專利名稱：復合光譜測量方法及其光譜檢測儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量方法及裝置，特別涉及一種利用復合光源實現復合光譜測量的方法及儀器。
背景技術：
對物質內特別是人體組織內某種成分含量進行無創傷測量在臨床醫學上有著重要的意義，特別是人體血液中血糖濃度的無創傷測量對糖尿病的診治有著決定的作用。目前，日本、美國和西德等一些國家的研究機構已有一些相關的無創傷測量儀器問世。這些無創傷的測量儀器多采用近紅外光譜測量方法，即利用物質內特別是人體組織內各種成分對近紅外光的吸收系數不同的特性，并根據檢測到的吸收光譜推導出某一種或某幾種待測成分的濃度。如美國專利5348003中介紹了利用連續光譜無創傷檢測物質內多種成分濃度的方法和儀器；美國專利5028787中介紹了利用連續光譜無創傷檢測血糖濃度的方法及儀器；日本實用新案登錄的第2588468號介紹了單獨使用一個波長為1.4~1.8μm的LED作為光源進行無創檢測；日本特許公報平2-18851中介紹了利用單波長激光進行化學成分分析的裝置。這些無創檢測方法或儀器都分別選用連續光源或分立光源產生近紅外光譜，而沒有一種儀器使用由連續光源和分立光源組成的復合光源來產生近紅外光譜。
由于物質內特別是人體內各種成分的吸收波段存在普遍的重疊特性，如果使用單一波長的分立光源進行成分檢測，則只能獲得單一波長下重疊的生物信息，而其他波長下的生物信息就很難被測得，所以要獲得可靠的定量無創檢測系統就必須在很寬的光譜范圍內實現高靈敏度、高精度、高準確度，而不能在單一或特定頻率的分立光譜下進行測量，即首先需要多波長的測量光譜，然后通過計量化學建模方法，將感興趣的成分的濃度計算出來，而這一多波長下光譜的測量通常使用連續光源如鹵素燈加上分光系統，或波長可調激光器，或多個分立波長LD或干涉濾光片來實現。由于LD數量較少，不是每個波長都有相應的產品，而濾光片固定波長，且為了滿足多波長的要求需要使用大量的濾光片而使系統造價較高，故多采用連續光源的方法。考慮到即使連續光源在經過分光系統后，也大多存在著波長范圍限制，同時又考慮到物質內多種非待測成分對光譜的強烈吸收(如血糖濃度測量中，水對近紅外光有大量的吸收)，或是由于連續光源光譜本身的能量較低，不能提供足夠強度的近紅外光譜進行測量，特別是連續光源的光譜中可能缺少對人體組織內待測成分敏感的某些近紅外譜線，這些因素都顯著地削弱了吸收光譜中攜帶的待測成分含量(如血糖濃度)的信息，并直接影響了定量檢測系統的精度、可靠性以及信噪比，所以在連續光源的基礎上引入一個或幾個分立光源組成復合光源，利用不同光源測得的光譜的復合，采用高精度的復合光譜實現無創測量的方法是必要的。
當前無創檢測儀不能達到臨床精度要求，主要是由于檢測系統中難以同時實現多個波長與在各個波長下的高能量。而采用復合光源構成的復合光譜可同時實現多波長和高能量，從而提高定量無創檢測系統信噪比，實現濃度的無創檢測。
發明內容
本發明的目的是提供一種復合光源光譜測量方法及儀器，以復合光源光譜測量方法為特征的成分濃度測量方法及儀器，特別是可進行人體組織內的某種成分含量(如血糖濃度)無創傷檢測的儀器。
考慮到物質內特別是人體組織內各種成分對近紅外光的吸收波段存在復雜的重疊特性，所以首先選用具有寬波長連續光譜的連續光源進行無創傷檢測。在連續光源光譜的某些波段，測量光譜由于物質內特別是人體組織內各種成分的吸收較強(如血糖濃度測量中，水對近紅外光的有大量的吸收)，或是由于連續光源光譜本身的能量較低，不能提供足夠強度的近紅外光譜進行測量，特別是連續光源的光譜中可能缺少對人體組織內待測成分敏感的某些近紅外譜線，這些因素都顯著地削弱了吸收光譜中攜帶的待測成分含量(如血糖濃度)的信息，并直接影響了定量檢測系統的精度以及可靠性，所以，在連續光源光譜內或光譜外的待測成分敏感的近紅外光譜區，我們適當地加入一個或幾個分立光源作為連續光源的補充。
