮膚組織進行專門測量。
[0006]2、普適的探頭往往難于與皮膚組織進行貼合，容易造成不適感，而對有些的部位又無法探測。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術無法對特定深度的皮膚組織進行專門測量的問題，本發明提出一種探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置。
[0008]本發明解決技術問題的技術方案是:
[0009]探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，其特征是，光源發出的近紅外光經由入射光纖傳導到探測頭中，探測頭與人體皮膚表面接觸，則入射光投射到人體皮膚表面，經過在皮膚表面的反射與散射后進入出射光纖，出射光纖具有三組不同芯距的光纖，三組光纖分別傳導至探測器一、探測器二和探測器三中，各個探測器將光信號轉化為電信號，實現檢測的目的。
[0010]本發明的有益效果是:
[0011]本發明通過入射光纖和出射光纖的特殊結構設計實現了探測深度可控的人體生化指標無創檢測。入射光纖由多層出射光纖圍繞，由內至外光纖芯距逐層遞增。這樣的光纖芯距可以使探頭具有探測特定深度下皮膚組織的能力。對于人體皮膚，較短芯距的光纖探測的光譜中角質層的信號最強；中等芯距的光纖探測的光譜中表皮層與真皮層上層的信號最強；較長芯距的光纖探測的光譜中真皮層的信號最強。由于探頭表面要與人體的皮膚直接接觸，為了避免污染與干擾并且減少清洗的困難，本發明在探頭與皮膚接觸面上添加了一層玻璃，使之更容易與皮膚貼合。同時在探頭尖端用剛性金屬材料對探頭進行加固。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置示意圖。
[0013]圖中:1、光纖，2、光源，3-1、探測器一，3-2、探測器二，3-3、探測器三，4、探測頭，1-1、入射光纖，1-2、出射光纖。
[0014]圖2為本發明各光纖結構示意圖。
[0015]圖中:A、入射光纖截面，B、探測頭內光纖截面，C、0.2mm出射光纖截面，D、0.6mm出射光纖截面，EU.0mm出射光纖截面。
[0016]1-4、入射光纖芯，1-5、較短芯距出射光纖芯，1-6、中等芯距出射光纖芯，1_7、較長芯距出射光纖芯，1-8、絕緣塑料，1-9、金屬軟管。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0018]如圖1所示，探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，光源2發出的近紅外光經由入射光纖1-1傳導到探測頭4中，探測頭4與人體皮膚表面接觸，則入射光投射到人體皮膚表面，經過在皮膚表面的反射與散射后進入出射光纖1-2，出射光纖1-2具有三組不同芯距的光纖纖芯，三組光纖纖芯分別傳導至探測器一 3-1、探測器二 3-2和探測器三3-3中，由各個探測器將光信號轉化為電信號，實現檢測的目的。
[0019]如圖2所示，在探測頭4中心位置為入射光纖1-1，在入射光纖1-1周圍芯距0.2mm處設置短芯距出射光纖芯1-5、芯距0.6mm處設置中芯距出射光纖芯1_6和芯距1.0mm處設置長芯距出射光纖芯1-7。在這三種距離下近紅外光可以探測人體皮膚的角質層、表皮層和真皮層各層的光譜信號。由于距離中心的入射光纖芯1-4越遠近紅外光在人體組織中傳播的距離就越長，其出射的信號越微弱，所以越靠近外層的出射光纖芯越密集，以增加信號的強度。其中，較短芯距出射光纖芯1-5共4根，中等芯距出射光纖芯1-6共12根，較長芯距出射光纖芯1-7共16根。
[0020]本發明中光纖I的材質是相同的，其內部的各個光纖纖芯的周圍為有一定柔韌性的絕緣塑料1-8，起到固定光纖I并使其具有一定的強度與韌性；光纖I的外層為不銹鋼軟管1-9，使光纖I在具有良好的剛性的同時又有受限的彎曲半徑，起到保護光纖I的作用。不銹鋼軟管1-9的彎曲半徑在入射光纖1-1，出射光纖1-2中相對較小，出射光纖1-2中短芯距出射光纖芯1-5、中芯距出射光纖芯1-6和長芯距出射光纖芯1-7較多，彎曲半徑較大。出射光纖1-2的三種排列方式，其都是中心對稱的，也可以于中心密集排列，保證出射光的均勻性。
[0021]探測頭4要與皮膚直接接觸，其探頭前端蓋有琉璃保護層4-1，可以保護入射光纖芯1-4、短芯距出射光纖芯1-5、中芯距出射光纖芯1-6和長芯距出射光纖芯1-7免受外界的污染并且便于清潔。探測頭4前部由剛性金屬層4-2包覆，便于其它設備對其進行固定。
【主權項】
1.探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，其特征是，光源(2)發出的近紅外光經由入射光纖(1-1)傳導到探測頭(4)中，探測頭(4)與人體皮膚表面接觸，則入射光投射到人體皮膚表面，經過在皮膚表面的反射與散射后進入出射光纖(1-2)，出射光纖(1-2)具有三組不同芯距的光纖，三組光纖分別傳導至探測器一(3-1)、探測器二(3-2)和探測器三(3-3)中，各個探測器將光信號轉化為電信號，實現檢測的目的。
2.根據權利要求1所述的探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，其特征在于，所述探測頭(4)中心為入射光纖(1-1)，在入射光纖(1-1)周圍不同距離處分別設置短芯距出射光纖(1-5)、中芯距出射光纖(1-6)和長芯距出射光纖(1-7)。
3.根據權利要求1所述的探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，其特征在于，探測頭(4)探頭前端蓋有琉璃保護層(4-1);探測頭(4)前部由剛性金屬層(4-2)包覆。
【專利摘要】探測深度可控的人體生化指標無創檢測裝置，屬于光學與傳感技術領域，為了解決現有技術無法對特定深度的皮膚組織進行專門測量的問題，該裝置光源發出的近紅外光經由入射光纖傳導到探測頭中，探測頭與人體皮膚表面接觸，則入射光投射到人體皮膚表面，經過在皮膚表面的反射與散射后進入出射光纖，出射光纖具有三組不同芯距的光纖，三組光纖分別傳導至探測器一、探測器二和探測器三中，各個探測器將光信號轉化為電信號，實現檢測的目的；本發明實現了探測深度可控的人體生化指標無創檢測。
【IPC分類】A61B5-00, A61B5-103
【公開號】CN104545812
【申請號】CN201410843412
【發明人】盧啟鵬, 吳春陽, 丁海泉, 高洪智, 于新洋
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日