本發明是這樣實現的他是由入射單元、探測頭、接收單元及數據處理單元實現的。其中入射單元中主要包括了本發明的光源部分；探測頭主要包括了本發明的光學采樣部分；接收單元主要包括了本發明的光譜復合方法；數據處理單元主要是通過對由接收單元獲得的復合光譜實施數學運算，從而得出某種待側成分如血糖的濃度。
入射單元主要包括用以產生光譜的光源部分，以及為光路傳輸而設置的光路配套設備等。其中復合光源為連續光源和分立光源組成。
主要是由連續光源及其分光系統與至少一個單一波長的分立光源如LD等組成，或與至少一個窄帶連續光源如LED等組成，或與至少一個單一波長的分立光源加上至少一個窄帶連續光源如LD加上LED等組成。
目前產生近紅外連續光譜的儀器通常包括傅立葉變換近紅外光譜儀器、光柵掃描型近紅外光譜儀器、聲光可調濾光器近紅外光譜儀器等。傅立葉變換近紅外光譜儀器能同時測量、記錄所有波長的信號，具有很高的信噪比和分辨率，同時系統的穩定性較好，但其價格昂貴，結構復雜，對儀器的使用和放置環境也有較高的要求，多在實驗室內應用。光柵掃描型近紅外光譜儀器可以實現全波長掃描，分辨率也較高，并且儀器的價位也適中，但其產生波長的精度、波長范圍、重現性和抗震性都有某些不足。聲光可調濾光器近紅外光譜儀器通過聲光可調濾光器AOTF作為分光系統，波長的切換快，重現性好，具有很大的靈活性，但它輸出的光譜能量偏低。在本發明中，我們采用了聲光可調濾光器近紅外光譜儀器作為連續光源，同時為了彌補由于其輸出的光譜能量偏低而影響到系統的信噪比，我們又添加了分立光源組作為補充光源。這樣構成的設備性能好、造價低，且使用環境不受約束。
具體測量中，可以選用聲光可調濾光器近紅外光譜儀器作為連續光源，分立光源采用可以選擇和控制波長的可控光源。
分立光源通常選為發光二極管LED、或二極管激光器LD、以及可調半導體激光器等。本發明中采用一個或數個二極管激光器LD作為分立光源。LD的單色性好，光能量相對集中。采用一個或數個LD光譜對人體組織內某種成分含量進行無創檢測可以準確地獲得相關波長下的生物信息。
在這種由連續光源和分立光源組成的復合光源光譜測量方法中，我們可以設定連續光源和分立光源均由AOTF選擇分光后，再通過光纖等配套設備照射到受測皮膚上；也可以設定連續光源由AOTF分光，分立光源LD由空間斬波器控制，再通過光纖等配套設備同時或分別照射到受測皮膚上。其中連續光源的波長范圍可以為0.8~2.5μm內任意波段的光譜，分立光源波長可以選為連續光源波長范圍內或連續光源波長范圍以外的若干特性波長。在連續光源的光譜和分立光源的光譜的重疊部分，可以設定測量光譜使用兩種光譜的疊加光譜，也可以設定測量光譜只為分立光譜。
對于復合光源的切換，可以采用由AOTF控制或不由AOTF控制的光路切換或是電路切換。其中光路切換可以選用電信號控制電子快門實現光路的切換；電路切換可以選用空間斬波器實現切換或者采用計算機選擇控制切換。
本發明的光學采樣在探測頭部分實現。在這種無創檢測儀器探測頭的設計中，可以采用連續光源和分立光源位于同一位置，并根據光源各自的光強而決定光程的布局方式，也可以采用連續光源和分立光源位于不同位置，并根據光源的光強而決定光程的布局方式。
本發明的光譜復合方法在接收單元中實現，主要包括連續光譜和分立光譜重疊疊加和不重疊疊加兩種方案。其中連續光譜和分立光譜重疊疊加是指兩路光譜在波長重疊區域疊加進行測量；不重疊疊加是指兩路光譜在波長的重疊區域選擇某一路光譜或是兩路光譜不疊加而分別進行測量。
本發明的光譜復合方法在采樣時序上的控制可以分為兩種，一種是連續光譜和分立光譜分別獨立進行測量，即先測量連續光譜，再測量分立光譜，或先測量分立光譜再測量連續光譜；一種是連續光譜和分立光譜交叉進行測量，即連續光譜和分立光譜按照光譜波長的排序交叉進行測量。
本發明的光譜復合方法在實際運行中可以采用如下的四種測量方案第一，連續光源和分立光源都經過AOTF分光。(圖9就是這種測量方案的一種實施例)在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點時，由D/A轉換卡控制AOTF開始特殊的工作狀態(改變其正常工作條件下的采樣周期為特殊的采樣周期)，使組合光譜同時疊加通過，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的不同放大倍數的光電轉換及其處理電路，之后再恢復AOTF的正常工作狀態(即恢復其正常工作條件下的采樣周期)。為了消除熱噪聲及方便微調對準，在相應的光電轉換及其處理電路外都設置了屏蔽熱均衡罩及微調對準裝置15。本發明中光電轉換及其處理電路可以選擇不同放大倍數的光電轉換及其處理電路13、14、18。第二，連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達測頭。(圖10就是這種測量方案的一種實施例)在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點時，由D/A轉換卡控制AOTF開始特殊的工作狀態，使組合光譜同時疊加通過，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的光電轉換及其處理電路13、14、18，之后再恢復AOTF的正常工作狀態。第三，連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達測頭。(圖10就是這種測量方案的一種實施例)在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點時，由D/A轉換卡控制AOTF開始，使組合光譜中的分立光譜通過，阻斷連續光譜通過，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的光電轉換及其處理電路13、14、18，之后再恢復AOTF的正常工作狀態。第四，連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達測頭。(圖11就是這種測量方案的一種實施例)在每個測量周期內，AOTF控制的連選光源首先開始工作，在其結束一個周期的工作時，由D/A轉換卡控制每個分立光源開始工作，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的光電轉換及其處理電路13、14、18。
本發明在使用高信噪比復合光譜進行多變量數學處理時，為了得到高精度濃度的測量結果可以采用主成分回歸(即PCR)法和偏最小二乘(即PLS)法等方法進行數據處理。
利用這種由連續光源和分立光源共同組成的復合光源進行光譜測量的方法，提高了入射的近紅外光光強，有目的地增加并增強了物質內特別是人體組織內攜有待測成分信息的特定波長的輸出光強，實現在全波長下的高精度光譜檢測，從而大幅度地綜合提高系統檢測成分濃度的精度。
采用這種復合光源光譜測量方法，一方面增加了攜帶人體組織內待測成分信息的光譜檢測點，另一方面在特定波長上增強了攜帶人體組織內待測成分信息的近紅外光強。
這種復合光源的光譜測量方法增加或增強了含有人體組織內待測成分信息的波長的輸出光強，實現了全波長檢測，從而大幅度地提高檢測系統的信噪比。
圖1無創檢測儀器裝置實施例。
圖2無創檢測儀器裝置入射單元實施例一。
圖3無創檢測儀器裝置入射單元實施例二。
圖4無創檢測儀器裝置接收單元實施例一。
圖5無創檢測儀器裝置接收單元實施例二。
圖6無創檢測儀器裝置光纖探測頭結構實施例一。
圖7無創檢測儀器裝置光纖探測頭結構實施例二。
圖8無創檢測儀器裝置分立光源LD與光纖耦合的具體實施例。
圖9連續光源和分立光源LD都經過AOTF分光照射到受測部位時信號的采集流程圖。
圖10分立光源LD不經過AOTF分光并與連續光源共同照射到受測部位時信號的采集流程圖。
圖11分立光源LD不經過AOTF分光并與連續光源分別照射到受測部位時信號的采集流程圖。
具體實施例方式
根據上述的復合光源光譜測量方法，我們研制了如下的人體組織內某種成分含量(如血液中血糖濃度)的無創檢測儀，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的描述圖1所示，無創檢測儀器裝置由入射單元1a、探測頭1、接收單元1b和數據處理單元1c四個模塊組成。其中的入射單元可選擇圖2、圖3中的任一種方案，接收單元可選擇圖4、圖5中的任一種方案，即入射單元和接收單元可以任意組合。其數據處理單元實現對接收單元中獲得的復合光譜進行數學運算，從而得出某種待側成分如血糖的濃度。
圖2給出了無創檢測儀器裝置的入射單元1a的一種實施例。無創測定儀探測頭1的入射光路由連續光源入射光纖2和分立光源入射光纖6組成。連續光源5可以選用鹵鎢燈，并選用AOTF晶體4進行分光處理，連續光源光路配套設備3a包括光源溫控處理裝置、會聚透鏡、光路通道、棱鏡，連續光源光路配套設備3b包括偏振鏡、會聚透鏡等設備。分立光源9可以選用1個或幾個波長的LD作為分立光源(如在血糖測量中可以選用波長為980nm，1310nm，1550nm，1610nm，1650nm五個LD作為分立光源)，LD的驅動電源10為恒流源，并選用會聚透鏡組8(如圖8給出了用會聚透鏡組實現光纖耦合的一種方式)實現LD和分立光源傳輸光纖6的耦合，同時設置了由空間斬波器7a控制LD選通擋板7作為LD光路的選通開關。
圖3給出了無創檢測儀器裝置的入射單元1a的另一種實施例。這種實施方式與圖2的實施方式基本上相似，只是分立光源的入射光路通道與連續光源通道一樣也經過AOTF晶體4進行選擇分光，而不采用圖2中由空間斬波器7a控制選通擋板7進行分光的方式。
圖4和圖5是接收單元的實施例如圖4所示，是無創檢測儀器裝置的接收單元1b的一種實施例。無創測定儀探測頭1的接收光路由接收光纖11或19和20分別與光電轉換及其處理電路13及光電轉換及其處理電路14相連，之后控制器12是以微機選擇光電轉換及其處理電路13和光電轉換及其處理電路14中相應通道的輸出信號來實現控制，輸出信號經過屏蔽熱均衡罩及微調對準裝置15處理后，送到NI端子板或屏蔽接頭16，最后通過計算機17進行相關的信號處理。
圖5給出了無創檢測儀器裝置的接收單元1b的另一種實施例。所示無創測定儀探測頭1的接收光路由接收光纖11或19和20直接與可調放大倍數光電轉換及其處理電路18相連，其間不經過控制器12，然后與圖4相似，經過屏蔽熱均衡罩及微調對準裝置15處理后，送到NI端子板或屏蔽接頭16，最后通過計算機17進行相關的信號處理。
圖6和圖7是探測頭的
具體實施例方式如圖6所示是無創檢測儀器裝置探測頭1的一種實施例，其中連續光源和分立光源位于同一位置分布。探測頭中心位置是分立光源傳輸光纖6和連續光源入射光纖2，探測頭外環是接收光纖11。這種布局方案，有效地集中了入射光強，同時也排除了大部分未經過深層組織散射而只由表皮反射回來的雜散光的接收。
圖7給出了無創檢測儀器裝置探測頭1的另一種實施例，其中連續光源和分立光源位于不同位置。探測頭的中心是分立光源傳輸光纖6，內環是內接收光纖19，外環是外接收光纖20，中環是連續光源傳輸光纖2。這種布局方案充分利用了分立光源的光強強度，采用分散的入射光照射受照部位，并選用了內、外兩路接受光纖接受組織的滿反射光，大幅度地提高了可獲得生物信號的強度。
圖8給出了無創檢測儀器裝置的入射單元1a中分立光源LD與光纖耦合的一種實施例。其中LD分立光源9與分立光源入射光纖6耦合采用會聚透鏡8a和會聚透鏡8b。采用這種耦合方式，可以實現入射光強最大限度的被接受光纖接受。
圖9、圖10、圖11是幾種具體的測量方法圖9給出了無創檢測儀器裝置的一種處理方法。連續光源和分立光源LD都經過AOTF分光照射到受測部位時信號的采集流程圖。連續光源和分立光源都經過AOTF分光，在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點(如到達第一個波長點980nm)時，由D/A轉換卡控制AOTF開始特殊的工作狀態，即給AOTF一個可調的延時周期ΔT1，使連續光譜和分立光譜同時疊加通過，同時由D/A轉換卡給控制器12一個信號，使其啟動相應的光電轉換及其處理電路13或14，在分立光源的波長點(如第一個波長點980nm)采樣結束后，再恢復AOTF的正常工作狀態，并繼續后續的采集過程。
圖10給出了無創檢測儀器裝置的一種處理方法。連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達探測頭，在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點(如到達第一個波長點980nm)時，由D/A轉換卡控制AOTF開始特殊的工作狀態，即給AOTF一個可調的延時周期ΔT2；同時由D/A轉換卡輸出一個同步信號，觸發空間斬波器7a打開相應的分立光源(如980nm的激光器)通道；同時由D/A轉換卡給控制器12一個信號，使其啟動相應的光電轉換及其處理電路13或14。在延時周期ΔT2結束后，使組合光譜同時疊加通過(或是使復合光譜中的分立光譜通過，阻斷連續光譜通過)并進行采樣。在分立光源的波長點(如第一個波長點980nm)采樣結束后，由D/A轉換卡給AOTF一個可調的延時周期ΔT3；并由D/A轉換卡輸出一個同步信號觸發空間斬波器7a關閉相應的分立光源(如980nm的激光器)通道；同時由D/A轉換卡給控制器12一個信號，使其啟動相應的光電轉換及其處理電路13或14。在延時周期ΔT3結束后，恢復AOTF的正常工作狀態，并繼續后續的采集過程。
圖11給出了無創檢測儀器裝置的一種處理方法。連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達探測頭。在每個測量周期內，AOTF控制的連選光源首先開始工作，并由D/A轉換卡輸出一個信號觸發控制器12來選擇控制光電轉換及其處理電路13或14；在AOTF結束一個周期的工作時，由D/A轉換卡輸出一個信號關閉AOTF(或是給其一個延時周期ΔT4)；同時由D/A轉換卡輸出一個同步信號，觸發控制空間斬波器7a打開相應的分立光源(如980nm的激光器)通道；并由D/A轉換卡輸出一個信號給控制器12來選擇控制光電轉換及其處理電路13或14。使其在每個分立光源開始工作的同時啟動相應的光電轉換及其處理電路13或14。在分立光源的波長點(如第一個波長點980nm)采樣結束后，由D/A轉換卡輸出一個同步信號觸發空間斬波器7a關閉相應的分立光源(如980nm的激光器)通道并打開下一個波長點分立光源(如1310nm的激光器)的通道；同時由D/A轉換卡給控制器12一個信號，使其啟動相應的光電轉換及其處理電路13或14，在全部的分立光源都測量結束后，恢復AOTF(或其可調延時周期ΔT4結束后)開始下一個工作周期，同時由D/A轉換卡給控制器12一個信號，使其啟動相應的光電轉換及其處理電路13或14。
權利要求
1.一種復合光譜測量方法，他是由入射單元、探測頭、接收單元及數據處理單元實現的；其特征是入射單元中的入射光源為復合光源，是由連續光源和分立光源組成；即連續光源與至少一個的單波長光源組成；或是由連續光源與不同特性的連續光源組成；探測頭可以采用連續光源和分立光源位于同一位置入射和接收，并根據光源各自的光強而決定光程的布局方式，也可以采用連續光源和分立光源位于不用位置入射和接收，并根據光源的光強而決定光程的布局方式；光譜復合方法在接收單元中實現，包括連續光譜和分立光譜重疊疊加和不重疊疊加；在數據處理單元中，對經接收單元獲得的復合光譜通過數學模型進行分析計算，從而得出某種待側成分如血糖的濃度。
2.如權利要求1所述的一種復合光譜測量方法，其特征是所述的連續光源為聲光可調濾光器近紅外光譜儀器；分立光源可以采用發光二極管LED、或二極管激光器LD、以及可調半導體激光器等，優選采用一個或數個二極管激光器LD作為分立光源；連續光源由AOTF選擇分光，分立光源LD由AOTF選擇分光或通過空間斬波器控制，其中連續光源的波長范圍可以為0.8~2.5μm內任意波段的光譜，分立光源波長可以選為連續光源波長范圍內或連續光源波長范圍以外的若干特性波長。
3.如權利要求1所述的一種復合光譜測量方法，其特征是復合光源的切換，可以采用由AOTF控制或不由AOTF控制的光路切換或是電路切換，其中光路切換可以選用電信號控制電子快門實現光路的切換；電路切換可以選用空間斬波器實現切換或者采用計算機選擇控制切換。
4.如權利要求1所述的一種復合光譜測量方法，其特征是光譜復合方法在采樣時序的控制為一種是連續光譜和分立光譜分別獨立進行測量，即先測量連續光譜，再測量分立光譜，或先測量分立光譜再測量連續光譜；一種是連續光譜和分立光譜交叉進行測量，即連續光譜和分立光譜按照光譜波長的排序交叉進行測量。
5.如權利要求1或4所述的任意一種復合光譜測量方法，其特征是連續光源和分立光源都經過AOTF分光；在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點時，由D/A轉換卡控制AOTF開始特殊的工作狀態，使組合光譜同時疊加通過，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的不同放大倍數的光電轉換及其處理電路13、14、18，之后再恢復AOTF的正常工作狀態。
6.如權利要求1或4所述的任意一種復合光譜測量方法，其特征是連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達測頭，在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點時，由D/A轉換卡控制AOTF開始特殊的工作狀態，使組合光譜同時疊加通過，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的不同放大倍數的光電轉換及其處理電路13、14、18，之后再恢復AOTF的正常工作狀態。
7.如權利要求1或4所述的任意一種復合光譜測量方法，其特征是連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達測頭，在每個測量周期內，AOTF首先開始工作，在其到達每個分立光源波長點時，由D/A轉換卡控制AOTF開始，使組合光譜中的分立光譜通過，阻斷連續光譜通過，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的不同放大倍數的光電轉換及其處理電路13、14、18，之后再恢復AOTF的正常工作狀態。
8.如權利要求1或4所述的任意一種復合光譜測量方法，其特征是連續光源經過AOTF分光，分立光源直接到達測頭，在每個測量周期內，AOTF控制的連選光源首先開始工作，在其結束一個周期的工作時，由D/A轉換卡控制每個分立光源開始工作，同時通知微機并由微機給出一個控制信號使其選擇并啟動相應的不同放大倍數的光電轉換及其處理電路13、14、18。
9.一種如權利1所述的復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，無創檢測儀器裝置由入射單元(1a)、探測頭(1)、接收單元(1b)三個模塊組成；其特征是無創測定儀探測頭(1)的入射光路由連續光源入射光纖(2)和分立光源入射光纖(6)組成，選用AOTF晶體(4)進行分光處理，分立光源(9)可以選用一個或幾個波長的LD作為分立光源，并選用會聚透鏡組實現LD和分立光源傳輸光纖(6)的耦合，同時設置了由空間斬波器(7a)控制LD選通擋板(7)作為LD光路的選通開關；無創測定儀探測頭(1)的接收光路由接收光纖分別與不同放大倍數的光電轉換及其處理電路(13)、及(14)相連，之后控制器(12)是以微機選擇不同放大倍數的光電轉換及其處理電路(13)、(14)中相應通道的輸出信號來實現控制，輸出信號經過屏蔽熱均衡罩及微調對準裝置(15)處理后，送到NI端子板或屏蔽接頭(16)，最后通過計算機(17)進行相關的信號處理。
10.如權利要求9所述的一種復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，其特征是所述的入射單元分立光源的入射光路通道與連續光源通道一樣也經過AOTF晶體(4)進行選擇分光。
11.如權利要求9所述的一種復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，其特征是無創測定儀探測頭(1)的接收光路由接收光纖(11)或(19)和(20)直接與可調放大倍數的光電轉換及其處理電路(18)相連，經過屏蔽熱均衡罩及微調對準裝置(15)處理后，送到NI端子板或屏蔽接頭(16)，最后通過計算機(17)進行相關的信號處理。
12.如權利要求9所述的一種復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，其特征是探測頭(1)中，連續光源和分立光源位于同一位置分布；探測頭中心位置是分立光源傳輸光纖(6)和連續光源入射光纖(2)，探測頭外環是接收光纖(11)；這種布局方案，有效地集中了入射光強，同時也排除了大部分未經過深層組織散射而只由表皮反射回來的雜散光的接收。
13.如權利要求9所述的一種復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，其特征是探測頭(1)中，其中連續光源和分立光源位于不同位置；探測頭的中心是分立光源傳輸光纖(6)，內環是內接收光纖(19)，外環是外接收光纖(20)，中環是連續光源傳輸光纖(2)；這種布局方案充分利用了分立光源的光強強度，采用分散的入射光照射受照部位，并選用了內、外兩路接受光纖接受組織的滿反射光，大幅度地提高了可獲得生物信號的強度。
14.如權利要求9所述的一種復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，其特征是無創檢測儀器裝置的入射單元(1a)中分立光源LD與光纖耦合，其中LD分立光源(9)與分立光源入射光纖(6)耦合采用會聚透鏡(8a)和會聚透鏡(8b)。
15.如權利要求9所述的一種復合光譜測量方法的光譜檢測儀器，其特征是分立光源LD在血糖測量中可以選用波長為980nm，1310nm，1550nm，1610nm，1650nm。
全文摘要
本發明公開了一種利用復合光源實現復合光譜測量的方法及儀器。由連續光源和分立光源組成的復合光源的光譜測量方法，以及根據這種測量方法，對人體組織內某種成分含量(如血糖濃度)進行無創傷檢測的儀器。它是由入射單元、探測頭、接收單元及數據處理單元實現的。這種復合光源的光譜測量方法增加或增強了含有人體組織內待測成分信息的波長的輸出光強，實現了全波長檢測，從而大幅度地提高檢測系統的信噪比。在這種無創傷檢測儀中，我們設定連續光源和分立光源均由AOTF選擇分光后，也可以設定連續光源由AOTF分光，分立光源LD由空間斬波器控制，在對連續光源和分立光源測得的光譜曲線做數據處理時，可以對各種測量方式的數據作比對。
文檔編號G01N21/35GK1417570SQ0214670
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月4日 優先權日2002年11月4日
發明者徐可欣, 馬藝聞, 王任大 申請人:天津市先石光學技術有限公司